電廠熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的研究與探析

李菲

摘要：熱工儀表具有穩(wěn)定性強(qiáng)、適應(yīng)能力強(qiáng)、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，文章分析了熱工儀表在電廠中的具體應(yīng)用，探討了熱工儀表自動(dòng)化現(xiàn)場故障。

關(guān)鍵詞：熱工儀表；自動(dòng)化安裝；現(xiàn)場故障；電廠

0前言

火力發(fā)電廠在工作中主要使用鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)。電廠想要保證電站及電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行就必須對(duì)鍋爐的蒸汽及汽輪機(jī)的用汽量進(jìn)行控制，讓發(fā)電量與用電量在一定程度上面相等。外界環(huán)境的變化對(duì)于這些數(shù)據(jù)會(huì)造成一定影響，兩者間的反應(yīng)時(shí)間上面存在較大差距。

現(xiàn)階段，我國電廠規(guī)模逐漸擴(kuò)大，加強(qiáng)對(duì)熱工儀表自動(dòng)化安裝與運(yùn)行的研究具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

1熱工自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀

我國電力工業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展這20年內(nèi)也進(jìn)行著飛快的變化，目前在世界上面也處于較高的水平，熱工自動(dòng)化系統(tǒng)從原先的就地控制一直到現(xiàn)在的分散性系統(tǒng)（DCS）應(yīng)用階段。

目前，國內(nèi)的電廠紛紛進(jìn)入到了市場競爭中，開始出現(xiàn)電廠與電網(wǎng)分開管理的局面，信息化建設(shè)在電廠的運(yùn)行中使用更加普遍，將生產(chǎn)運(yùn)作再一次提升到了一個(gè)更新的高度。電廠在實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中已經(jīng)將單元機(jī)組與車間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理的數(shù)字化系統(tǒng)，讓電廠的信息管理系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)更加傾向于以經(jīng)濟(jì)作為主要目標(biāo)的市場經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式，在一定程度上面將企業(yè)在發(fā)電過程中的經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行了降低，提升了電廠對(duì)于生產(chǎn)過程中的管理水平，增加了在激烈的市場競爭中的生存能力。

2電廠熱工自動(dòng)化理論

2.1電廠熱工自動(dòng)化的概念

電廠熱工自動(dòng)化是指電廠的生產(chǎn)設(shè)備參數(shù)在應(yīng)用于電廠生產(chǎn)過程中的信息處理、自動(dòng)控制、測(cè)量和自動(dòng)保護(hù)、系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警等操作時(shí)在無人參與的情況下，通過自動(dòng)化儀表和自動(dòng)控制裝置來完成相關(guān)操作的過程。電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的范圍主要包括公用系統(tǒng)的自動(dòng)化、主機(jī)的自動(dòng)化和輔助設(shè)備的自動(dòng)化，其主要功能包括實(shí)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量、實(shí)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備順序控制、實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)保護(hù)、發(fā)電系統(tǒng)綜合自動(dòng)化技術(shù)。熱工自動(dòng)化技術(shù)可以保障熱工設(shè)備的安全，節(jié)省人力成本，提高運(yùn)行效率。

2.2熱工自動(dòng)化發(fā)展歷程

熱工自動(dòng)化應(yīng)用研究由來已久，1766年波爾佐諾夫就發(fā)明了鍋爐給水調(diào)節(jié)裝置，蒸汽機(jī)離心擺調(diào)速裝置在1784年由瓦特制作成功。20世紀(jì)50年代，我國電廠較多地采用母管制運(yùn)行的方式，熱工自動(dòng)化程度較低。到20世紀(jì)70年代，集中控制方式被引入熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)。直到1978年，才引入模擬組裝儀表和單回路調(diào)節(jié)裝置。20世紀(jì)70年代，DCS系統(tǒng)率先在國外被研制出來并應(yīng)用到生產(chǎn)過程之中，

20世紀(jì)80年代我國開始引進(jìn)并應(yīng)用，DCS系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用在很大程度上提高了自動(dòng)化水平。

3熱工自動(dòng)化技術(shù)在電廠中的應(yīng)用

3.1熱工自動(dòng)化儀表系統(tǒng)

電廠的熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)可以有效地檢測(cè)和監(jiān)控電廠的熱能電力參數(shù)，大大減少電廠生產(chǎn)事故，提高生產(chǎn)安全性。它應(yīng)用熱能工程控制理論結(jié)合電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和高智能型器械儀表，實(shí)現(xiàn)電廠熱工儀表的自動(dòng)化。熱工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)既有智能化設(shè)備，又有高新化技術(shù)，主要是對(duì)鍋爐蒸汽設(shè)備及其他相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行控制，使得發(fā)電機(jī)組能在自動(dòng)化條件下正常、安全運(yùn)行。

3.2熱工自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)

