優(yōu)化火力發(fā)電廠熱控可靠性與經(jīng)濟(jì)性的措施

朱峰峰

摘 要 隨著自動(dòng)化程度越來(lái)越高，熱控制系統(tǒng)的重要性也越來(lái)越重要，這保證了熱控設(shè)備的可靠性。因此電廠安全和發(fā)電的重要性逐漸顯現(xiàn)，需要不斷優(yōu)化火力發(fā)電廠熱控可靠性和經(jīng)濟(jì)性，提高運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。本文從火電廠熱控系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，針對(duì)目前火力發(fā)電廠存在的問(wèn)題進(jìn)行研究，并針對(duì)目前火力發(fā)電廠熱控故障的幾種類(lèi)型及存在的問(wèn)題提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施，旨在為該行業(yè)的發(fā)展提供幫助。

關(guān)鍵詞 火電廠熱控系統(tǒng) 熱控故障 設(shè)備性能

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）05-0058-03

近年來(lái)，我國(guó)火力發(fā)電廠規(guī)模不斷擴(kuò)大，單機(jī)容量不斷提高，運(yùn)行參數(shù)不斷改進(jìn)，對(duì)熱控系統(tǒng)可靠運(yùn)行的監(jiān)控也不斷加強(qiáng)。但是，我們也要特別注意熱控系統(tǒng)故障的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)闊峥叵到y(tǒng)的影響最終會(huì)導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)此，我們應(yīng)采取積極有效的措施加以改進(jìn)，從根本上優(yōu)化火力發(fā)電廠熱控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。及時(shí)關(guān)注影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的可靠性因素和關(guān)鍵點(diǎn)、容易出現(xiàn)故障和容易忽視的問(wèn)題。及時(shí)提出優(yōu)化措施，以提高火力發(fā)電廠的本質(zhì)安全性和經(jīng)濟(jì)可行性。

1 提高火電廠熱控系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)可行性的必要性

隨著新能源的發(fā)展，火力發(fā)電不斷引進(jìn)新技術(shù)，不僅僅是為了滿(mǎn)足行業(yè)的需求，也是為了確保熱控系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。例如，引入天然氣等可持續(xù)能源技術(shù)，天然氣采用最新的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電方式，運(yùn)行協(xié)調(diào)靈活等特點(diǎn)提高了整體經(jīng)濟(jì)效益。為了改善火力發(fā)電廠整體運(yùn)營(yíng)效率，降低損失并增加發(fā)電廠的發(fā)電量。應(yīng)確定測(cè)溫元件的安裝位置，以便測(cè)量過(guò)熱器和再熱器管壁的溫度。同時(shí)熱電測(cè)量端子的標(biāo)準(zhǔn)高度必須靠在溫度測(cè)量元件的金屬表面上，還要檢查測(cè)溫元件的穩(wěn)定性，保證元件的平穩(wěn)運(yùn)行[1]。要求節(jié)流閥與管道軸線(xiàn)的誤差符合相關(guān)規(guī)定，當(dāng)溫度過(guò)熱時(shí)，透鏡能自動(dòng)退出。可見(jiàn)，完善的熱控系統(tǒng)對(duì)企業(yè)提高發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益非常重要。

2 火力發(fā)電廠存在的主要問(wèn)題

2.1 火力發(fā)電廠熱控裝置性能退化

火力發(fā)電廠人員必須清楚熱控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)節(jié)熱控系統(tǒng)的科學(xué)性和可靠性，以及系統(tǒng)維護(hù)的質(zhì)量，因?yàn)檫@些是影響監(jiān)管力度的基本因素，火電廠的熱控系統(tǒng)故障往往是由于這些原因造成的。從另一個(gè)角度看，隨著國(guó)內(nèi)發(fā)電廠建設(shè)的持續(xù)發(fā)電和成本的不斷增加，國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠面臨著巨大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，基礎(chǔ)電力行業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)也在逐漸增大。因此，面對(duì)日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)，在火力發(fā)電廠正常運(yùn)行管理的過(guò)程中，相關(guān)人員也需要提高熱控系統(tǒng)設(shè)備的性能和安全性，在保證這兩個(gè)因素的情況下，不斷穩(wěn)定和保障熱控系統(tǒng)的可靠性。

2.2 火力發(fā)電廠內(nèi)部結(jié)構(gòu)不完善

隨著國(guó)內(nèi)火力發(fā)電企業(yè)的管理逐步向集約化經(jīng)營(yíng)模式轉(zhuǎn)變，火力發(fā)電企業(yè)的管理結(jié)構(gòu)采用扁平化模式。為了進(jìn)一步提升火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益，火力發(fā)電廠還需要關(guān)注發(fā)電過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，例如熱控系統(tǒng)。但實(shí)際上由于火力發(fā)電廠內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原因，從整體上看還存在較大問(wèn)題，因此熱控系統(tǒng)的工作發(fā)展不暢?？傊?，目前火力發(fā)電廠的火電控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中還缺乏完整的控制邏輯，要避免這些問(wèn)題的發(fā)生，就需要對(duì)火力發(fā)電廠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。

