關(guān)于自動(dòng)化儀表在汽輪機(jī)系統(tǒng)改造中的具體運(yùn)用分析

周水箭

[摘? ? 要]在社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技不斷進(jìn)步的影響之下，電力生產(chǎn)技術(shù)也在進(jìn)行相應(yīng)的革新與進(jìn)步，能夠更好地促進(jìn)電力系統(tǒng)生產(chǎn)水平的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的電力能源輸出。在汽輪機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，蒸汽系統(tǒng)的工作溫度、流量控制等多個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)影響實(shí)際生產(chǎn)效率和質(zhì)量，必須重視對(duì)其硬件系統(tǒng)的升級(jí)和改造，運(yùn)用現(xiàn)代化監(jiān)控調(diào)節(jié)的方式促進(jìn)其運(yùn)行的安全高效。文章系統(tǒng)性地介紹自動(dòng)化儀表的運(yùn)行原理與分析，結(jié)合汽輪機(jī)系統(tǒng)改造的要點(diǎn)，詳細(xì)分析自動(dòng)化儀表設(shè)備在其中的具體應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)。

[關(guān)鍵詞]自動(dòng)化儀表;汽輪機(jī)系統(tǒng);應(yīng)用分析

[中圖分類號(hào)]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）09–0–02

[Abstract]Under the influence of the continuous progress of social economy and science and technology， power production technology is also undergoing corresponding innovation and progress， which can better promote the development of system production level and realize high-quality power resource output. In the operation of steam turbine system， many links such as working temperature and flow control of steam system will affect the actual production efficiency and quality. We must pay attention to the upgrading and transformation of its hardware system， and use modern monitoring and regulation to promote its safe and efficient operation. Therefore， this paper will systematically introduce the operation principle and analysis of automatic instruments， combined with the key points of steam turbine system transformation， and analyze the specific application and advantages of instrument equipment in detail.

[Keywords]automatic instrument; turbine system; application analysis

隨著電力行業(yè)的飛速發(fā)展，在設(shè)備的優(yōu)化管理上也投入了更多的精力和資金，運(yùn)用自動(dòng)化的處理方式幫助管理人員快速掌握設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，采用相對(duì)應(yīng)的方式發(fā)出調(diào)控的指令和要求，使火電生產(chǎn)更加穩(wěn)定高效。汽輪機(jī)是火力發(fā)電生產(chǎn)當(dāng)中重要的蒸汽調(diào)控設(shè)備，對(duì)于熱能利用率和電力輸出有很大影響，必須要作為系統(tǒng)優(yōu)化改造的主要研究對(duì)象，選用更加匹配的自動(dòng)化儀表加強(qiáng)處理效果，使蒸汽輸送、溫度控制等多個(gè)環(huán)節(jié)能夠高效運(yùn)轉(zhuǎn)，形成高質(zhì)量電力能源輸出。

1 自動(dòng)化儀表設(shè)備的運(yùn)行概述

1.1 工作原理分析

自動(dòng)化儀表設(shè)備與單純的儀表顯示器相比有很大的差異，能夠更好的對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和傳輸，且將后續(xù)的有效調(diào)控也集成在一起，使整個(gè)系統(tǒng)的功能更加完善。自動(dòng)化儀表能夠獨(dú)立完成運(yùn)轉(zhuǎn)與調(diào)控，且屬于生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制當(dāng)中一個(gè)重要的組成部分，這一特性也使得自動(dòng)化儀表在許多機(jī)械化生產(chǎn)體系當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在儀表設(shè)備的工作過(guò)程當(dāng)中可以有效實(shí)現(xiàn)數(shù)模信息的轉(zhuǎn)換，能夠更好地根據(jù)系統(tǒng)特性和實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)解和傳輸，使收集到的相關(guān)信號(hào)能夠按照頻域和時(shí)域等進(jìn)行精確反饋。自動(dòng)化儀表的種類很多，可以滿足測(cè)溫、測(cè)壓等不同的需求，在數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性上能夠得到較好的優(yōu)化，相較于人工處理的模式更具高效性。在自動(dòng)化儀表當(dāng)中有專門的軟件系統(tǒng)可以對(duì)轉(zhuǎn)換后的電流參數(shù)進(jìn)行分析和調(diào)控，通過(guò)可編程邏輯的方式實(shí)現(xiàn)輸出調(diào)節(jié)。

