淺談熱工儀表中的自動(dòng)化控制及其應(yīng)用

李敏

摘要：傳統(tǒng)儀器儀表常用于熱能生產(chǎn)單位，的主要作用是檢驗(yàn)和測(cè)試，所以也被稱作熱工儀表。新時(shí)期，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展、科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，儀器儀表在功能和性能方面也得到一定優(yōu)化，并逐漸向智能化、自動(dòng)化趨勢(shì)發(fā)展。不僅擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，還提高了自動(dòng)化控制水平，已經(jīng)成為相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)改革中的一大突破?；诖耍疚膶?duì)熱工儀表自動(dòng)化控制進(jìn)行概述，并深入分析其具體應(yīng)用，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究人員提供參考、借鑒。

關(guān)鍵詞：熱工儀表;自動(dòng)化控制;應(yīng)用

引言：

熱工儀表自動(dòng)化控制是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中極其重要的組成部分，有利于提高設(shè)施設(shè)備利用率，同時(shí)保證設(shè)施設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。尤其新形勢(shì)下，科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，在一定成功度上提高了熱工儀表的功能性和安全性。合理利用熱工儀表，可以為企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展提供保障。在實(shí)際應(yīng)用中，將熱工儀表與電纜線路相連接，使其形成一個(gè)回路，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)督設(shè)施設(shè)備運(yùn)行狀況，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)掌握企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并處理，從而為企業(yè)安全生產(chǎn)、自動(dòng)化控制奠定基礎(chǔ)?？梢钥闯?，熱工儀表自動(dòng)化控制已經(jīng)成為相關(guān)領(lǐng)域未來發(fā)展的大勢(shì)所趨，當(dāng)前我國在自動(dòng)化控制研究和實(shí)踐方面依然處于探索期，對(duì)其展開深入研究，是推動(dòng)熱工儀表現(xiàn)代化發(fā)展的主要任務(wù)。

一、熱工儀表自動(dòng)化概述

熱工儀表組成部分較為復(fù)雜，主要包括遠(yuǎn)程儀表、管路儀表等設(shè)備，通過電纜線路將各種設(shè)備連接在一起，使其形成一個(gè)回路或一個(gè)系統(tǒng)，就能夠?qū)C(jī)組設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)督和控制，從而提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。當(dāng)前，隨著科技不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、熱能控制技術(shù)、功能控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)被廣泛應(yīng)用到熱工儀表生產(chǎn)制造中，在一定程度上提高了其監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍，同時(shí)達(dá)到了節(jié)能降耗基本目標(biāo)。在企業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)，主要針對(duì)生產(chǎn)設(shè)備或輔助性設(shè)備，通過自動(dòng)化控制，使設(shè)備更好的適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境和工況變化，確保生產(chǎn)活動(dòng)在安全、經(jīng)濟(jì)的情況下有序進(jìn)行[1]。其特征主要包括以下兩個(gè)方面：第一，全過程自動(dòng)化控制。在能源合理利用背景下，熱工儀表設(shè)備逐漸向節(jié)能化、智能化趨勢(shì)發(fā)展，并與計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、電子化系統(tǒng)進(jìn)行深度融合，通過配備精密元件，使熱工儀表基本實(shí)現(xiàn)了全過程自動(dòng)化控制目標(biāo)。第二，技術(shù)水平不斷提高。熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)是建立在信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，配合先進(jìn)控制理論，能夠有效提高自動(dòng)化控制水平，有利于降低確保自動(dòng)化控制技術(shù)滿足企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營需求。