火電廠的內(nèi)部熱控系統(tǒng)是緊密相連的，如果其中一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，就會(huì)影響到整個(gè)火電廠的正常運(yùn)行，而火電廠的火電控制系統(tǒng)一般需要上千或數(shù)萬(wàn)個(gè)參數(shù)，因此給員工的工作帶來(lái)了巨大的壓力。熱控元件的緊耦合系統(tǒng)可降低火電廠停運(yùn)的風(fēng)險(xiǎn)，這個(gè)問(wèn)題必須在后續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新中得到有效改善。[2]

3 火電廠熱控故障的主要類(lèi)型

3.1 熱控元件故障問(wèn)題

這里描述的熱控元件故障問(wèn)題主要是指熱控系統(tǒng)的使用。這些問(wèn)題從根本上導(dǎo)致發(fā)熱，要么是熱控元件本身存在重大質(zhì)量問(wèn)題，要么是安裝不符合規(guī)范，控制單元出現(xiàn)故障或拒絕移動(dòng)。機(jī)組在正常運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)故障問(wèn)題，很容易危及設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量水平。尤其是與FSSS或ETS等主要保護(hù)部件緊密連接時(shí)，故障問(wèn)題會(huì)直接導(dǎo)致非常嚴(yán)重的輔機(jī)跳閘問(wèn)題。因此，在處理熱控元件故障時(shí)，火力發(fā)電廠人員必須查明熱控元件故障的原因，以便有針對(duì)性地解決問(wèn)題。

3.2 火電廠熱控系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)存在缺陷

在火電廠新機(jī)組熱控系統(tǒng)調(diào)試初期，由于系統(tǒng)邏輯不夠完善，出現(xiàn)了熱控元件信號(hào)表述錯(cuò)誤的問(wèn)題，這也是一個(gè)設(shè)備故障的不間斷原因。國(guó)內(nèi)一些火電廠，在熱控部分投資建設(shè)初期，由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善，出現(xiàn)了機(jī)組不停機(jī)的問(wèn)題。因此，在火力發(fā)電廠建設(shè)的初期，需要更加重視，尤其是熱控系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)審查的力度，針對(duì)審查過(guò)程中的漏洞，需要采取針對(duì)性措施來(lái)解決這些問(wèn)題?？梢?jiàn)，火力發(fā)電廠的火電控制系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)存在缺陷，屬于較為嚴(yán)重的火電控制故障類(lèi)型。

3.3 DOS系統(tǒng)容易出現(xiàn)故障

很多火力發(fā)電廠的DOS系統(tǒng)容易出現(xiàn)故障，主要原因是DOS板卡的不符合，布置密度過(guò)高，沒(méi)有按照DOS的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)局部硬件設(shè)備溫度過(guò)高，或者超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，長(zhǎng)久的使用會(huì)比較容易出現(xiàn)故障。再者檢修人員對(duì)DOS系統(tǒng)的重視程度不夠，沒(méi)有及時(shí)檢修維護(hù)也會(huì)導(dǎo)致DOS系統(tǒng)容易出現(xiàn)故障。[3]

4 火力發(fā)電廠熱控系統(tǒng)管理存在的問(wèn)題

4.1 火電廠設(shè)備性能差，安全性低

火力發(fā)電廠的熱控元件復(fù)雜多樣，無(wú)法讓每個(gè)元件都處于最佳狀態(tài)，一個(gè)元件的故障或質(zhì)量問(wèn)題都會(huì)影響到整個(gè)熱控系統(tǒng)。此外，由于電纜受潮和老化，虛擬連接會(huì)短路并降低電纜的導(dǎo)電性?；蛘卟缓侠淼碾娏ο到y(tǒng)設(shè)計(jì)增加了整個(gè)電力系統(tǒng)損壞的風(fēng)險(xiǎn)。因此，有必要降低電力系統(tǒng)容量和系統(tǒng)適應(yīng)性，盡可能防止過(guò)載，減少因故障而導(dǎo)致的系統(tǒng)啟動(dòng)。

4.2 缺乏設(shè)備管理意識(shí)

現(xiàn)行的熱控系統(tǒng)設(shè)備并沒(méi)有明確規(guī)定管理模式及規(guī)定要求，大多數(shù)企業(yè)采用定期檢查和維護(hù)的方法進(jìn)行設(shè)備管理，這樣不利于細(xì)致觀察系統(tǒng)的變化，避免風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生。企業(yè)對(duì)市場(chǎng)上不同類(lèi)型的設(shè)備沒(méi)有足夠的了解，在購(gòu)買(mǎi)設(shè)備時(shí)往往會(huì)購(gòu)買(mǎi)陳舊、不合適的產(chǎn)品。因此，需要對(duì)采購(gòu)的設(shè)備進(jìn)行合理分類(lèi)，根據(jù)設(shè)備性能制定檢驗(yàn)計(jì)劃。設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)必須按工單規(guī)定的工作，按照月和季度進(jìn)行。核對(duì)每月、每季度的設(shè)備維護(hù)工作清單和實(shí)際完成的工作時(shí)間和日期后，將審核提交給負(fù)責(zé)人審核后上交給領(lǐng)導(dǎo)審核。同時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，每年、每月或每季度機(jī)器檢查的實(shí)際情況，進(jìn)行整體的工作報(bào)告。[4]

