智能電廠儀表和傳感器技術(shù)與趨勢研究

陳倫 章維明

摘要：經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，行業(yè)市場活力與競爭力逐漸提升，因此需要持續(xù)降低生產(chǎn)成本，維護(hù)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)電力企業(yè)的長久發(fā)展。社會生產(chǎn)與生活的電力需求量提升，新能源、清潔能源不斷發(fā)展，電氣企業(yè)需要轉(zhuǎn)變現(xiàn)有管理模式，通過創(chuàng)新驅(qū)動實現(xiàn)發(fā)展。同時注重創(chuàng)新管理體制，帶動技術(shù)進(jìn)步發(fā)展，全面提升生產(chǎn)運營效率，使企業(yè)生產(chǎn)成本降低，加強(qiáng)市場競爭實力。在現(xiàn)代背景下，大量建設(shè)智慧型電廠可以滿足電力企業(yè)發(fā)展需求，同時注重管理模式創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：智能電廠;儀表;傳感器

引言

隨著社會的不斷發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)與人工智能的技術(shù)進(jìn)步，技術(shù)迭代導(dǎo)致的國內(nèi)外安全生產(chǎn)事故頻發(fā)，特別是電廠特殊的復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境給安全管理工作提出了更高的要求。繼黎巴嫩貝魯特港口大爆炸發(fā)生后，北京南四環(huán)一儲能電站又發(fā)生鋰電池爆炸事故，針對國內(nèi)外安全事故頻發(fā)的現(xiàn)狀，黨的十九屆五中全會提出要加快發(fā)展現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，推進(jìn)能源革命，加快數(shù)字化發(fā)展，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等同各產(chǎn)業(yè)深度融合，建設(shè)智慧能源系統(tǒng)，優(yōu)化電力生產(chǎn)和輸送通道布局。深入到企業(yè)集團(tuán)層面，則要筑牢能源發(fā)展新跑道，打開企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵點，其中最為關(guān)鍵的一點就是新技術(shù)領(lǐng)域能力，數(shù)字化智能化技術(shù)是一個非常重要的切入點。而推動數(shù)字化智能化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用是每一家發(fā)電企業(yè)向多元化發(fā)展，能源基礎(chǔ)技術(shù)向高層次發(fā)展的重要途徑。

1智慧電廠內(nèi)涵與意義

智慧電廠基于數(shù)字化電廠發(fā)展，合理應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，例如物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)等，智能化調(diào)度和管理電廠生產(chǎn)運營。在規(guī)劃設(shè)計期間，需要注重電廠信號、信息內(nèi)容數(shù)字化，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)交換數(shù)字化信息，實時共享跨平臺信息。通過專家系統(tǒng)，處理電廠運營問題，同時注重管理決策優(yōu)化。智慧電廠注重研究工作對象、物理對象，基于電廠全生命周期發(fā)展，量化、分析和控制電廠信息，使電廠發(fā)電成本降低，全面提升電網(wǎng)電量，降低設(shè)備故障安全隱患。電廠運營過程中，實現(xiàn)安全化管理、節(jié)能增效的目標(biāo)。通過建設(shè)智慧電廠，可以確保電廠運行安全與穩(wěn)定，將數(shù)字化信號作為載體，借助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、云平臺、計算機(jī)、信息技術(shù)，對人力資源配置予以優(yōu)化，全面提升生產(chǎn)效率，使投資成本、運營成本、維護(hù)成本降低，提升電力企業(yè)生產(chǎn)管理的信息化與智能化水平，進(jìn)一步增加企業(yè)發(fā)電效益。

2傳感器技術(shù)