1.2 儀表控制分類

根據(jù)自動(dòng)化儀表的工作原理和基本類型，可以分為溫控、壓控和流量控制等不同的種類，其適用場(chǎng)所和參數(shù)特征存在一定的差異，還是要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇。在溫控系統(tǒng)當(dāng)中，儀器儀表會(huì)和電阻電偶等電力零件連接在一起，通過(guò)線路當(dāng)中電力參數(shù)的變化合理反饋監(jiān)測(cè)的溫度。在壓控系統(tǒng)當(dāng)中，根據(jù)彈性壓力和液柱壓力等不同的設(shè)計(jì)原理實(shí)現(xiàn)位控變化，使實(shí)際壓力調(diào)節(jié)處于動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)下。流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠根據(jù)安裝管道處的實(shí)際尺寸展開(kāi)科學(xué)計(jì)算，詳細(xì)推測(cè)汽輪機(jī)組運(yùn)行時(shí)的氣體狀態(tài)，為后續(xù)的啟停調(diào)節(jié)做好參照。

2 汽輪機(jī)系統(tǒng)改造的要點(diǎn)分析

2.1 電液聯(lián)動(dòng)閥門

在汽輪機(jī)組當(dāng)中的蒸汽抽取時(shí)需要依靠閥門的調(diào)節(jié)來(lái)控制流量大小，而在壓強(qiáng)的影響之下，蒸汽的抽取可能會(huì)出現(xiàn)逆向流動(dòng)的問(wèn)題，直接影響了汽輪機(jī)組的正常運(yùn)行。這種聯(lián)動(dòng)閥門系統(tǒng)的引入能夠更好地實(shí)現(xiàn)止逆控制，和系統(tǒng)內(nèi)部其他高速旋轉(zhuǎn)的葉片之間形成有效的壓力對(duì)抗，實(shí)際工作轉(zhuǎn)速可達(dá)到3000r/min以上。通過(guò)電液聯(lián)動(dòng)的改造形式，更有利于減少系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中的空間占據(jù)問(wèn)題，以更小的力矩獲得更大的調(diào)控空間，且減少了閥門啟停過(guò)程中產(chǎn)生的額外摩擦作用，使實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生的損耗更低。電液聯(lián)動(dòng)閥門是一種精度更高的系統(tǒng)零件，材料的抗性能力也得到了很好的提升，更符合汽輪機(jī)組運(yùn)行時(shí)的高溫高壓環(huán)境。

2.2 電磁閥的改造

電磁閥是汽輪機(jī)組最重要的硬件結(jié)構(gòu)之一，在進(jìn)行系統(tǒng)改造時(shí)必須要加以關(guān)注并保證其基礎(chǔ)功能的有效實(shí)現(xiàn)。在原有的汽輪機(jī)組系統(tǒng)當(dāng)中采用較為單一的閥門工作很容易產(chǎn)生系統(tǒng)卡頓的問(wèn)題，而采用電磁閥的工作模式則可以較好地規(guī)避這一缺陷，使閥門的響應(yīng)速度和靈敏度得到了有效的提升。在汽輪機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，若出現(xiàn)了轉(zhuǎn)速超標(biāo)的問(wèn)題會(huì)因?yàn)榫€路當(dāng)中電力參數(shù)的改變而觸發(fā)電磁閥門，可直接對(duì)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)行有效的反饋調(diào)節(jié)，充分維護(hù)汽輪機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定。電磁閥門的應(yīng)用是一種自動(dòng)化調(diào)控技術(shù)的重要體現(xiàn)，并在實(shí)際改造過(guò)程中設(shè)計(jì)冗余雙系統(tǒng)，可以保證在一側(cè)閥門損壞時(shí)快速開(kāi)啟備用線路，維護(hù)機(jī)組的穩(wěn)定和安全，給后續(xù)的檢修排障預(yù)留出充足的時(shí)間。

2.3 MCS系統(tǒng)改造

在許多大型的汽輪機(jī)組運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，系統(tǒng)的刷新頻率和零件的實(shí)際工作狀態(tài)之間會(huì)存在不匹配的情況，特別是在對(duì)相應(yīng)的儀表設(shè)備進(jìn)行信息采集和傳輸時(shí)會(huì)導(dǎo)致一定的遲滯現(xiàn)象，不利于快速進(jìn)行系統(tǒng)分析和指令下達(dá)。MCS系統(tǒng)的改造能夠更好地改善掃描和更新周期不匹配的問(wèn)題，以毫秒級(jí)別的刷新頻率作為調(diào)控基礎(chǔ)，能夠更好地適配汽輪機(jī)組當(dāng)中每一個(gè)組件的運(yùn)行特性，有效提升了自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。在汽輪機(jī)組件的實(shí)際連接當(dāng)中會(huì)存在一些線路交叉和干擾的問(wèn)題，而在MCS系統(tǒng)當(dāng)中將線路的隔離進(jìn)行了有效的細(xì)化調(diào)節(jié)，有效控制了線路當(dāng)中的干擾影響，且每?jī)陕返慕徊婢€路當(dāng)中都會(huì)設(shè)立系統(tǒng)的并行運(yùn)行，更好地保證對(duì)每一線路當(dāng)中儀表參數(shù)獲取的有效性。

