自動(dòng)化控制技術(shù)在火電廠熱工儀表中的應(yīng)用

周 磊

（陜西渭河發(fā)電有限公司，陜西 咸陽 712085）

1 火電廠熱工儀表自動(dòng)化控制技術(shù)概述

火電廠中的熱工儀表具體指電廠生產(chǎn)時(shí)應(yīng)用到的儀器設(shè)備，包含壓力儀表、溫度儀表、流量儀表以及液位儀表。熱工儀表自動(dòng)化控制技術(shù)就是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、熱能工程與智能儀表設(shè)備，對(duì)生產(chǎn)中的熱工參數(shù)展開監(jiān)測，使各項(xiàng)參數(shù)逐漸適應(yīng)火電廠的生產(chǎn)變化情況，減輕人工壓力，實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)信息的自動(dòng)化控制與處理。

從熱工儀表自動(dòng)化控制技術(shù)組成看，熱工儀表由智能儀表、信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)組成，融合熱能工程理論，以熱能電力參數(shù)的監(jiān)測和管控為目的，以便積極響應(yīng)各類故障問題。分析該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，主要體現(xiàn)如下：熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)更詳盡，技術(shù)應(yīng)用時(shí)涉及到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及信息技術(shù)等高新技術(shù)，為熱工儀表的自動(dòng)化運(yùn)行帶來安全性和可靠性保障；熱工儀表自動(dòng)化設(shè)備更加智能，可以對(duì)熱工儀表展開智能化監(jiān)控，提升火電廠內(nèi)各項(xiàng)設(shè)備運(yùn)行的安全性，為火電廠提供和諧穩(wěn)定的生產(chǎn)環(huán)境[1]。

2 自動(dòng)化控制技術(shù)在火電廠熱工儀表中的應(yīng)用

2.1 表盤與設(shè)備安裝

將自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用于熱工儀表，使火電廠熱工系統(tǒng)具備精密化特點(diǎn)。熱工儀表安裝之前，應(yīng)制定可實(shí)施的設(shè)計(jì)方案，通過合理的安裝和調(diào)配，確保熱工儀表能夠發(fā)揮作用。針對(duì)熱工儀表表盤與設(shè)備的安裝，以下建議可供參考：了解熱工儀表設(shè)備的功能，清點(diǎn)儀表數(shù)量，做好熱工儀表校驗(yàn)工作，保證儀表性能完好且處于工作狀態(tài)，所有參數(shù)運(yùn)行正常，沒有潛在的故障威脅；對(duì)熱工儀表展開定值測試，以保證熱工儀表達(dá)到系統(tǒng)自動(dòng)化控制需求；熱工儀表安裝時(shí)應(yīng)選擇相適應(yīng)的工藝，按照相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和順序進(jìn)行表盤臺(tái)柜安裝，為后續(xù)的調(diào)試和試運(yùn)行工作提供便利條件。

安裝熱工儀表時(shí)，工作人員需嚴(yán)格按照《工業(yè)自動(dòng)化儀表工程施工與驗(yàn)收規(guī)范》《自動(dòng)化儀表安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》等依據(jù)內(nèi)容展開安裝工作。根據(jù)準(zhǔn)備工作、儀表設(shè)備檢查、儀表安裝以及驗(yàn)收的流程完成工序。現(xiàn)場安裝時(shí)，一般表中心應(yīng)距離地面1.2 m，以便人們對(duì)儀表進(jìn)行觀察與維修。熱工儀表不應(yīng)受機(jī)械振動(dòng)影響，且儀表應(yīng)遠(yuǎn)離高溫管線和磁場環(huán)境。安裝時(shí)應(yīng)用的螺栓與螺母需符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。以溫度儀表安裝為例，要求安裝雙金屬溫度計(jì)或水銀溫度計(jì)時(shí)，儀表盤面要方便人們觀察。如果儀表需要在管道上安裝，測溫元件應(yīng)與管道垂直或者保持45°左右的傾斜，測溫元件需要插入250 mm以上的深度。建議將溫度計(jì)感溫面和被測表面接觸，保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。壓力式溫度計(jì)的溫包應(yīng)在被測介質(zhì)中浸入，溫度變化不能過大，必要時(shí)應(yīng)采取有效的隔熱措施[2]。

