火電廠熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

崔金環(huán)

（梅河口市阜康熱電有限責(zé)任公司，吉林 梅河口 135000）

0 引 言

儀表自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用是當(dāng)前工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要表現(xiàn)，隨著經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，更多新技術(shù)的投入為工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展帶來(lái)了更為科學(xué)、高效的發(fā)展前景。當(dāng)前，自控儀表系統(tǒng)逐步成熟，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。通過(guò)宏觀認(rèn)知自控儀表系統(tǒng)，以及分析火電廠熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的具體應(yīng)用，可提高生產(chǎn)工藝水平，保證生產(chǎn)安全性與穩(wěn)定性，做到科學(xué)分析其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

1 自控儀表系統(tǒng)分析

自控儀表系統(tǒng)即為自動(dòng)化儀表系統(tǒng)，是由多個(gè)自動(dòng)化元件構(gòu)成，綜合應(yīng)用多項(xiàng)自動(dòng)化技術(shù)且具有較完善功能的系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自控儀表系統(tǒng)得到進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用，成為工業(yè)生產(chǎn)檢測(cè)和監(jiān)控的重要工藝。由于其工作環(huán)境的特殊性，自控儀表系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)受到電磁、機(jī)械、化學(xué)、光線和射線輻射等各種因素的干擾，導(dǎo)致工作效果大打折扣，甚至損害儀表。因此，在自控儀表應(yīng)用中，防干擾準(zhǔn)備工作不容忽視[1]，具體操作要點(diǎn)如下：

（1）優(yōu)化供電電源，防止電流干擾。自控儀表系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐證明，其故障原因多半是供電電源出現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)供電電源進(jìn)行優(yōu)化，具體是對(duì)電源的輸入和輸出部分安裝瞬變電壓抑制器，不僅能夠有效防止高頻干擾或共模干擾對(duì)儀表造成的影響還可以有效優(yōu)化電源品質(zhì)，減少因意外斷電造成的影響。

（2）確保電纜屏蔽層質(zhì)量，防止信號(hào)線路中的干擾。電纜屏蔽層能夠有效減少電磁干擾，從而消除靜電感應(yīng)現(xiàn)象對(duì)儀表的干擾。同時(shí)，在電纜屏蔽層的基礎(chǔ)上可借助絕緣層，形成電纜的雙側(cè)屏蔽，從而有效防止信號(hào)線路中的電磁干擾，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（3）選擇合理的接地方式。對(duì)自控儀表而言，這是最有效的防干擾策略。常見(jiàn)的接地方式有三種：?jiǎn)为?dú)設(shè)置接地極；在設(shè)置接地極的同時(shí)與電力系統(tǒng)相連；利用電力系統(tǒng)的接地極。這三種方式，客觀上沒(méi)有明確的優(yōu)劣，應(yīng)根據(jù)工程需要和儀表環(huán)境、實(shí)際、安裝以及使用等各環(huán)節(jié)綜合考慮的結(jié)果，并結(jié)合實(shí)際條件選取。

2 火電廠熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)容與特征

2.1 火電廠熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)容

火電廠熱工儀表通常以程序控制、管路和儀表等主要設(shè)備為基礎(chǔ)，利用電纜對(duì)設(shè)備進(jìn)行連接，進(jìn)而形成科學(xué)的回路或系統(tǒng)。熱工儀表的自動(dòng)化技術(shù)則主要指智能化器械儀表與熱能工程控制理論以及電子計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合形成的綜合性技術(shù)應(yīng)用[2]。

應(yīng)用火電廠熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)痣姀S的熱能電力參數(shù)進(jìn)行有效的檢測(cè)和監(jiān)控，達(dá)到減少生產(chǎn)事故與提高經(jīng)濟(jì)效益的效果。在火電廠應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)可以監(jiān)控蒸汽、汽機(jī)、電氣設(shè)備及其他相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行，確?；痣姀S在自動(dòng)化條件下安全正常生產(chǎn)。同時(shí)，通過(guò)熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，科學(xué)充分地完成對(duì)各個(gè)設(shè)備的檢測(cè)與調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的可靠利用，保障了生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。

2.2 火電廠熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的特征

火電廠熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)服務(wù)于生產(chǎn)工藝，在了解其概念和內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，把握其特征，有助于實(shí)現(xiàn)火電廠的高效生產(chǎn)。

火電廠熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的特征主要包括：（1）高新化，電子計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、數(shù)控技術(shù)以及熱能工程技術(shù)等多種高新技術(shù)相互融合構(gòu)成熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)，其應(yīng)用對(duì)火電廠的正常生產(chǎn)活動(dòng)有著舉足輕重的作用，同時(shí)也是工業(yè)發(fā)展與時(shí)俱進(jìn)的體現(xiàn)，是應(yīng)用發(fā)展中的新興特征；（2）智能化，隨著電子信息與計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，火電廠的熱工儀表設(shè)備基本實(shí)現(xiàn)智能化的檢測(cè)和控制，設(shè)備的智能化有效提升了生產(chǎn)效率，智能化的生產(chǎn)檢測(cè)更是保障了生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性；（3）管理科學(xué)化，在技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，火電廠在生產(chǎn)實(shí)踐中更多地借助先進(jìn)的電子和計(jì)算機(jī)管理技術(shù)，建立科學(xué)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警智能化機(jī)制，不僅解放生產(chǎn)力，也極大程度保證工作的精準(zhǔn)性。