3 自動(dòng)化儀表的實(shí)際應(yīng)用與優(yōu)勢(shì)

3.1 觸控系統(tǒng)調(diào)節(jié)

觸控調(diào)節(jié)是一種本地控制的調(diào)節(jié)方式，可以根據(jù)技術(shù)人員對(duì)儀表信息的合理判斷，采用對(duì)應(yīng)的方式實(shí)現(xiàn)人工干預(yù)，使汽輪機(jī)組的運(yùn)行能夠保證在高效且穩(wěn)定的狀態(tài)下。在觸控系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，必須要從軟件的運(yùn)行方面加強(qiáng)邏輯的優(yōu)化和判斷，人工觸控方式的中斷優(yōu)先級(jí)調(diào)制系統(tǒng)最高，便于在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中發(fā)出的相應(yīng)指令能夠快速完成。觸控調(diào)節(jié)系統(tǒng)是在儀表自動(dòng)化運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中形成的一種有效干預(yù)和控制，特別是在一些緊急情況之下，運(yùn)用觸控調(diào)節(jié)的方式實(shí)際可靠性和穩(wěn)定性更高，且在中控平臺(tái)內(nèi)可以直接操作汽輪機(jī)組的每一個(gè)組件運(yùn)行，整個(gè)調(diào)控模式的集成化程度更高，也規(guī)避了逐個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行排查和調(diào)控的復(fù)雜性，在控制箱面板調(diào)節(jié)方面具有較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

3.2 遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)控制

根據(jù)汽輪機(jī)組系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)況來(lái)看，高溫高壓的環(huán)境對(duì)于人工實(shí)操會(huì)帶來(lái)一定的困難，更應(yīng)當(dāng)利用機(jī)械化調(diào)控的方式實(shí)現(xiàn)有效處理，也能夠便于在汽輪機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)突發(fā)情況時(shí)直接實(shí)現(xiàn)一鍵關(guān)閉。在遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)控制當(dāng)中需要根據(jù)儀表信息的實(shí)際反饋探究啟停方案，并注意對(duì)所反映出的數(shù)據(jù)信息預(yù)留一定的容錯(cuò)空間，能夠有效規(guī)避一些誤判和誤停的問(wèn)題，避免給生產(chǎn)企業(yè)造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。在遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)控制當(dāng)中需要設(shè)定不同的優(yōu)先級(jí)判定，即每一個(gè)指令實(shí)操都要對(duì)應(yīng)相應(yīng)的汽輪機(jī)組內(nèi)部零件實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)形式，對(duì)一些影響波及范圍較大的運(yùn)行環(huán)節(jié)可以采用區(qū)域性的關(guān)停方式來(lái)維護(hù)安全，而對(duì)一些影響范圍較小的則可以采用更加經(jīng)濟(jì)高效的方式加以應(yīng)對(duì)和處理。

3.3 邏輯編制優(yōu)化

為保證系統(tǒng)運(yùn)行與指令發(fā)出時(shí)的有效響應(yīng)，在處理過(guò)程當(dāng)中要關(guān)注對(duì)系統(tǒng)邏輯與算法的編制優(yōu)化處理，確保實(shí)際運(yùn)行的穩(wěn)定性和指令發(fā)出的科學(xué)性。在進(jìn)行邏輯編制的優(yōu)化調(diào)整時(shí)要注意將系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)組硬件完全關(guān)閉，能夠更好地杜絕不同模塊的電力觸發(fā)和冗余問(wèn)題。在編制優(yōu)化時(shí)要先將汽輪機(jī)組當(dāng)中的驅(qū)動(dòng)模塊予以釋放，使硬件系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)閥門都可以按照相應(yīng)的操作指令完成動(dòng)作。在閥門驅(qū)動(dòng)后需要將儀器儀表所顯示的實(shí)際參數(shù)信息，如電磁閥轉(zhuǎn)數(shù)等進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，若不符合限定的?biāo)準(zhǔn)范圍則會(huì)反饋“0”表示低電平驅(qū)動(dòng)，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)節(jié)將此處的閥門轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)，驅(qū)動(dòng)指令會(huì)直接作用在電磁閥調(diào)控中，使整個(gè)汽輪機(jī)組的自動(dòng)化調(diào)控能夠形成一個(gè)邏輯閉環(huán)。