熱工自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)由溫度的測(cè)量、壓力（真空）測(cè)量、流量測(cè)量、料位測(cè)量及液位測(cè)量等組成。溫度測(cè)量大多數(shù)采用熱電偶熱電阻的傳感器；壓力測(cè)量變送器原理為電阻電容檢測(cè)或位移檢測(cè)原理，傳感器為使用應(yīng)變?cè)淼膹椈晒?、膜片，?shù)顯在二次儀表中居多。流量測(cè)量大多數(shù)采用利用差壓原理的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件，少數(shù)采用渦輪流量計(jì)或齒輪流量計(jì)。料位測(cè)量以電容式或稱重式傳感器配4～20mA變送器測(cè)量，也有的用超聲波原理或浮子式進(jìn)行測(cè)量。液位測(cè)量通常以壓差原理通過壓力補(bǔ)償機(jī)制測(cè)量為主。

3.3熱工自動(dòng)化安全系統(tǒng)

電廠熱工自動(dòng)化的安全系統(tǒng)與控制系統(tǒng)、警報(bào)系統(tǒng)等實(shí)物系統(tǒng)不同，它是一種無形的力量，在后臺(tái)保護(hù)著其他系統(tǒng)的正常運(yùn)行以及操作人員的人身安全。在電廠的熱工保護(hù)、終端監(jiān)控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控、控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行以及所有安全技術(shù)的支持下，整個(gè)電廠熱工自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行才能夠?qū)崿F(xiàn)。因此，電廠的熱工自動(dòng)化設(shè)備離不開安全系統(tǒng)的保障。

熱工自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)

熱工自動(dòng)化系統(tǒng)還使用網(wǎng)絡(luò)通訊服務(wù)器終端對(duì)電廠各個(gè)部門進(jìn)行統(tǒng)一控制，各個(gè)生產(chǎn)部門可以與智能網(wǎng)絡(luò)終端相連，記錄和整理生產(chǎn)現(xiàn)場工作情況，并通過信息傳輸服務(wù)器連接至主控中心通訊端口，采用通用傳輸數(shù)據(jù)協(xié)議設(shè)計(jì)的通訊端口，有利于計(jì)算機(jī)設(shè)備的通用連接。先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)也被應(yīng)用到電力熱工自動(dòng)化系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分流下載，減少數(shù)據(jù)端口的重復(fù)傳輸。

3.4熱工自動(dòng)化的DCS控制系統(tǒng)

大型發(fā)電企業(yè)以DCS系統(tǒng)應(yīng)用為主流，熱工自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的全面監(jiān)測(cè)，對(duì)煤渣卸載，燃料加注等過程進(jìn)行輔助編程，通過車間中控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并于主控平臺(tái)上對(duì)蒸汽燃燒系統(tǒng)和能源供給系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)停機(jī)操作，有效防止事故發(fā)生。目前熱工自動(dòng)化在我國應(yīng)用已達(dá)世界領(lǐng)先水平，電廠裝機(jī)控制“一鍵化”操作模式已在一些大型企業(yè)實(shí)現(xiàn)。

4熱工儀表自動(dòng)化現(xiàn)場故障分析

4.1熱工儀表故障前后分析

在熱工儀表正常運(yùn)行過程中，相關(guān)的操作人員需要對(duì)熱工儀表的生產(chǎn)工藝、性能、作用等進(jìn)行詳細(xì)的了解，并將熱工系統(tǒng)正常運(yùn)行數(shù)據(jù)詳細(xì)準(zhǔn)確的記錄。當(dāng)熱工自動(dòng)化儀表發(fā)生故障時(shí)，首先應(yīng)該分析機(jī)組生產(chǎn)原料變化以及機(jī)組負(fù)荷變化，然后對(duì)故障發(fā)生后相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并將其與儀表正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而根據(jù)數(shù)據(jù)差異性分析查處故障所在。在正常情況下，熱工自動(dòng)化儀表運(yùn)行數(shù)據(jù)變化為曲線，如果出現(xiàn)記錄為死線時(shí)，很有可能是由于儀表自身發(fā)生了故障。

4.2熱工自動(dòng)化儀表故障參數(shù)分析

在熱工自動(dòng)化儀表生產(chǎn)過程中，相關(guān)參數(shù)是不斷變化的，如果參數(shù)的記錄曲線變化較大，很可能是熱工自動(dòng)化儀表自身出現(xiàn)故障，因此，常常將參數(shù)變化曲線作為儀表故障分析的主要依據(jù)。在熱工自動(dòng)化儀表正常運(yùn)行時(shí)，相關(guān)參數(shù)記錄曲線變化有序，而故障發(fā)生后曲線變化波動(dòng)無序，并且也無法啟動(dòng)手動(dòng)控制裝置，這類故障主要是由于系統(tǒng)工藝造成的。如果DCS顯示儀表發(fā)生異常，可以利用現(xiàn)場檢查的方式對(duì)儀表數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)，如果相差值較大，很大原因是由于儀表系統(tǒng)自身出現(xiàn)故障。

總之，熱工自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過程中，不可避免會(huì)產(chǎn)生故障，在故障發(fā)生時(shí)，需要對(duì)被測(cè)控對(duì)象、控制閥等特性變化特別重視。

結(jié)語

熱工自動(dòng)化儀表是電廠正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化電力事業(yè)發(fā)展的前提。因此，在熱工儀表運(yùn)行過程中，相關(guān)操作人員需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，做好儀表的安裝與配置優(yōu)化，充分了解熱工儀表的工作原理，確保在故障發(fā)生時(shí)及時(shí)處理。