遇见十年前的火电厂热工自动化

类型分类：: 科普知识

数据分类：: 单相导轨开关电源

遇见十年前的火电厂热工自动化

发布日期：2022-07-16 点击率：46

你见过就地汽包水位PID调节器吗？你见过汽轮机控制用的Woodward 505吗？你见过控制板安装在电子设备间的半智能电动执行器吗？你见过PLC升级版的DCS系统吗......笔者在本文和大家分享在火电厂的一些所见所闻。

1、汽轮机使用Woodward 505控制
2017年笔者去安徽池州一个工业园，第一次见到汽轮机使用Woodward 505进行控制，在笔者的印象里，这是一种在上世纪就存在的电液控制集成模块，笔者也是在别人的谈笑中知道的。不过，当笔者第一次见到实物的时候，多少还是有点震惊。就是这样一个长宽高都不超过50cm的模块，居然可以完成汽轮机转速控制、功率控制、阀位控制以及并网等一系列的操作。这些操作如果我们转化成DEH语言，可能需要满满的几十个方案页。

更神奇的是，它已经存在了二十多年之久，不出意外的话在未来的几十年时间里它仍将继续存在。在过去的二十几年时间里，除了一些数显方面的变化，信号采集系统的变化，整体架构一丝不苟，没有大的改变。二十几年的时间里，我们的生活发生了天翻地覆的变化，就拿通信方式来说经历了书信、寻呼机、有线电话、手机、智能机等多种方式。但是在工业控制领域，变化似乎没有那么大，如果说变化也是细微之处。比如过去使用Woodward 505控制所有操作就是在就地，但是随着DCS系统的出现，增加了信号收发功能，可以将它的所有信号引入到DCS系统。

不过，随着DEH系统(汽轮机数字电液调节系统)的出现，Woodward系列的产品已经逐步退出了大火电的控制舞台，毕竟对于目前大火电对自动化、安全性、稳定性和可操作性能的要求，Woodward 505已经无法在这些方面做到周全。不过，对于30MW以下的机组来说，特别是一些新能源机组，Woodward系列产品由于其性价比等优势，仍然具有相当大的优势。笔者目前了解的情况是，国内主要的小机组设备厂产品均提供了Woodward系列产品的控制方案，就像前文所说的，在未来很长一段时间里，该系列的产品都不会退出历史的舞台。

2、没有投入自动的PID调节系统
如果说电液调节的变化是细微的话，那么PID(比例积分微分)调节器的变化就明显多了。笔者曾在别人写的控制书中见过一种水位调节器，所有的参数设置都是在就地，没有DCS系统。虽然笔者没见过实物，但是很感慨的是PID调节作为当前最流行的一种模拟量控制理论深入到了电厂控制的方方面面。除了在DCS系统中出现以外，笔者们的DEH伺服、环保系统的控制方案均用到了PID调节。说句不严谨的话，目前的模拟量控制系统基本都在使用PID调节作为首选的调节方式。虽然最近几年模糊控制、鲁棒控制等理论开始出现在工业控制系统中，但是在笔者看来只是增加了一种概念或者噱头，从实用主义的角度讲，PID控制几乎可以满足当前工业模拟量控制的所有需求。

前段时间笔者去一家电厂协助，由于是生物质新能源机组，所以规模不大，模拟量控制系统很少。但是，跟笔者以前去的其它小机组一样，暴露的问题还是非常突出。尤其让笔者很惊讶的是，机组在运行期间，汽包水位计居然处在未投的状态，犯了兵家之大忌。由于很多模拟量的采集错误，所以造成了PID自动调节无法正常投入。令笔者感到意外的是，现场人员在处理这个问题的时候不是去处理信号采集的错误，而是在DCS系统中去尝试投自动。从这一点可以说明，现场人员对模拟量控制根本没有概念，不知道问题的本质在哪里，投鼠忌器，本末倒置。

笔者能感觉到现场人员的无奈，他们也很想解决问题，但是无从下手。笔者做了一下统计，一台350MW的机组，PID调节系统多达七十几个，对660MW机组，PID调节系统有上百个。所有的PID调节自动都投入的话，不仅需要热控人员对PID调节领会透彻，更需要对整个生产工艺领会透彻。所以，一名优秀的热控工程师必须是一名优秀的运行值班员，甚至要达到运行主值的水平。从最近几年去了这么多家小机组的情况来看，现场热控人员的水平普遍达不到这样的高度。

不过，小机组的PID一般不超过十个，笔者设计最多的有十二个，但是由于现场考核制度没那么高的要求，所以重要的无非就是汽包水位调节、减温水调节、炉膛负压调节。从这个角度来看，在过去的十年甚至更长的时间，PID调节整体上没有什么变化，在未来十年甚至更长时间，也不会有什么变化。大家要做的就是吃透调节的理论，并且多实践，足以满足现场生产的需要。