3 火電廠熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)在生產(chǎn)中的具體應(yīng)用

火電技術(shù)的發(fā)展突出表現(xiàn)在生產(chǎn)工藝和技術(shù)上的提高。在生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用中，由于自動(dòng)化系統(tǒng)具備較強(qiáng)的復(fù)雜性，需要充分重視自動(dòng)化儀表在具體環(huán)節(jié)的應(yīng)用。

3.1 安裝

（1）設(shè)備和表盤的安裝。在火電廠自動(dòng)化熱工儀表安裝前，需要全面把握和深入熟悉儀表系統(tǒng)功能，注重對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的清點(diǎn)和對(duì)各組成要素的單獨(dú)校驗(yàn)。在確保設(shè)備無(wú)損后，還要對(duì)基本數(shù)據(jù)采集功能進(jìn)行定制測(cè)試，只有在達(dá)到規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，方可正式進(jìn)入安裝程序。安裝前的測(cè)試與校驗(yàn)，是及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的有效方式，在明確問(wèn)題來(lái)源后，必須做到迅速反應(yīng)與改正，真正完成基礎(chǔ)設(shè)施方面的一次性成功安裝。

（2）管路和配線的鋪設(shè)與安裝。在管路鋪設(shè)環(huán)節(jié)，相關(guān)人員需明確復(fù)雜的管路分類，綜合考慮工程實(shí)際需要與施工現(xiàn)場(chǎng)的情況，選取合適的安裝方式，避免安裝后因各種問(wèn)題出現(xiàn)復(fù)工現(xiàn)象。同時(shí)，在安裝時(shí)需考慮設(shè)備管道檢修與維護(hù)的可操作性，參照防干擾策略選取安裝地點(diǎn)，減少外部干擾對(duì)儀表的運(yùn)行甚至對(duì)儀表本身造成不良影響。對(duì)儀表進(jìn)行配線時(shí)，需保證各設(shè)備及配件的完整性和安全性，避免因安裝不到位引發(fā)線路損壞問(wèn)題。

（3）管路和儀表的調(diào)試與校對(duì)。在整個(gè)儀表自動(dòng)化系統(tǒng)安裝過(guò)程中，管路的吹掃和試壓是非常重要的組成部分。若管路和儀表的檢測(cè)不及時(shí)，會(huì)導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)出現(xiàn)一定程度的失真，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至干擾整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)性。

3.2 試運(yùn)行

在安裝完成后，開(kāi)展試運(yùn)行是火電廠熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)對(duì)自身進(jìn)行檢測(cè)的重要階段和手段，是在系統(tǒng)完成安裝和校驗(yàn)后，投入正式生產(chǎn)前的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一方面是對(duì)整個(gè)熱工系統(tǒng)的各單體組成部分進(jìn)行單系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試，并通過(guò)傳動(dòng)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的運(yùn)轉(zhuǎn)情況完成對(duì)儀表數(shù)據(jù)值的檢測(cè)；另一方面則是在大型機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中進(jìn)行儀表數(shù)據(jù)的檢測(cè)與完成對(duì)聯(lián)鎖系統(tǒng)的測(cè)試，保證熱工儀表的自動(dòng)化技術(shù)在日后生產(chǎn)實(shí)踐中能夠充分發(fā)揮智能聯(lián)動(dòng)作用，全面實(shí)現(xiàn)就地操作和遠(yuǎn)程操作并行的模式。在進(jìn)行聯(lián)合試運(yùn)行過(guò)程中，必須保證各單體皆同時(shí)開(kāi)啟試運(yùn)行模式，確保每個(gè)細(xì)節(jié)的嚴(yán)肅化，并且在所有設(shè)備實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行滿72小時(shí)后，方進(jìn)行試運(yùn)行成功的判斷，進(jìn)而進(jìn)行自動(dòng)化熱工儀表的正式生產(chǎn)投入，提高火電廠生產(chǎn)效率，保障安全性和穩(wěn)定性。

3.3 故障分析

火電廠熱工儀表自動(dòng)化在實(shí)際應(yīng)用中難免會(huì)出現(xiàn)故障，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，通常需對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)檢測(cè)，結(jié)合具體測(cè)情況判斷故障原因。