傳感器作為一種監(jiān)測裝置，主要用來測量獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，并將實際的數(shù)據(jù)信息以電信號的方式傳輸?shù)脚鋫涞挠嬎銠C(jī)體系中去，實現(xiàn)更加高效的數(shù)據(jù)傳輸效率，進(jìn)一步提高了傳統(tǒng)機(jī)電裝置的控制力度。在信息化進(jìn)程逐步推進(jìn)的今天，越來越多的科學(xué)技術(shù)被應(yīng)用于各行各業(yè)，傳感技術(shù)也不例外，實現(xiàn)了機(jī)電自動化控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，有效地改善了機(jī)電自動化裝置的同時，也能夠推進(jìn)相關(guān)機(jī)電自動化工作高質(zhì)量開展和實施，保證整個機(jī)電設(shè)備能夠安全、有序地進(jìn)行工作，使其滿足相關(guān)工作要求。此外，傳感技術(shù)的廣泛應(yīng)用與我國未來機(jī)電控制體系的發(fā)展前景不謀而合，直接作用于機(jī)電專業(yè)。因此，就目前來說，傳感器技術(shù)正朝著高效、健康方向發(fā)展，同時也有效地滲透于其他領(lǐng)域，例如，通過建立起計算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)的融合發(fā)展機(jī)制，能夠有效地推進(jìn)自動化控制技術(shù)的完善。目前我國也將開發(fā)和研究傳感器技術(shù)提上日程，并且在現(xiàn)階段已經(jīng)取得了顯著的發(fā)展成效，這也使得傳感器的職能被進(jìn)一步拓寬，實現(xiàn)了信號處理工藝的優(yōu)化，使得傳感技術(shù)能夠廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)。除此之外，集成化、智能化也是傳感器今后發(fā)展的重點趨勢，通過對傳感技術(shù)的不斷優(yōu)化，使得傳統(tǒng)的機(jī)電自動化控制實現(xiàn)了由簡單向復(fù)雜化的轉(zhuǎn)變，能夠有效地解決工作中面臨的重點、難點問題，實現(xiàn)我國整個工業(yè)體系的健康穩(wěn)定發(fā)展。

3發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)字技術(shù)在儀器中的應(yīng)用為提高其性能、精度和功能提供了很大的空間，隨著智能電站現(xiàn)場總線技術(shù)的推廣，智能儀器信息交流更加快捷方便，自動診斷和預(yù)測性維護(hù)等功能可以順利實現(xiàn)。電力生產(chǎn)領(lǐng)域的儀器和傳感器技術(shù)隨著現(xiàn)場總線技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)算法的發(fā)展，一些具有特定功能的智能復(fù)雜儀器設(shè)備在這一領(lǐng)域占有越來越重要的地位。從科技出版物數(shù)量來看，我國電力生產(chǎn)智能儀器的技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新進(jìn)入了第十三個五年計劃的成熟階段。在13個五年計劃期間，國內(nèi)電力生產(chǎn)行業(yè)的一些智能儀器產(chǎn)品，如壓力變壓器、溫度測量單位、液位計等。，與西方發(fā)達(dá)國家的功能差異不大。但是，在貿(mào)易結(jié)算高精度測量儀器、高端在線分析儀器、安全儀器、非接觸儀器和多階段測量儀器等產(chǎn)品方面仍存在一定的劣勢，質(zhì)量、可靠性、關(guān)鍵績效指標(biāo)等方面仍存在缺陷。

4關(guān)鍵技術(shù)

4.1智能預(yù)警技術(shù)

一體化大數(shù)據(jù)平臺的建立，使對系統(tǒng)以及主機(jī)工作情況的檢測更加智能化與自動化，而且對于其中的不良情況還能夠智能預(yù)警。智能預(yù)警技術(shù)的優(yōu)勢表現(xiàn)在很多方面，能夠?qū)崿F(xiàn)對主機(jī)、系統(tǒng)變化趨勢以及參數(shù)異常的情況進(jìn)行全面的把握，在故障問題發(fā)生之前，做出報警。智能預(yù)警技術(shù)還可以實現(xiàn)對每一個系統(tǒng)以及機(jī)組參數(shù)模型的建立，這樣電廠的相關(guān)系統(tǒng)以及設(shè)備在日常的運行中，能夠受到實時的監(jiān)測，這樣便能夠更好地了解機(jī)組各方面的情況，使其中出現(xiàn)的問題能夠得到及時地發(fā)現(xiàn)，對其進(jìn)行相應(yīng)的分析，采取合理有效的措施給予解決，這便能夠很大程度上降低安全事故發(fā)生的概率。

4.2發(fā)電機(jī)強(qiáng)磁場環(huán)境下端部振動光纖測量技術(shù)