使用全自動(dòng)壓力校驗(yàn)臺(tái)可對(duì)壓力表進(jìn)行校驗(yàn)，檢定壓力表、壓力變送器與壓力傳感器的使用情況，精度可達(dá)到0.05級(jí)。設(shè)備造壓范圍如下：微壓為-20～20 kPa，真空為-0.1～0 MPa，氣壓為0～6 MPa，水壓與油壓為0～60 MPa。某企業(yè)生產(chǎn)的熱工全自動(dòng)檢定裝置準(zhǔn)確度高達(dá)0.005%，分辨率為0.1 μV、0.1 mΩ，檢測時(shí)可對(duì)采樣數(shù)據(jù)展開數(shù)字濾波去除。

2.2 管路鋪設(shè)與配線安裝

熱工儀表自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用中，相關(guān)管路的鋪設(shè)需要做好測量與電源管理工作。管路鋪設(shè)需要經(jīng)過不斷調(diào)整，確定設(shè)備的具體安裝位置，以便日后熱工儀表的維護(hù)與保養(yǎng)，避免熱工儀表處于電磁干擾區(qū)域，保證熱工儀表正常運(yùn)行。為熱工儀表接線時(shí)，應(yīng)考慮接線的完整性，使設(shè)備運(yùn)行能夠協(xié)調(diào)，滿足火電廠電力生產(chǎn)的監(jiān)控效果。敷設(shè)線路時(shí)，應(yīng)確保熱工儀表在安裝之前已經(jīng)完成吹灰清掃工作，隨后使用封口膠帶將該處密封，確保沒有灰塵再次進(jìn)入。此外，對(duì)熱工儀表展開檢查，保證設(shè)備外部沒有裂紋或者銹蝕等問題。管線的敷設(shè)應(yīng)堅(jiān)持美觀大方的原則。管路走向應(yīng)該科學(xué)合理，減輕管線敷設(shè)成本，方便后期維護(hù)。線路應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)保持平行，但不能影響設(shè)備安裝。管路水平敷設(shè)時(shí)應(yīng)帶有一定坡度，傾斜方向應(yīng)確保氣體和凝結(jié)液從管路中排出。如果無法避免這一問題，建議在最高點(diǎn)安裝排氣閥或者在最低處安裝排水閥[3]。

2.3 吹掃管路與調(diào)試

安裝熱工儀表時(shí)，應(yīng)及時(shí)清掃管路內(nèi)灰塵與雜物，保證管路吹掃工作質(zhì)量，為熱工儀表設(shè)備的調(diào)試奠定基礎(chǔ)，保障數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，避免數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生失真問題。當(dāng)熱工儀表處于高溫或高壓環(huán)境內(nèi)，應(yīng)對(duì)熱工儀表管路展開單獨(dú)試壓，調(diào)試后結(jié)合具體的安裝工藝，在控制室中二次聯(lián)校，保障熱工儀表內(nèi)數(shù)據(jù)的可靠性。

2.4 自動(dòng)化運(yùn)行

當(dāng)熱工儀表安裝、調(diào)試完成后，要求人們對(duì)熱工儀表展開試運(yùn)行，觀察儀表內(nèi)參數(shù)是否正常，從中及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)和隱患問題，通過調(diào)整參數(shù)和改進(jìn)設(shè)備，降低設(shè)備故障率，保證熱工儀表正式運(yùn)行后能夠提升火電廠電力生產(chǎn)質(zhì)量。熱工儀表自動(dòng)化試運(yùn)行中，大型儀表裝置內(nèi)的數(shù)據(jù)需要獨(dú)立衡量，通過檢查與分析數(shù)據(jù)，確保大型熱工儀表運(yùn)行穩(wěn)定。機(jī)組試運(yùn)行中，要求工作人員不能只觀察設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)，還要測試關(guān)聯(lián)設(shè)備，分析相關(guān)性能。在熱工儀表聯(lián)動(dòng)試運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將儀表和機(jī)組設(shè)備看為整體，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行超過80 h時(shí)檢測系統(tǒng)的運(yùn)行情況。建議工作人員檢測熱工儀表設(shè)備壓力情況和溫度情況，測試溫度儀表和液位儀表，以保證熱工儀表在火電廠中可以自動(dòng)運(yùn)行。

3 熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的常見故障與處理

3.1 分析熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的前后故障狀態(tài)

火電廠生產(chǎn)中，各類化工儀表運(yùn)行時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)不同程度的故障，要求工作人員仔細(xì)對(duì)比故障，分析故障發(fā)生前與故障發(fā)生后的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，根據(jù)儀表安裝與設(shè)計(jì)方案，結(jié)合熱工儀表功能定位，判斷熱工儀表故障類型，進(jìn)而得出故障維修方向。比如，應(yīng)用熱工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，人們會(huì)記錄一些原材料、工藝參數(shù)或機(jī)組負(fù)荷參數(shù)，且所有數(shù)據(jù)帶有備份。通過分析參數(shù)內(nèi)容，維修人員基本可以確定故障原因，從而找出發(fā)生故障的設(shè)備與元件，判斷其屬于破損還是老化問題。最后，確定更換或維修儀表，解決故障問題。