二、熱工儀表中的自動(dòng)化控制技術(shù)及應(yīng)用

（一）自動(dòng)控制技術(shù)及應(yīng)用

在設(shè)備溫度、燃燒等調(diào)節(jié)系統(tǒng)中應(yīng)用熱工儀表自動(dòng)化控制技術(shù)，能夠充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)和作用。具體來說：第一，應(yīng)用到汽機(jī)、鍋爐系統(tǒng)中，將二者連接在一起，由機(jī)、爐系統(tǒng)兩側(cè)同時(shí)控制電網(wǎng)空電量，能夠有效提高其穩(wěn)定性和安全性。簡(jiǎn)單來說，就是使用一個(gè)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)鍋爐和汽機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化控制，在監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài)的同時(shí)，從根源上減少不良影響和潛在問題[2]。第二，應(yīng)用到燃燒系統(tǒng)中。鍋爐系統(tǒng)電量增加或減少，均可以通過熱工儀表進(jìn)行自動(dòng)化控制，在此過程中要嚴(yán)格按照自動(dòng)化控制技術(shù)相關(guān)要求操作，以此來達(dá)到控制目標(biāo)。第三，應(yīng)用到主汽壓力系統(tǒng)中。熱工儀表自動(dòng)化控制能夠?qū)χ髌麎毫ο到y(tǒng)中的水溫進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，主要采用模糊控制方法提高調(diào)控水平，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行，為企業(yè)生產(chǎn)奠定良好基礎(chǔ)。

（二）設(shè)施設(shè)備故障處理技術(shù)及應(yīng)用

企業(yè)生產(chǎn)中，設(shè)施設(shè)備故障情況較為常見，故障引發(fā)原因有很多種，包括環(huán)境因素、人為因素，自身磨損因素等，對(duì)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行維護(hù)管理極為重要，這也是保證企業(yè)安全生產(chǎn)的基本保障。而合理應(yīng)用熱工儀表自動(dòng)化控制技術(shù)，能夠?qū)υO(shè)施設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行全過程監(jiān)管，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中問題和隱患，一方面能夠降低故障發(fā)生率，另一方面能夠節(jié)約維護(hù)管理成本[3]。具體來說：在設(shè)備運(yùn)行過程中，熱工儀表能夠結(jié)合提前設(shè)置的參數(shù)和指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)管，一旦設(shè)施設(shè)備出現(xiàn)問題，熱工儀表則能夠自動(dòng)排查問題，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，維護(hù)人員根據(jù)報(bào)警提示可以針對(duì)性解決問題，不僅能夠提高故障解決效率，還能夠降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)可以使工況盡快恢復(fù)正常，為企業(yè)穩(wěn)定生產(chǎn)提供保障。

（三）熱工儀表自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)及應(yīng)用

熱工儀表測(cè)量技術(shù)是自動(dòng)化控制技術(shù)中的重要組成部分，其在流量、壓力等檢測(cè)工作中發(fā)揮重要作用。具體來說：第一，在流量測(cè)量中應(yīng)用熱工儀表自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)。主要基于差壓原理，在流量測(cè)量中應(yīng)用節(jié)流件，將流量控制在誤差允許范圍內(nèi)，如此不僅能夠規(guī)避流量隱患的發(fā)生，還能夠提高流量數(shù)據(jù)控制精確度，這對(duì)于企業(yè)安全生產(chǎn)而言十分重要。第二，在壓力測(cè)量中應(yīng)用熱工儀表自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)。為了充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)和作用，需要全面遵循應(yīng)變準(zhǔn)則，并合理使用傳感器等設(shè)備，確保壓力在企業(yè)生產(chǎn)中能夠始終維持穩(wěn)定狀態(tài)。第三，在溫度控制中應(yīng)用熱工儀表自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)。溫度自動(dòng)化控制離不開傳感器設(shè)備的支撐，需要結(jié)合熱工測(cè)量系統(tǒng)實(shí)際情況，開展溫度自動(dòng)化測(cè)量工作，確保測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、真實(shí)。第四，在液位測(cè)量中應(yīng)用熱工儀表自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)[4]。在實(shí)際應(yīng)用中要合理選擇傳感器設(shè)備，對(duì)液位變化情況進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確無誤。

