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(dòng)執(zhí)行器嗎？你見過PLC升級(jí)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(dòng)化的一些情況。
Woodward505和DEH系統(tǒng)
2017年我去安徽池州一個(gè)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(shí)物的時(shí)候，多少還是有點(diǎn)震驚。就是這樣一個(gè)長(zhǎng)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(gè)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(shí)間里它仍將繼續(xù)存在。在過去的二十幾年時(shí)間里，除了一些數(shù)顯方面的變化，信號(hào)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(shí)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(hào)收發(fā)功能，可以將它的所有信號(hào)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(tái)，畢竟對(duì)于目前大火電對(duì)自動(dòng)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(duì)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(jià)比等優(yōu)勢(shì)，仍然具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。我目前了解的情況是，國(guó)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(zhǎng)一段時(shí)間里，該系列的產(chǎn)品都不會(huì)退出歷史的舞臺(tái)。
PID調(diào)節(jié)和投自動(dòng)
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(shí)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(shí)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(shí)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(jì)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(cuò)誤，所以造成了PID自動(dòng)調(diào)節(jié)無法正常投入。令我感到意外的是，現(xiàn)場(chǎng)人員在處理這個(gè)問題的時(shí)候不是去處理信號(hào)采集的錯(cuò)誤，而是在DCS系統(tǒng)中去嘗試投自動(dòng)。從這一點(diǎn)可以說明，現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)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(chǎng)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(jì)，一臺(tái)350MW的機(jī)組，PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)多達(dá)七十幾個(gè)，對(duì)660MW機(jī)組，PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)有上百個(gè)。所有的PID調(diào)節(jié)自動(dòng)都投入的話，不僅需要熱控人員對(duì)PID調(diào)節(jié)領(lǐng)會(huì)透徹，更需要對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝領(lǐng)會(huì)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(chǎng)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(gè)，我設(shè)計(jì)最多的有十二個(gè)，但是由于現(xiàn)場(chǎng)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(gè)角度來看，在過去的十年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，PID調(diào)節(jié)整體上沒有什么變化，在未來十年甚至更長(zhǎng)時(shí)間，也不會(huì)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(shí)踐，足以滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的需要。
DCS系統(tǒng)
過去十年，國(guó)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(shí)候是汽機(jī)運(yùn)行專業(yè)，當(dāng)時(shí)并不知道電廠還有熱控這個(gè)專業(yè)。當(dāng)時(shí)對(duì)于DCS系統(tǒng)只是好奇，我當(dāng)時(shí)的班長(zhǎng)是個(gè)熱心腸，為了給我解釋現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)是如何進(jìn)入到電腦畫面中，硬是在夜班的時(shí)候拽著我捋了一遍電纜。后來換了工作，干了熱控這個(gè)專業(yè)，去過國(guó)電智深和和利時(shí)參加過培訓(xùn)，親自參與了350MW主輔系統(tǒng)的組態(tài)。從測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、卡件分配、數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)、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(gè)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(gè)過程下來，我得出一個(gè)結(jié)論，DCS系統(tǒng)由過去的一項(xiàng)技術(shù)，變成了現(xiàn)在熱控專業(yè)的一個(gè)工具。就像小時(shí)候我們想要騎自行車，都要經(jīng)過學(xué)習(xí)，那是一項(xiàng)技術(shù)。而現(xiàn)在的自行車，就是一個(gè)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(shí)候班里十幾個(gè)人就一兩個(gè)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(huì)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(jiǎn)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(jiǎn)單化，更多的人有了實(shí)踐的機(jī)會(huì)?，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(fèi)盡心機(jī)才能獲得一個(gè)去工程師站學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。
這就是不同時(shí)代的意義！
不過，DCS系統(tǒng)也有“靜止”的地方。前段時(shí)間我用國(guó)電智深的系統(tǒng)查看一個(gè)機(jī)組的CCS邏輯，讓我驚訝的是，如今最新版本的國(guó)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(jiǎn)單查了一些資料，十年前國(guó)電智深的硬件系統(tǒng)現(xiàn)在還沒停產(chǎn)，幾乎也沒有升級(jí)。十年前我去北京學(xué)習(xí)這套系統(tǒng)的時(shí)候，就很感慨，因?yàn)楫?dāng)時(shí)和利時(shí)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(shí)才推出了沒有服務(wù)器的M6系統(tǒng)。而國(guó)電智深當(dāng)時(shí)的DCS系統(tǒng)就簡(jiǎn)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(guó)電智深仍然是國(guó)內(nèi)最好的DCS系統(tǒng)之一。同樣和利時(shí)、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(guó)門，開始在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域都嶄露頭角，不出意外的話在未來某個(gè)時(shí)間他們將在世界工控市場(chǎng)大有可期！
發(fā)展的中國(guó)工業(yè)和工控
現(xiàn)在很多人說中國(guó)的很多項(xiàng)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(guó)人口紅利的減少，我們工業(yè)大國(guó)的地位將很快被超越。這樣的話，很有市場(chǎng)，一副憂國(guó)憂民的形象，骨子流著媚外的血。
中國(guó)工業(yè)大國(guó)的地位不會(huì)被超越！
中國(guó)的工業(yè)基礎(chǔ)是花了三十年的時(shí)間奠定的，這三十年是整個(gè)國(guó)家體系的建設(shè)，而絕非建了幾個(gè)工廠修了幾條路那么簡(jiǎn)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(guó)，沒有十年二十年也是妄想。
拿電力來說，中國(guó)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(gè)角落，即便是歐洲和北美，也到處可見中國(guó)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(duì)落后的廣西也有3000億美金，越南在中國(guó)各省排名進(jìn)不了前二十。你能想象廣西一省GDP超越全國(guó)嗎？
在過去十年，中國(guó)電力大踏步走出去，中國(guó)先進(jìn)的電力控制技術(shù)也走出國(guó)門，我們的核電控制系統(tǒng)甚至出口到了英國(guó)。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?cè)谝郧八从械乃俣瘸剑?/span>
前段時(shí)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(gè)好現(xiàn)象，中國(guó)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(shí)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(guó)工控甩開世界最有力的保障！
《劍雨》中有句臺(tái)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(guó)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(gè)十年我們將再創(chuàng)輝煌！
作者：貓 不捉老鼠