發(fā)電機(jī)正常運行時，定子繞組端部處于不停的振動當(dāng)中，振源主要為雙倍頻交變電磁力。由于發(fā)電機(jī)定子繞組端部類似懸臂梁的結(jié)構(gòu)特點，特別是汽輪發(fā)電機(jī)定子線棒端部伸展較長，因而防止因振動過大威脅發(fā)電機(jī)的安全運行，一直是設(shè)計、制造和運行人員共同關(guān)心的問題。發(fā)電機(jī)定子繞組端部振動測量技術(shù)，在保證發(fā)電機(jī)安全運行方面具有重要意義。反措要求對于運行和檢修中發(fā)現(xiàn)定子繞組端部有振動超標(biāo)隱患的發(fā)電機(jī)，監(jiān)視振動幅值的變化是確保發(fā)電機(jī)避免突發(fā)嚴(yán)重事故的重要環(huán)節(jié)。

4.3數(shù)據(jù)修正與補(bǔ)充技術(shù)

數(shù)據(jù)修正與補(bǔ)充技術(shù)主要是使電廠的每一項數(shù)據(jù)得到相應(yīng)的檢測，能夠及時地發(fā)現(xiàn)并排除其中出現(xiàn)異?；蛘呤浅霈F(xiàn)錯誤的數(shù)據(jù)，并且不會對有效數(shù)據(jù)造成任何的影響，將其保留下來，在提高數(shù)據(jù)的利用效率上有著非常重要的意義。在日常的電廠生產(chǎn)運營的過程中，有可能會發(fā)生一些故障方面的問題，故障問題一旦出現(xiàn)，便會或多或少的造成一些數(shù)據(jù)的異常。為了最大程度避免此種情況的發(fā)生，就一定要對設(shè)備故障問題展開深入的分析和探討，以此才能夠更好地了解導(dǎo)致故障問題發(fā)生的主要原因。管理平臺能夠?qū)崿F(xiàn)對無效數(shù)據(jù)的及時清理，保證數(shù)據(jù)的精確程度。

4.4燃?xì)廨啓C(jī)環(huán)形燃燒室高溫測壓測振傳感器技術(shù)

燃?xì)廨啓C(jī)環(huán)形燃燒室高溫測壓測振傳感器均安裝在靠近高溫物體區(qū)間，且存在易爆氣體的嚴(yán)苛環(huán)境，因此防爆、耐高溫高壓要求極高，價格昂貴，需要進(jìn)行國產(chǎn)化研制。燃?xì)廨啓C(jī)環(huán)形燃燒室壓力測量是對燃燒室內(nèi)的壓力波動進(jìn)行測量，采用壓電壓力傳感器，利用人造壓電材料的壓電效應(yīng)，溫度承受范圍-70℃～520℃，高壓承受能力25MPa，靈敏度為10pC/bar±5%，動態(tài)測量范圍為0.00005MPa～25MPa，頻率響應(yīng)區(qū)間為（2Hz～15000Hz）±5%。燃?xì)廨啓C(jī)環(huán)形燃燒室振動測量是對燃燒室的動態(tài)振動速度進(jìn)行測量，采用壓電速度傳感器，溫度承受范圍-196℃～700℃，靈敏度為10pC/g±5%，動態(tài)測量范圍位0.01g～200g，頻率響應(yīng)區(qū)間為（3Hz～2800Hz）±5%，安裝于燃燒室內(nèi)缸外壁上。

結(jié)束語

建立智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺的意義重大，能夠很大程度促進(jìn)電廠的生產(chǎn)效率以及企業(yè)的效益，大大提高電廠工作的自動化水平，降低生產(chǎn)成本，保障安全生產(chǎn)，進(jìn)而使電力行業(yè)得到更進(jìn)一步的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡艷萍.電廠熱工儀表檢定系統(tǒng)升級優(yōu)化[J].江西電力，2019，43（10）：

54-56.

[2]遲鵬，蒙磊，李思博.電廠熱工儀表及自動裝置調(diào)試與維護(hù)研究[J].裝備維修技術(shù)，2019（04）：37+68.

[3]趙素紅.電廠在線化學(xué)儀表測量準(zhǔn)確性現(xiàn)狀及提高途徑[J].當(dāng)代化工研究，2019（08）：195-196.

[4]楊聰.電廠儀表系統(tǒng)的電磁干擾防護(hù)[J].化工管理，2019（23）：

129-130.

[5]劉祥亮，王寧，潘珺，周臣，陳建偉，李晨.電廠在線化學(xué)儀表測量現(xiàn)狀及新型評價模型的研究[J].中國電力，2019，52（06）：166-171+178.