三、熱工儀表自動(dòng)化設(shè)備安裝要點(diǎn)

（一）設(shè)備和表盤安裝要點(diǎn)

熱工儀表自動(dòng)化設(shè)備安裝效果與自動(dòng)化控制水平有直接關(guān)系，在實(shí)際安裝過程中，需要注意以下要點(diǎn)：第一，技術(shù)人員需要全面了解自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能，明確安裝現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備類型、數(shù)量，同時(shí)做好儀表檢查工作，對(duì)儀表進(jìn)行校正，在保證設(shè)備質(zhì)量過關(guān)、性能穩(wěn)定基礎(chǔ)上，即可開展安裝工作。第二，做好信號(hào)儀表測(cè)試工作，可以采用定值測(cè)試方式，在保證信號(hào)儀表性能達(dá)到自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能需求的基礎(chǔ)上，代表測(cè)試合格。在完成定值測(cè)試并保證測(cè)試結(jié)果合格后，才能安裝信號(hào)儀表。第三，在安裝熱工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)過程中，由于流程復(fù)雜、內(nèi)容較多，所以對(duì)安裝工藝要求較高，需要在保證安裝工藝科學(xué)合理的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照技術(shù)流程和相關(guān)規(guī)范進(jìn)行。針對(duì)其中存在的無法安裝或安裝難度較大的設(shè)備，要及時(shí)采取措施優(yōu)化和改進(jìn)，而后合理安裝[5]。同時(shí)，技術(shù)人員作為熱工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)安裝執(zhí)行者，也要充分掌握技術(shù)要點(diǎn)和工藝流程，并嚴(yán)格規(guī)范自身行為，杜絕擅自更改安裝步驟。

（二）管線敷設(shè)和配線安裝要點(diǎn)

管線敷設(shè)和配線安裝是熱工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)安裝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其本身具有復(fù)雜性、綜合性特點(diǎn)，涉及到諸多內(nèi)容，一旦其中一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，將會(huì)影響自動(dòng)化控制系統(tǒng)整體功能。所以在管線敷設(shè)和配線安裝過程做好管理工作至關(guān)重要，重點(diǎn)要對(duì)信號(hào)、電源等環(huán)節(jié)進(jìn)行管理。在實(shí)際安裝中，技術(shù)人員必須充分了解安裝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確保安裝工作與現(xiàn)場(chǎng)條件相適應(yīng)，如此才能夠在保證安裝質(zhì)量的同時(shí)提高安裝效率，從根源上減少質(zhì)量問題和安全隱患。另外，在管線安裝過程中，要全面考慮維護(hù)檢修工作的便捷性。同時(shí)合理選擇設(shè)備安裝地點(diǎn)，盡可能遠(yuǎn)離干擾源和磁場(chǎng)，從而為熱工儀表穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)[6]。眾所周知，熱工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)的管路敷設(shè)和裴玄安裝，主要涉及到機(jī)械、氣源、測(cè)量等方面，通常安裝方式有兩種，一種為就地安裝，另一種為遠(yuǎn)程安裝，技術(shù)人員需要結(jié)合實(shí)際情況，分析兩種安裝方式的便捷性、可行性和經(jīng)濟(jì)性，在保證安裝質(zhì)量、安裝效率的同時(shí)，盡可能減少成本支出。除此之外，完成管路敷設(shè)工作后，技術(shù)人員需要做好管內(nèi)清理工作，并對(duì)兩端進(jìn)行臨時(shí)封閉，避免雜物進(jìn)入其中，影響管路通暢性。在儀表管敷設(shè)過程中，要結(jié)合安裝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，做好二次施工設(shè)計(jì)工作，為管線敷設(shè)和配線安裝順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。如果設(shè)計(jì)圖紙中沒有明確標(biāo)出管路敷設(shè)位置，需要遵循路徑最短、維護(hù)便捷基本原則進(jìn)行敷設(shè)。

