遇見十年前的火電廠熱工自動化

2021/10/17 0:03:02 人評論 次瀏覽 分類:過程控制  文章地址:http://www.gpt6.com/tech/3996.html

你見過就地汽包水位PID調節器嗎?你見過汽輪機控制用的Woodward 505嗎?你見過控制板安裝在電子設備間的半智能電動執行器嗎?你見過PLC升級版的DCS系統嗎......筆者在本文和大家分享在火電廠的一些所見所聞。

1、汽輪機使用Woodward 505控制

2017年筆者去安徽池州一個工業園,第一次見到汽輪機使用Woodward 505進行控制,在筆者的印象里,這是一種在上世紀就存在的電液控制集成模塊,筆者也是在別人的談笑中知道的。不過,當筆者第一次見到實物的時候,多少還是有點震驚。就是這樣一個長寬高都不超過50cm的模塊,居然可以完成汽輪機轉速控制、功率控制、閥位控制以及并網等一系列的操作。這些操作如果我們轉化成DEH語言,可能需要滿滿的幾十個方案頁。

更神奇的是,它已經存在了二十多年之久,不出意外的話在未來的幾十年時間里它仍將繼續存在。在過去的二十幾年時間里,除了一些數顯方面的變化,信號采集系統的變化,整體架構一絲不茍,沒有大的改變。二十幾年的時間里,我們的生活發生了天翻地覆的變化,就拿通信方式來說經歷了書信、尋呼機、有線電話、手機、智能機等多種方式。但是在工業控制領域,變化似乎沒有那么大,如果說變化也是細微之處。比如過去使用Woodward 505控制所有操作就是在就地,但是隨著DCS系統的出現,增加了信號收發功能,可以將它的所有信號引入到DCS系統。


不過,隨著DEH系統(汽輪機數字電液調節系統)的出現,Woodward系列的產品已經逐步退出了大火電的控制舞臺,畢竟對于目前大火電對自動化、安全性、穩定性和可操作性能的要求,Woodward 505已經無法在這些方面做到周全。不過,對于30MW以下的機組來說,特別是一些新能源機組,Woodward系列產品由于其性價比等優勢,仍然具有相當大的優勢。筆者目前了解的情況是,國內主要的小機組設備廠產品均提供了Woodward系列產品的控制方案,就像前文所說的,在未來很長一段時間里,該系列的產品都不會退出歷史的舞臺。


2、沒有投入自動的PID調節系統

如果說電液調節的變化是細微的話,那么PID(比例積分微分)調節器的變化就明顯多了。筆者曾在別人寫的控制書中見過一種水位調節器,所有的參數設置都是在就地,沒有DCS系統。雖然筆者沒見過實物,但是很感慨的是PID調節作為當前最流行的一種模擬量控制理論深入到了電廠控制的方方面面。除了在DCS系統中出現以外,筆者們的DEH伺服、環保系統的控制方案均用到了PID調節。說句不嚴謹的話,目前的模擬量控制系統基本都在使用PID調節作為首選的調節方式。雖然最近幾年模糊控制、魯棒控制等理論開始出現在工業控制系統中,但是在筆者看來只是增加了一種概念或者噱頭,從實用主義的角度講,PID控制幾乎可以滿足當前工業模擬量控制的所有需求。

前段時間筆者去一家電廠協助,由于是生物質新能源機組,所以規模不大,模擬量控制系統很少。但是,跟筆者以前去的其它小機組一樣,暴露的問題還是非常突出。尤其讓筆者很驚訝的是,機組在運行期間,汽包水位計居然處在未投的狀態,犯了兵家之大忌。由于很多模擬量的采集錯誤,所以造成了PID自動調節無法正常投入。令筆者感到意外的是,現場人員在處理這個問題的時候不是去處理信號采集的錯誤,而是在DCS系統中去嘗試投自動。從這一點可以說明,現場人員對模擬量控制根本沒有概念,不知道問題的本質在哪里,投鼠忌器,本末倒置。


筆者能感覺到現場人員的無奈,他們也很想解決問題,但是無從下手。筆者做了一下統計,一臺350MW的機組,PID調節系統多達七十幾個,對660MW機組,PID調節系統有上百個。所有的PID調節自動都投入的話,不僅需要熱控人員對PID調節領會透徹,更需要對整個生產工藝領會透徹。所以,一名優秀的熱控工程師必須是一名優秀的運行值班員,甚至要達到運行主值的水平。從最近幾年去了這么多家小機組的情況來看,現場熱控人員的水平普遍達不到這樣的高度。


不過,小機組的PID一般不超過十個,筆者設計最多的有十二個,但是由于現場考核制度沒那么高的要求,所以重要的無非就是汽包水位調節、減溫水調節、爐膛負壓調節。從這個角度來看,在過去的十年甚至更長的時間,PID調節整體上沒有什么變化,在未來十年甚至更長時間,也不會有什么變化。大家要做的就是吃透調節的理論,并且多實踐,足以滿足現場生產的需要。


