你見過就地汽包水位PID調(diào)節(jié)器嗎？你見過汽輪機(jī)控制用的Woodward505嗎？你見過控制板安裝在電子設(shè)備間的半智能電動執(zhí)行器嗎？你見過PLC升級版的DCS系統(tǒng)嗎......筆者和大家分享十年前的火電廠熱工自動化的一些情況。
Woodward505和DEH系統(tǒng)
2017年我去安徽池州一個工業(yè)園，第一次見到汽輪機(jī)使用Woodward505進(jìn)行控制，在我的印象里，這是一種在上世紀(jì)就存在的電液控制集成模塊，我也是在別人的談笑中知道的。不過，當(dāng)我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(jī)轉(zhuǎn)速控制、功率控制、閥位控制以及并網(wǎng)等一系列的操作。這些操作如果我們轉(zhuǎn)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(jīng)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(xù)存在。在過去的二十幾年時間里，除了一些數(shù)顯方面的變化，信號采集系統(tǒng)的變化，整體架構(gòu)一絲不茍，沒有大的改變。二十幾年的時間里，我們的生活發(fā)生了天翻地覆的變化，就拿通信方式來說經(jīng)歷了書信、尋呼機(jī)、有線電話、手機(jī)、智能機(jī)等多種方式。但是在工業(yè)控制領(lǐng)域，變化似乎沒有那么大，如果說變化也是細(xì)微之處。比如過去使用Woodward505控制所有操作就是在就地，但是隨著DCS系統(tǒng)的出現(xiàn)，增加了信號收發(fā)功能，可以將它的所有信號引入到DCS系統(tǒng)。
不過，隨著DEH系統(tǒng)(汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng))的出現(xiàn)，Woodward系列的產(chǎn)品已經(jīng)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(wěn)定性和可操作性能的要求，Woodward505已經(jīng)無法在這些方面做到周全。不過，對于30MW以下的機(jī)組來說，特別是一些新能源機(jī)組，Woodward系列產(chǎn)品由于其性價比等優(yōu)勢，仍然具有相當(dāng)大的優(yōu)勢。我目前了解的情況是，國內(nèi)主要的小機(jī)組設(shè)備廠產(chǎn)品均提供了Woodward系列產(chǎn)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(chǎn)品都不會退出歷史的舞臺。
PID調(diào)節(jié)和投自動
如果說電液調(diào)節(jié)的變化是細(xì)微的話，那么PID調(diào)節(jié)器的變化就明顯多了。我曾在別人寫的控制書中見過一種水位調(diào)節(jié)器，所有的參數(shù)設(shè)置都是在就地，沒有DCS系統(tǒng)。雖然我沒見過實物，但是很感慨的是PID調(diào)節(jié)作為當(dāng)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(tǒng)中出現(xiàn)以外，我們的DEH伺服、環(huán)保系統(tǒng)的控制方案均用到了PID調(diào)節(jié)。說句不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑挘壳暗哪M量控制系統(tǒng)基本都在使用PID調(diào)節(jié)作為首選的調(diào)節(jié)方式。雖然最近幾年模糊控制、魯棒控制等理論開始出現(xiàn)在工業(yè)控制系統(tǒng)中，但是在我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(dāng)前工業(yè)模擬量控制的所有需求。
前段時間我去一家電廠協(xié)助，由于是生物質(zhì)新能源機(jī)組，所以規(guī)模不大，模擬量控制系統(tǒng)很少。但是，跟我以前去的其它小機(jī)組一樣，暴露的問題還是非常突出。尤其讓我很驚訝的是，機(jī)組在運(yùn)行期間，汽包水位計居然處在未投的狀態(tài)，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(diào)節(jié)無法正常投入。令我感到意外的是，現(xiàn)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(tǒng)中去嘗試投自動。從這一點可以說明，現(xiàn)場人員對模擬量控制根本沒有概念，不知道問題的本質(zhì)在哪里，投鼠忌器，本末倒置。
我能感覺到現(xiàn)場人員的無奈，他們也很想解決問題，但是無從下手。我做了一下統(tǒng)計，一臺350MW的機(jī)組，PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)多達(dá)七十幾個，對660MW機(jī)組，PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)有上百個。所有的PID調(diào)節(jié)自動都投入的話，不僅需要熱控人員對PID調(diào)節(jié)領(lǐng)會透徹，更需要對整個生產(chǎn)工藝領(lǐng)會透徹。所以，一名優(yōu)秀的熱控工程師必須是一名優(yōu)秀的運(yùn)行值班員，甚至要達(dá)到運(yùn)行主值的水平。從最近幾年去了這么多家小機(jī)組的情況來看，現(xiàn)場熱控人員的水平普遍達(dá)不到這樣的高度。
不過，小機(jī)組的PID一般不超過十個，我設(shè)計最多的有十二個，但是由于現(xiàn)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(diào)節(jié)、減溫水調(diào)節(jié)、爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)。從這個角度來看，在過去的十年甚至更長的時間，PID調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)的理論，并且多實踐，足以滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的需要。