3、国产DCS系统的发展
过去十年，国产DCS系统的变化是显著的，并且感受深刻。

笔者最早开始工作的时候是汽机运行专业，当时并不知道电厂还有热控这个专业。当时对于DCS系统只是好奇，笔者当时的班长是个热心肠，为了给笔者解释现场信号是如何进入到电脑画面中，硬是在夜班的时候拽着笔者捋了一遍电缆。后来换了工作，干了热控这个专业，去过国电智深和和利时参加过培训，亲自参与了350MW主辅系统的组态。从I/O点数统计、卡件分配、数据库统计、系统建立、逻辑编程、画面组态、上电调试、投产运维，整个流程下来，印象深刻。后来工作需要，陆续学习了七八套DCS系统，也帮人做过660MW的DEH系统组态。至于参考学习过的系统，从小机组到百万机组，就更多了。

整个过程下来，笔者得出一个结论，DCS系统由过去的一项技术，变成了现在热控专业的一个工具。就像小时候我们想要骑自行车，都要经过学习，那是一项技术。而现在的自行车，就是一个工具，不大的孩子基本上开锁就走。DCS系统也是一样，笔者刚参加工作的时候班里十几个人就一两个有资格可以去用工程师站，不让用的原因就是其它人根本不会用。可现在不同了，DCS系统已经“飞入寻常百姓家”，很多人经过简单的培训之后就可以轻车熟路。

出现这样的变化原因是多方面的，包括电脑的普及，编程的简单化，更多的人有了实践的机会。现在的主流DCS系统都具备了仿真调试的功能，大家可以在自己的电脑上就能轻松的模拟学习，不像很多年前，笔者需要费尽心机才能获得一个去工程师站学习的机会。
这就是不同时代的意义！

不过，DCS系统也有“静止”的地方。前段时间笔者用国电智深的系统查看一个机组的CCS逻辑，让笔者惊讶的是，如今最新版本的国电智深系统与十年前笔者学习的那套几乎是一模一样的。笔者简单查了一些资料，十年前国电智深的硬件系统现在还没停产，几乎也没有升级。十年前笔者去北京学习这套系统的时候，就很感慨，因为当时和利时M5系统还是四网系统，还带着笨拙的服务器，直到2013年前后和利时才推出了没有服务器的M6系统。而国电智深当时的DCS系统就简单很多，无论是硬件架构还是编程语言，都浅显易懂。

十年过去了，国电智深仍然是国内最好的DCS系统之一。同样和利时、新华、中控还有科远，这些系统在过去十年风吹日晒雨打都经历过，如今已经走出国门，开始在工业控制的各个领域都崭露头角，不出意外的话在未来某个时间他们将在世界工控市场大有可期！

4、不断发展的中国工控
现在很多人说中国的很多项技术被卡脖子，随着越南、印度等经济体的发展，中国人口红利的减少，我们工业大国的地位将很快被超越。这样的话，很有市场，一副忧国忧民的形象，骨子流着媚外的血。

中国工业大国的地位不会被超越！

中国的工业基础是花了三十年的时间奠定的，这三十年是整个国家体系的建设，而绝非建了几个工厂修了几条路那么简单。我们的人口红利不仅仅表现在的人口的数量上，更是质量上。在过去的三十年，我们的职业教育培养了一大批的技工型人才，印度有数量没质量，越南没数量没质量。想要建立起这样完备的体系，即便是欧洲和美国，没有十年二十年也是妄想。

拿电力来说，中国的电力工人几乎遍布东南亚、南亚、中亚、西亚、非洲、南美洲的各个角落，即便是欧洲和北美，也到处可见中国电力人的影子。电力是所有工业的基础，如果印度和越南不能建立起自己的电力体系，何谈超越。笔者查了一下，2019年云南的GDP是2200亿美金，而笔者们相对落后的广西也有3000亿美金，越南在中国各省排名进不了前二十。你能想象广西一省GDP超越全国吗？

在过去十年，中国电力大踏步走出去，中国先进的电力控制技术也走出国门，我们的核电控制系统甚至出口到了英国。如果说过去十年世界电力控制技术在“静止”，那么我们呢？我们在以前所未有的速度超越！

前段时间笔者去浦东图书馆借书，笔者发现四楼控制类的书架空的比较多，笔者想借的几本书都是借出状态。这是一个好现象，中国的工控人没有故步自封，而是抓紧充电继续奔跑。我们其实已经开始领先，但是我们仍然觉得自己很落后，还在咬牙努力，这将是未来十年中国工控甩开世界最有力的保障！

《剑雨》中有句台词让笔者印象深刻，“我愿化身石桥，受五百年风吹，五百年日晒，五百年雨打，但求此少女从桥上走过”！工业控制系统是建立在基础物理学体系之上的，现在的基础物理学已经完成了近百年，如果想有更大的进步，工控人可能还需要五百年风吹，五百年日晒，五百年雨打……不过，中国工控已经开始领先世界，过去十年我们忍辱负重，下一个十年我们将再创辉煌！
作者：猫不捉老鼠

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