3.4 自動(dòng)檢測(cè)分析

根據(jù)自動(dòng)化儀表的運(yùn)行原理來(lái)看，其主要的監(jiān)測(cè)和調(diào)控是根據(jù)儀表儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這和直接安裝傳感探測(cè)的調(diào)控有本質(zhì)的區(qū)別，但是在自動(dòng)化的檢測(cè)分析中基本更加精確可靠。在汽輪機(jī)組等機(jī)械化設(shè)備的運(yùn)營(yíng)中，不能使用人力參與的方式進(jìn)行調(diào)控處理，而自動(dòng)化檢測(cè)的方式在效率方面更具優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)組工作壓力、溫度的儀表參數(shù)采集掌握實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)比機(jī)組的額定運(yùn)行要求，并充分考慮到煤炭燃燒和通風(fēng)量等信息，形成一個(gè)綜合化的統(tǒng)籌調(diào)節(jié)，由中控系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的判斷指令，調(diào)節(jié)汽輪機(jī)組的運(yùn)行，對(duì)蒸汽的壓力和溫度等形成動(dòng)態(tài)平衡的處理，使檢測(cè)分析能夠有效促進(jìn)電力生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行，且將準(zhǔn)確操控、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的優(yōu)勢(shì)融合在火電生產(chǎn)的過(guò)程中。

3.5 制造執(zhí)行應(yīng)用

在制造執(zhí)行方面的優(yōu)化和改造是自動(dòng)化儀表的主要優(yōu)勢(shì)，可以改善監(jiān)測(cè)對(duì)象單一的問(wèn)題。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展之下，更多的升級(jí)改造是通過(guò)軟件系統(tǒng)的更新實(shí)現(xiàn)的，運(yùn)用自動(dòng)化儀表可以更好地減少該環(huán)節(jié)下的成本投入，使硬件系統(tǒng)的接口能夠和軟件編制之間形成良好匹配。在火電汽輪機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生許多的數(shù)據(jù)參數(shù)，包括EPR、CPR、MES等，通過(guò)統(tǒng)一的制造執(zhí)行可以使信息處理環(huán)節(jié)更加高效統(tǒng)一，避免了不同線路信息和不同類型信息之間產(chǎn)生的隔絕性，使系統(tǒng)編程控制更具全局性。在系統(tǒng)口徑統(tǒng)一的運(yùn)行狀態(tài)下，汽輪機(jī)中不同生產(chǎn)需求和資源可以形成協(xié)同參考，在運(yùn)行效率和生產(chǎn)質(zhì)量上的優(yōu)化效果得到了明顯提升。

3.6 精細(xì)化的調(diào)控

在火電生產(chǎn)汽輪機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)涉及整個(gè)機(jī)組組件的系統(tǒng)化調(diào)控，減少不同零件運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的相互干擾問(wèn)題，以精細(xì)化和全局化的模式實(shí)現(xiàn)工作參數(shù)的調(diào)節(jié)與優(yōu)化。由于在許多高溫蒸汽運(yùn)行系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中整體的管控規(guī)模過(guò)于龐大，單純依靠人力管控和集中管理很難發(fā)布最科學(xué)和全局的工作指令，必須要實(shí)現(xiàn)分階段、分環(huán)節(jié)的運(yùn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化等應(yīng)用需求。分布式自動(dòng)化儀表設(shè)備的運(yùn)行可以實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜、大體量的系統(tǒng)參數(shù)調(diào)控，且因?yàn)椴灰胪ㄐ艂鬟f的過(guò)程，在數(shù)據(jù)處理的及時(shí)性、精細(xì)度等方面都更加可控，避免因信息刷新不同步而引發(fā)的問(wèn)題，將信息采集和指令響應(yīng)有效銜接在一起，保證了對(duì)各類調(diào)控處理和事故應(yīng)對(duì)的及時(shí)性。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，汽輪機(jī)組的運(yùn)行正逐漸向自動(dòng)化和機(jī)械化的方向發(fā)展，在軟硬件升級(jí)改造的過(guò)程當(dāng)中引入自動(dòng)化儀表能夠更好地促進(jìn)系統(tǒng)的完善性，合理規(guī)避潛在隱患問(wèn)題。在進(jìn)行自動(dòng)化儀表的運(yùn)用過(guò)程中可以聯(lián)合總線控制的方式對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控，有效保障了突發(fā)性問(wèn)題處理的及時(shí)性和安全性。在儀表運(yùn)行過(guò)程中，可以通過(guò)自動(dòng)化體系進(jìn)行設(shè)備的監(jiān)測(cè)和分析，按照編制好的軟件發(fā)出相應(yīng)的調(diào)控指令，使火電汽輪機(jī)組能夠長(zhǎng)時(shí)間維持在節(jié)能高效的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的精細(xì)化控制。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳讓曲，趙聲玉.閥門的泄漏與控制[J].通用機(jī)械，2005（2）：11.

[2] 陳磊，金建祥，施一明，等.自動(dòng)化儀表新技術(shù)的應(yīng)用研究[J].自動(dòng)化儀表，2003（5）：1-5.