摘要：本文分析了热工“三率”检查为电厂热工自动化工作带来的利弊，提出了考核火电厂热工自动调节系统的新思路。同时分析了热工自动调节系统的现状和难点。

关键词：热工三率，自动调节系统，安全性，经济性

1． 自动调节系统检查的现状

电厂自动调节系统一直以来，都受到行业的普遍重视。以前经常进行热工“三率”抽查，或者定期的检查，“热工三率”其中就包括一项自动投入率。应该肯定，“热工三率”（以下简称“三率”）检查，为电厂自动投入工作有一个非常大的促进作用。但是，其中的弊端也渐渐为大家所明确。其弊端可以概括为如下几点：
1． 1．过于机械，强调共性，忽略各电厂的个性。
每个电厂都有各自独特的问题，自动投入的情况也就受到机组环境的影响。比如有的机组，炉膛负压自动调节系统在投入过程中，经常因为一些生产因素，受到干扰。有的锅炉需要打开人孔门进行观察处理，在打开人孔门的时候，导致炉膛负压测量突变。但是这个突变因为不是机组运行造成的，因而可以不予理睬，但是自动就要进行干预。再比如，有些电厂的汽封压力自动一般一个月都难调整一次，没有投入的必要。而我们的“三率”的检查却不管生产运行情况，一概进行统计。因而有些不够科学。
1． 2．对一些重要自动控制系统重视不够。
不管新老机组，对各个电厂都非常重要的几个自动调节系统，却泯没在“三率”里面，没有受到应有的重视。一般来说，电厂最为重要的自动调节系统有如下几个：
汽包水位自动调节系统
主汽压力自动调节系统
一次汽温自动调节系统
协调控制
磨煤机综合调节系统
关于二次汽温自动调节系统，后面还有叙述。因为情况复杂，不列入。
对于以上自动调节系统，也许各个电厂都可以投入，但投入的质量却有很大不同。并且，正因为这几个重要自动，才使得机组的安全性经济性得到重大提高，电厂最需要投入的，也是这些自动。当然，像高低加水位、除氧气水位等系统也非常重要，但是系统简单，投入容易。机侧最为麻烦的自动调节系统，也不过是若干系统之间互相影响耦合的状况，通过一些逻辑就可以平衡。故不列入讨论。
而“三率”检查中，对于这些系统重视不够。
1． 3．重要参数指标重视不够
电厂自动调节系统里，一些指标非常重要，而另外一些指标的重要性就相对小一些。比如汽包水位波动范围、主汽压力波动范围、主汽温度波动范围、负荷波动范围等一些参数。这些参数波动的范围一方面影响着机组的安全性经济性，另一方面是衡量自动调节系统的一个重要依据。但是，“三率”中就没有对这些参数的考核。
笔者没有参加过高层次的会议和讨论，不了解一些决定的原因。最近笔者注意到，中国电力企业联合会科技服务中心、全国发电机组技术协作会（2006年11月四川成都）最近颁布的《全国火电100MW及机组技术协作会 2005年度机组竞赛评比数据汇总表》中，就干脆删除了“热工三率”这一项，单单保留了保护投入率。是不是有笔者所说的这几种可能呢？
我想，“三率”确实存在着许多问题，但是完全取消自动投入率，也是欠考虑的。