3、國產DCS系統的發展

過去十年,國產DCS系統的變化是顯著的,并且感受深刻。

筆者最早開始工作的時候是汽機運行專業,當時并不知道電廠還有熱控這個專業。當時對于DCS系統只是好奇,筆者當時的班長是個熱心腸,為了給筆者解釋現場信號是如何進入到電腦畫面中,硬是在夜班的時候拽著筆者捋了一遍電纜。后來換了工作,干了熱控這個專業,去過國電智深和和利時參加過培訓,親自參與了350MW主輔系統的組態。從I/O點數統計、卡件分配、數據庫統計、系統建立、邏輯編程、畫面組態、上電調試、投產運維,整個流程下來,印象深刻。后來工作需要,陸續學習了七八套DCS系統,也幫人做過660MW的DEH系統組態。至于參考學習過的系統,從小機組到百萬機組,就更多了。


整個過程下來,筆者得出一個結論,DCS系統由過去的一項技術,變成了現在熱控專業的一個工具。就像小時候我們想要騎自行車,都要經過學習,那是一項技術。而現在的自行車,就是一個工具,不大的孩子基本上開鎖就走。DCS系統也是一樣,筆者剛參加工作的時候班里十幾個人就一兩個有資格可以去用工程師站,不讓用的原因就是其它人根本不會用。可現在不同了,DCS系統已經“飛入尋常百姓家”,很多人經過簡單的培訓之后就可以輕車熟路。


出現這樣的變化原因是多方面的,包括電腦的普及,編程的簡單化,更多的人有了實踐的機會。現在的主流DCS系統都具備了仿真調試的功能,大家可以在自己的電腦上就能輕松的模擬學習,不像很多年前,筆者需要費盡心機才能獲得一個去工程師站學習的機會。

這就是不同時代的意義!

不過,DCS系統也有“靜止”的地方。前段時間筆者用國電智深的系統查看一個機組的CCS邏輯,讓筆者驚訝的是,如今最新版本的國電智深系統與十年前筆者學習的那套幾乎是一模一樣的。筆者簡單查了一些資料,十年前國電智深的硬件系統現在還沒停產,幾乎也沒有升級。十年前筆者去北京學習這套系統的時候,就很感慨,因為當時和利時M5系統還是四網系統,還帶著笨拙的服務器,直到2013年前后和利時才推出了沒有服務器的M6系統。而國電智深當時的DCS系統就簡單很多,無論是硬件架構還是編程語言,都淺顯易懂。


十年過去了,國電智深仍然是國內最好的DCS系統之一。同樣和利時、新華、中控還有科遠,這些系統在過去十年風吹日曬雨打都經歷過,如今已經走出國門,開始在工業控制的各個領域都嶄露頭角,不出意外的話在未來某個時間他們將在世界工控市場大有可期!


4、不斷發展的中國工控

現在很多人說中國的很多項技術被卡脖子,隨著越南、印度等經濟體的發展,中國人口紅利的減少,我們工業大國的地位將很快被超越。這樣的話,很有市場,一副憂國憂民的形象,骨子流著媚外的血。

中國工業大國的地位不會被超越!


中國的工業基礎是花了三十年的時間奠定的,這三十年是整個國家體系的建設,而絕非建了幾個工廠修了幾條路那么簡單。我們的人口紅利不僅僅表現在的人口的數量上,更是質量上。在過去的三十年,我們的職業教育培養了一大批的技工型人才,印度有數量沒質量,越南沒數量沒質量。想要建立起這樣完備的體系,即便是歐洲和美國,沒有十年二十年也是妄想。


拿電力來說,中國的電力工人幾乎遍布東南亞、南亞、中亞、西亞、非洲、南美洲的各個角落,即便是歐洲和北美,也到處可見中國電力人的影子。電力是所有工業的基礎,如果印度和越南不能建立起自己的電力體系,何談超越。筆者查了一下,2019年云南的GDP是2200億美金,而筆者們相對落后的廣西也有3000億美金,越南在中國各省排名進不了前二十。你能想象廣西一省GDP超越全國嗎?


在過去十年,中國電力大踏步走出去,中國先進的電力控制技術也走出國門,我們的核電控制系統甚至出口到了英國。如果說過去十年世界電力控制技術在“靜止”,那么我們呢?我們在以前所未有的速度超越!


前段時間筆者去浦東圖書館借書,筆者發現四樓控制類的書架空的比較多,筆者想借的幾本書都是借出狀態。這是一個好現象,中國的工控人沒有故步自封,而是抓緊充電繼續奔跑。我們其實已經開始領先,但是我們仍然覺得自己很落后,還在咬牙努力,這將是未來十年中國工控甩開世界最有力的保障!


《劍雨》中有句臺詞讓筆者印象深刻,“我愿化身石橋,受五百年風吹,五百年日曬,五百年雨打,但求此少女從橋上走過”!工業控制系統是建立在基礎物理學體系之上的,現在的基礎物理學已經完成了近百年,如果想有更大的進步,工控人可能還需要五百年風吹,五百年日曬,五百年雨打……不過,中國工控已經開始領先世界,過去十年我們忍辱負重,下一個十年我們將再創輝煌!
作者:貓 不捉老鼠

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