（三）控制及功能調(diào)節(jié)要點(diǎn)

想要在熱力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)目標(biāo)，需要依賴于熱工自動(dòng)化技術(shù)。例如：在熱電廠熱力系統(tǒng)中，應(yīng)用熱工儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)，能夠?qū)Ω靼l(fā)電單元模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管、有效控制。便于實(shí)施掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中問題，并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，從而提高其功能性和穩(wěn)定性，這對(duì)于提高熱工儀表安全性能、促進(jìn)其穩(wěn)定運(yùn)行而言意義重大。

（四）做好預(yù)防性維護(hù)工作要點(diǎn)

為了確保熱工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，有效降低故障發(fā)生率，需要技術(shù)人員采取預(yù)防性措施做好維護(hù)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題和隱患，并將其杜絕在源頭。為了滿足這一需求，技術(shù)人員可以采用TNP管理模式，對(duì)儀器設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行管理，并不斷優(yōu)化和完善設(shè)備維護(hù)管理水平，確保熱工儀表穩(wěn)定運(yùn)行。另外，在預(yù)防性維護(hù)管理過程中，技術(shù)人員要充分掌握熱工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)操作規(guī)律，了解相關(guān)應(yīng)用規(guī)范和制度，確保自動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng)得到高效管控[7]。

（五）熱工儀表調(diào)試和試運(yùn)行要點(diǎn)

熱工儀表自動(dòng)化控制技術(shù)的合理運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)、遠(yuǎn)程控制基本目標(biāo)。上文提到，熱工儀表自動(dòng)化是通過電纜線路將設(shè)備與儀表連接在一起，使其形成一個(gè)系統(tǒng)或回路，這也意味著，其連接水平好壞與否，能夠直接影響自動(dòng)化控制程度。所以，技術(shù)在熱工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)安裝完畢后，必須做好調(diào)試和試運(yùn)行工作。眾所周知，熱工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)中是由多個(gè)單體系統(tǒng)組成，所以在試運(yùn)行和調(diào)試過程中，要對(duì)單體系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，確保所有單體系統(tǒng)穩(wěn)定，而后對(duì)熱工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行整體調(diào)試，確保系統(tǒng)運(yùn)行正常。在單體系統(tǒng)調(diào)試和試運(yùn)行時(shí)，要結(jié)合安裝工藝、與設(shè)備配備度、相關(guān)參數(shù)等進(jìn)行綜合分析，如果試運(yùn)行階段出現(xiàn)數(shù)據(jù)突然增加或減少現(xiàn)象，則代表熱工儀表設(shè)備發(fā)生故障，需要及時(shí)找到問題引發(fā)原因，并針對(duì)性采取措施解決。如果熱工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)故障后產(chǎn)生無規(guī)律變化，并且技術(shù)人員采取手動(dòng)調(diào)試方式也無法解決，需要重新安裝自動(dòng)化系統(tǒng)，直到系統(tǒng)運(yùn)行正常。

結(jié)束語：

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民生活水平逐漸提高，對(duì)生活質(zhì)量、供電質(zhì)量提出更高要求，為了確保供電安全性和穩(wěn)定性，需要不斷提高電廠自動(dòng)化控制水平。近年來，在科學(xué)技術(shù)推動(dòng)下，智能化、自動(dòng)化熱工儀表應(yīng)運(yùn)而生，將其應(yīng)用到企業(yè)生產(chǎn)中，不僅能夠提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，還能夠保證設(shè)施設(shè)備安全運(yùn)行。當(dāng)前，我國在熱工儀表自動(dòng)化研究和分析方面，依然處于探索階段，雖然取得了顯著成績，但尚未完全開發(fā)其功能和作用，需要相關(guān)學(xué)者加大研究力度，為加快熱工儀表自動(dòng)化進(jìn)程奠定基礎(chǔ)，以此來擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，提高其運(yùn)行穩(wěn)定性。

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