2． 自动调节系统对电厂的经济性安全性的影响

自动调节系统对电厂的经济性和安全性是有很大影响的。而且，现在的新建机组大多考虑了对人员数量的要求。那么只有自动调节系统投入得好，才有可能精简人员。否则，运行人员在各个参数之间疲于应付，不光要影响经济性，也要影响机组的安全性的。
下面，就几个重要系统，试分析其经济性和安全性：
2． 1．汽包水位调节系统
该系统是电厂最重要的自动调节系统之一，汽包水位也是锅炉重要参数之一。锅炉操作人员也在很大程度上予以关注。如果汽包水位过高，将会引起过热蒸汽带水甚至满水。使得蒸汽品质恶化，汽轮机叶片遭受冲击；汽包水位过低，将会干锅，破坏水循环，甚至烧坏水冷壁。
有的电厂给水泵-执行机构线性曲线不够理想。笔者所在的单位，在50%开度左右，每改变1%的开度，给水流量变化＞30吨/小时，而过了这个区域，流量只变化10~20吨/小时。如果此时自动投入情况不好，那么会给运行调节带来很大的麻烦，甚至有操作失误的可能。操作失误带来的可能就是汽包“干锅”或者蒸汽带水甚至满水。危害是很大的。
2．2．主汽压力自动调节系统
许多情况下，都把该系统归入了协调控制系统之内。因为这个系统非常重要，所以我们把它单列出来。主汽压力因为控制的是给粉量，因而对炉膛燃烧影响比较大。主汽压力不稳定的话，带来的影响是多方面的。首先要影响机组负荷，其次要影响一、二次蒸汽温度，使得这些参数波动。有些锅炉，比如武汉的135MW440T/h中间储藏式锅炉，主汽压力波动会引起一次气温大幅度波动。
另外一个方面，如果主汽压力波动过大，还会影响到整个机组的安全性。目前电厂机组的安全保护工作已经做得很完善，汽压超高的话，会有相应的安全阀及旁路系统动作，以降低汽压。但是，一方面对空排气噪音扰民，另一方面也会降低经济性。
好的主汽压力调节系统除了参数稳定以外，至少可以做到汽压极少超高甚至不超高。
2．3．汽温自动调节系统
汽温自动调节系统包含若干个系统，根据各个机组的情况而定。大的方面，分为一次汽温和二次汽温自动调节系统。一般来说，共包括如下几套系统：一级减温两套，二级减温两套，一级再热减温两套，二级再热减温两套。共八套自动调节系统。再热减温根据各机组情况有所不同。
汽温系统是在经济性和安全性之间的平衡。主汽温度过高，过热蒸汽管道、阀门、汽机喷嘴、叶片等设备和部件的钢材，就会存在加速蠕变的可能。严重的超温，甚至可能使得锅炉爆管；反之主汽温度过低，又会影响机组的经济性。“对于亚临界、超临界机组，过热汽每降低10℃，发电煤耗将增加约1.0g标煤/（kWh）。再热气温每降低10℃，发电煤耗将增加约0.8g标煤/（kWh）”（注1）。另外一种表述是：“大约每降低5℃，热效率会下降1%”（注2）。对于不同容量的机组，影响情况可能会有所改变。
2．4．协调控制
协调控制可以综合平衡机组负荷和主汽压力等波动的因素，对机、炉参数进行综合协调地控制，最终使得负荷和汽压都能够安全平稳地运行。尤其是在机炉有较大扰动的时候，比如升降负荷、汽压波动等情况下，协调系统能够使得各项参数都波动不大，从而使机组能够更快速地升降负荷。协调控制是火电厂最复杂的调节系统。（这里仅仅论述自动控制方面）
2．5．磨煤机综合调节系统
目前来说，国内这个系统尚不成熟。在磨煤机内实时存煤量、各风门及参数的自动控制方面，还存在着诸多问题，以待克服。有许多厂家或者研究单位在这方面都作了许多工作。但是笔者尚未发现完全成熟的能应用到各火电厂的系统产品。
笔者首次提出，将整个制粉系统的控制，列入一个“综合自动调节系统”来看待。因为其中许多参数、设备互相耦合，互相干扰，非要对整个系统进行综合考虑不可。故笔者认为这个提法是较为科学的。当然，这个系统一旦能够投入，将不仅仅是一套自动调节系统了。它是多个自动系统的统称。
该系统如果能够完全投入自动，磨煤机综合调节系统的优点是很多的，会影响到锅炉的安全性和经济性。它可以促进磨煤机连续均匀地满足锅炉燃烧所需要的煤粉；将抵制粉单耗；防止煤粉自然、爆燃；减少锅炉运行人员工作强度等。

3． 自动调节系统设备及程序、参数的现状

目前，国内几乎所有的机组都采用了DCS控制系统。国外的DCS系统运行可靠但价格昂贵；国内的价格低，但是运行和维护的工作量都比较大。根据国内的机组情况，大致可以分为几种状况。首先声明，笔者没有崇洋媚外的思想，也没有贬低国产设备的倾向。只是为了从自动调节系统方面，说明国内企业的现状。（我坚信国内有许多设备的质量丝毫不比国外设备差，比如我曾经在一些网站上力推的上海玉叶仪表有限公司的执行机构，质量可靠耐用，价格低廉。）现在从自动调节系统的角度，将国内机组的状况归纳如下：
3．1．机组、配套仪表设备、DCS系统、编制软件都采用进口知名设备。国外的自动调节系统成熟完备，并且各种仪表、执行机构运行可靠，机构线性良好，各种参数设置合理。笔者没有接触到这些厂家，不了解其中的问题和优点。但是从一些看到的书籍上来看，感觉综合各种因素考虑，这样的机组运行可靠高效，各种自动调节系统设计合理，运行可靠。但是投资也是相当高昂的。
    欢迎有这方面经验的同仁给与指点批评。
3．2．国产机组、进口仪表及设备、进口DCS系统，国内编制DCS程序。这一类企业往往采用国内专业的程序编制人员，比如热工调试所等机构。他们也有着成熟的自动调节系统程序编制经验，和相当的参数整定经验。但是在系统编程和调试阶段，有些时候相对粗糙。在以后的运行过程中，自动调节系统有可能存在一些问题。
3．3．国产DCS系统，国内一些经验不太丰富的人员编制的程序。这些企业存在的问题较多。设备之间的匹配不够完善，阀门曲线不够合理，程序编制有可能会存在一些缺陷，参数整定也更为粗糙一些。
不管什么样的机组，他们的维护人员还是国内的。目前，国内的维护人员更偏重于对DCS系统的学习。国内各种论坛刊物上所发表的，也大多是对DCS系统的学习心得、应用经验。很少有人去关注DCS程序的优化、参数的整定。因而造成了国内自动调节系统质量参差不齐、参数整定稍显陌生的现状。一般来说，所有国内企业的自动调节系统整体是比较可靠的。很少甚至不会出现汽包水位偏差过大，蒸汽超压安全阀动作等极端