3.2 分析熱工儀表的故障參數(shù)

應(yīng)用熱工儀表時(shí)，相關(guān)參數(shù)曲線經(jīng)常發(fā)生變化，但這種變化應(yīng)有規(guī)律可循。如果參數(shù)變化程度較大或曲線波動(dòng)明顯，說明熱工儀表在運(yùn)行中可能發(fā)生了故障。面對(duì)這一情況，要求工作人員積極展開熱工儀表的參數(shù)評(píng)定。當(dāng)數(shù)據(jù)波動(dòng)超出一定范圍時(shí)，則判定熱工儀表處于故障狀態(tài)，要求火電廠實(shí)施儀表維護(hù)方案，并按照上文所述方式找出故障原因予以排除。熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用中，死線是最常見的故障，而DSC儀表運(yùn)行故障也時(shí)常發(fā)生。故障狀態(tài)下，建議結(jié)合儀表設(shè)備顯示數(shù)據(jù)和故障形式判定故障類型。比如，熱工儀表上數(shù)據(jù)產(chǎn)生了無規(guī)律波動(dòng)，手動(dòng)無法控制儀表，說明儀表可能存在工藝性故障。如果溫度儀表出現(xiàn)了滯后性，應(yīng)分析熱電阻、補(bǔ)償導(dǎo)線或變送器是否出現(xiàn)故障。如果溫度儀表的振蕩激烈，建議維修人員檢查PID調(diào)整情況。

4 熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

隨著我國電力行業(yè)的發(fā)展，電力科技的進(jìn)步為火電廠熱工儀表自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用提供了保障，但同時(shí)對(duì)該技術(shù)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)與需求。雖然熱工儀表自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)在電力企業(yè)中使用，但技術(shù)運(yùn)行時(shí)依然存在故障問題。隨著高智能器械儀表技術(shù)、電子信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、熱能工程理論技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的逐步研發(fā)，這些科技成果將與熱工儀表自動(dòng)化控制技術(shù)相融合，應(yīng)用于火電廠日常生產(chǎn)與管理。下面將分析熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的未來主要發(fā)展趨勢。

（1）綜合自動(dòng)化的發(fā)展趨勢?；痣姀S應(yīng)將未來經(jīng)營與發(fā)展目標(biāo)作為落腳點(diǎn)，做好火電廠生產(chǎn)全過程的質(zhì)量管控，并為企業(yè)經(jīng)營和管理提供技術(shù)支持，結(jié)合火電廠過程控制、監(jiān)控信息和管理信息，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)資源的高效配置，提升火電廠的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與生態(tài)效益。

（2）控制一體化的發(fā)展趨勢。當(dāng)前，熱工儀表自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用需要依賴火電廠現(xiàn)場總控制技術(shù)，在檢測信號(hào)時(shí)需要使用模式信號(hào)形式，將無法發(fā)揮熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的顯著優(yōu)勢。未來，建議將電氣控制一體化持續(xù)發(fā)揮，采用接入執(zhí)行器與傳感器的方式，節(jié)省電纜設(shè)施和安裝成本，提升熱工儀表的安裝效率。

（3）技術(shù)高性能化的發(fā)展趨勢。如今我國熱工儀表自動(dòng)化控制技術(shù)水平還不夠高，人機(jī)對(duì)話界面問題未得到解決。未來，隨著火電廠運(yùn)行與技術(shù)的創(chuàng)新，將會(huì)有更多功能融入熱工儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)。例如，PC結(jié)構(gòu)為熱工儀表控制功能發(fā)揮提供了技術(shù)支持。

5 結(jié) 論

熱工儀表自動(dòng)化控制技術(shù)是當(dāng)前火電廠中應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)之一，有利于提升火電廠電力生產(chǎn)效率，保證電力安全生產(chǎn)。隨著技術(shù)的革新與發(fā)展，要求火電廠以及其他電力企業(yè)不斷強(qiáng)化熱工儀表自動(dòng)化控制技術(shù)的使用，掌握技術(shù)優(yōu)勢與重點(diǎn)，尋找不足加以改進(jìn)，做好各項(xiàng)故障的排查和處理，以提升企業(yè)電力運(yùn)行質(zhì)量。