（1）故障前后的分析。在進(jìn)行熱工儀表的故障分析時(shí)，首先應(yīng)比對(duì)儀表在故障前后顯示記錄的數(shù)據(jù)，且此對(duì)比研究需要建立在操作人員對(duì)儀表性能、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)各方面都非常熟悉的基礎(chǔ)上，同時(shí)要確保儀表數(shù)據(jù)記錄的及時(shí)性與完整性。在故障前數(shù)據(jù)的檢測(cè)和記錄完成的基礎(chǔ)上，對(duì)其之后的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)比對(duì)，確定故障原因，及時(shí)作出熱工儀表的調(diào)試或更換方案。其中，最突出的判斷依據(jù)是熱工儀表上的記錄曲線，正確曲線應(yīng)是有序波動(dòng)的，若曲線出現(xiàn)了無(wú)變化的死線，即無(wú)波動(dòng)變化，可排除其他系統(tǒng)故障的可能性，確定是儀表系統(tǒng)自身的故障。

（2）故障參數(shù)的分析?；痣姀S熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)在應(yīng)用到生產(chǎn)后，其運(yùn)行參數(shù)具備有規(guī)律的波動(dòng)變化，會(huì)形成有序的記錄曲線波動(dòng)。當(dāng)記錄曲線出現(xiàn)明顯非正常的較大變化，或者本是有序的曲線波動(dòng)出現(xiàn)無(wú)序狀態(tài)，又或手動(dòng)控制裝置出現(xiàn)無(wú)法啟的現(xiàn)象，結(jié)合儀表數(shù)據(jù)分析上述表現(xiàn)，便可準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)。

（3）控制系統(tǒng)故障分析。在分析控制系統(tǒng)故障時(shí)，需結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際和設(shè)備客觀情況進(jìn)行數(shù)據(jù)基礎(chǔ)采集和深入分析。一方面確保智能化數(shù)據(jù)采集和測(cè)量的完整性和及時(shí)性；另一方面則要將儀表測(cè)量中出現(xiàn)的滯后性考慮到位。最重要的是要做到根據(jù)數(shù)據(jù)變化的特點(diǎn)，對(duì)故障原因及源頭進(jìn)行有根據(jù)的分析和判斷，確定是儀表系統(tǒng)自身的故障或只是因生產(chǎn)操作造成的數(shù)據(jù)偏差。

在火電廠的熱工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中，故障是不可避免的。面對(duì)故障，要做到從現(xiàn)場(chǎng)儀表系統(tǒng)和生產(chǎn)工藝操作系統(tǒng)兩個(gè)方面綜合分析，確定故障原因。

4 火電廠熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

4.1 火電廠熱工儀表技術(shù)的自動(dòng)化綜合運(yùn)用

由于火電廠的生產(chǎn)屬于具備技術(shù)密集與資產(chǎn)密集特點(diǎn)的過(guò)程，在熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展中，必須實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程的有效整體管控，即是完成所謂的技術(shù)綜合自動(dòng)化運(yùn)用。在未來(lái)的技術(shù)發(fā)展中，要通過(guò)對(duì)火電廠的廠級(jí)監(jiān)控、過(guò)程控制與管理信息等數(shù)據(jù)的綜合分析、管理與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)資源的優(yōu)化配置，提高整體效益。

4.2 電氣熱工控制一體化

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)火電行業(yè)普遍應(yīng)用的熱工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)以現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)為主。傳統(tǒng)的模擬量信號(hào)已經(jīng)難以滿足技術(shù)人員對(duì)儀表的診斷、管理與維護(hù)要求，對(duì)實(shí)際應(yīng)用效果有一定限制，在熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展中，需要進(jìn)一步加大對(duì)電氣熱工控制一體化的研發(fā)力度。不同于當(dāng)前電氣控制與熱工控制系統(tǒng)獨(dú)立分開(kāi)的狀況，電氣熱工控制一體化系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線，能夠有效節(jié)省電纜，豐富信息，安裝與調(diào)試也更為便捷。

4.3 高性能化

當(dāng)前，人機(jī)對(duì)話是影響國(guó)內(nèi)火電廠熱工儀表自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行效率和質(zhì)量的重要因素。隨著現(xiàn)代火電技術(shù)研究中組態(tài)軟件的創(chuàng)新與應(yīng)用，各種新概念與新功能的應(yīng)用也日趨廣泛，如SCADA和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。I/OSERVER、OPC等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，促使組態(tài)軟件在含義與功能等方面都有了根本轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)階段應(yīng)用的火電廠熱工儀表自動(dòng)化軟件多以PC、WinIntel結(jié)構(gòu)為主，如HMI及相關(guān)控制軟件、流程控制軟件等，為熱工儀表的高性能化發(fā)展提供了必要的技術(shù)支撐。

5 結(jié) 論

結(jié)合當(dāng)前發(fā)展需求，不難看出在火電廠生產(chǎn)和管理過(guò)程中，熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用起著重要的作用，為企業(yè)的運(yùn)營(yíng)打下基礎(chǔ)，充分體現(xiàn)出電力生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展趨勢(shì)。在全面分析自控儀表系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，深入研究熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的具體應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，并探索出熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)科學(xué)、智能與綜合的發(fā)展趨勢(shì)，為火電廠的生產(chǎn)和管理提供安全和高效的保障。