DCS系統(tǒng)
過去十年，國產(chǎn)DCS系統(tǒng)的變化是顯著的，并且感受深刻。
我最早開始工作的時候是汽機(jī)運(yùn)行專業(yè)，當(dāng)時并不知道電廠還有熱控這個專業(yè)。當(dāng)時對于DCS系統(tǒng)只是好奇，我當(dāng)時的班長是個熱心腸，為了給我解釋現(xiàn)場信號是如何進(jìn)入到電腦畫面中，硬是在夜班的時候拽著我捋了一遍電纜。后來換了工作，干了熱控這個專業(yè)，去過國電智深和和利時參加過培訓(xùn)，親自參與了350MW主輔系統(tǒng)的組態(tài)。從測點統(tǒng)計、卡件分配、數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計、系統(tǒng)建立、邏輯編程、畫面組態(tài)、上電調(diào)試、投產(chǎn)運(yùn)維，整個流程下來，印象深刻。后來工作需要，陸續(xù)學(xué)習(xí)了七八套DCS系統(tǒng)，也幫人做過660MW的DEH系統(tǒng)組態(tài)。至于參考學(xué)習(xí)過的系統(tǒng)，從小機(jī)組到百萬機(jī)組，就更多了。
整個過程下來，我得出一個結(jié)論，DCS系統(tǒng)由過去的一項技術(shù)，變成了現(xiàn)在熱控專業(yè)的一個工具。就像小時候我們想要騎自行車，都要經(jīng)過學(xué)習(xí)，那是一項技術(shù)。而現(xiàn)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(tǒng)也是一樣，我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?？涩F(xiàn)在不同了，DCS系統(tǒng)已經(jīng)“飛入尋常百姓家”，很多人經(jīng)過簡單的培訓(xùn)之后就可以輕車熟路。
出現(xiàn)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(jī)會?，F(xiàn)在的主流DCS系統(tǒng)都具備了仿真調(diào)試的功能，大家可以在自己的電腦上就能輕松的模擬學(xué)習(xí)，不像很多年前，我需要費盡心機(jī)才能獲得一個去工程師站學(xué)習(xí)的機(jī)會。
這就是不同時代的意義！
不過，DCS系統(tǒng)也有“靜止”的地方。前段時間我用國電智深的系統(tǒng)查看一個機(jī)組的CCS邏輯，讓我驚訝的是，如今最新版本的國電智深系統(tǒng)與十年前我學(xué)習(xí)的那套幾乎是一模一樣的。我簡單查了一些資料，十年前國電智深的硬件系統(tǒng)現(xiàn)在還沒停產(chǎn)，幾乎也沒有升級。十年前我去北京學(xué)習(xí)這套系統(tǒng)的時候，就很感慨，因為當(dāng)時和利時M5系統(tǒng)還是四網(wǎng)系統(tǒng)，還帶著笨拙的服務(wù)器，直到2013年前后和利時才推出了沒有服務(wù)器的M6系統(tǒng)。而國電智深當(dāng)時的DCS系統(tǒng)就簡單很多，無論是硬件架構(gòu)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(nèi)最好的DCS系統(tǒng)之一。同樣和利時、新華、中控還有科遠(yuǎn)，這些系統(tǒng)在過去十年風(fēng)吹日曬雨打都經(jīng)歷過，如今已經(jīng)走出國門，開始在工業(yè)控制的各個領(lǐng)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！
發(fā)展的中國工業(yè)和工控
現(xiàn)在很多人說中國的很多項技術(shù)被卡脖子，隨著越南、印度等經(jīng)濟(jì)體的發(fā)展，中國人口紅利的減少，我們工業(yè)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(yè)大國的地位不會被超越！
中國的工業(yè)基礎(chǔ)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(shè)，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(xiàn)在的人口的數(shù)量上，更是質(zhì)量上。在過去的三十年，我們的職業(yè)教育培養(yǎng)了一大批的技工型人才，印度有數(shù)量沒質(zhì)量，越南沒數(shù)量沒質(zhì)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(yè)的基礎(chǔ)，如果印度和越南不能建立起自己的電力體系，何談超越。我查了一下，2019年云南的GDP是2200億美金，而我們相對落后的廣西也有3000億美金，越南在中國各省排名進(jìn)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(jìn)的電力控制技術(shù)也走出國門，我們的核電控制系統(tǒng)甚至出口到了英國。如果說過去十年世界電力控制技術(shù)在“靜止”，那么我們呢？我們在以前所未有的速度超越！
前段時間我去浦東圖書館借書，我發(fā)現(xiàn)四樓控制類的書架空的比較多，我想借的幾本書都是借出狀態(tài)。這是一個好現(xiàn)象，中國的工控人沒有故步自封，而是抓緊充電繼續(xù)奔跑。我們其實已經(jīng)開始領(lǐng)先，但是我們?nèi)匀挥X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》中有句臺詞讓我印象深刻，“我愿化身石橋，受五百年風(fēng)吹，五百年日曬，五百年雨打，但求此少女從橋上走過”！工業(yè)控制系統(tǒng)是建立在基礎(chǔ)物理學(xué)體系之上的，現(xiàn)在的基礎(chǔ)物理學(xué)已經(jīng)完成了近百年，如果想有更大的進(jìn)步，工控人可能還需要五百年風(fēng)吹，五百年日曬，五百年雨打……不過，中國工控已經(jīng)開始領(lǐng)先世界，過去十年我們?nèi)倘柝?fù)重，下一個十年我們將再創(chuàng)輝煌！
作者：貓 不捉老鼠