4.3 完善公司內(nèi)部結(jié)構(gòu)

企業(yè)要根據(jù)員工的認(rèn)知和價(jià)值取向，建立各種制度。領(lǐng)導(dǎo)者需要在一定程度上賦予員工權(quán)力，并提高員工的自主性和適應(yīng)性，激勵(lì)員工不斷學(xué)習(xí)。設(shè)備預(yù)防性維護(hù)完成后，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人簽字，便于后期追溯責(zé)任。還要驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)測(cè)試簽字，不符合條件的有權(quán)拒絕簽收，達(dá)到條件后可以再次簽收。確認(rèn)后，現(xiàn)場(chǎng)及維修組長(zhǎng)必須進(jìn)行設(shè)備維修檢查。[5]

5 優(yōu)化火力發(fā)電廠熱控系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性的有效措施

5.1 火力發(fā)電廠熱控系統(tǒng)邏輯的實(shí)用優(yōu)化

為了實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠火電控制系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)可行性，首先必須做好火力發(fā)電廠火電控制系統(tǒng)的邏輯優(yōu)化。在新熱控單元運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中應(yīng)注意使用容錯(cuò)邏輯進(jìn)行維護(hù)工作，將容錯(cuò)邏輯應(yīng)用到新熱控單元的邏輯設(shè)計(jì)工作中。從控制邏輯上看，需要對(duì)熱控系統(tǒng)的各個(gè)元器件、設(shè)備進(jìn)行更合理的優(yōu)化。容錯(cuò)邏輯本身是一個(gè)比較科學(xué)的設(shè)計(jì)理念，所以如果能夠有效地控制邏輯的故障，或者進(jìn)一步擴(kuò)展控制和減少故障，熱控系統(tǒng)的邏輯顯然會(huì)得到更好的改善。其次，火電廠可以組織相關(guān)技術(shù)人員準(zhǔn)確識(shí)別熱控系統(tǒng)的鏈?zhǔn)叫盘?hào)采樣點(diǎn)，對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行綜合論證，這樣可以有效保證鏈?zhǔn)叫盘?hào)采樣點(diǎn)的可靠性。國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠還需要通過(guò)對(duì)火電控制系統(tǒng)設(shè)備的定值、運(yùn)行邏輯條件、設(shè)備硬件的穩(wěn)定值等進(jìn)行準(zhǔn)確分類(lèi)分析，可以采用特殊的措施來(lái)準(zhǔn)確評(píng)估穩(wěn)定性。[6]

5.2 提高接地系統(tǒng)的抗干擾水平和穩(wěn)定性

如果火力發(fā)電廠接地系統(tǒng)的可靠性得到提高，就可以避免接地問(wèn)題。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)和安裝過(guò)程中，火電廠熱控管理人員必須采取適當(dāng)?shù)目垢蓴_措施，如強(qiáng)弱電分離、接地與屏蔽、熱控系統(tǒng)的環(huán)境和輸入輸出等。必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效控制，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況進(jìn)行徹底調(diào)查。例如，需要阻斷干擾路徑，可以有效消除干擾源。另外，在接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝中需要設(shè)置專(zhuān)門(mén)的監(jiān)督團(tuán)隊(duì)。其目的是避免操作人員誤操作對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，從而提高熱接地系統(tǒng)的質(zhì)量水平。所以有關(guān)人員必須非常重視火電廠熱控接地系統(tǒng)的可靠性。

5.3 確保火電廠熱控系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的可靠性

除上述兩項(xiàng)優(yōu)化措施外，火電廠相關(guān)人員還應(yīng)提高熱控系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，對(duì)儀器運(yùn)行情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。火電廠應(yīng)定期召開(kāi)各類(lèi)專(zhuān)業(yè)會(huì)議和研究座談會(huì)。其中，在數(shù)據(jù)上報(bào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)儀器問(wèn)題，如儀器運(yùn)行報(bào)告、數(shù)據(jù)變更報(bào)告等，必須采取有針對(duì)性的行動(dòng)來(lái)解決現(xiàn)有缺陷。尤其需要注意的是，控制火力發(fā)電廠熱控系統(tǒng)儀表運(yùn)行穩(wěn)定性的最重要措施是預(yù)防措施。這是因?yàn)獒槍?duì)儀器問(wèn)題采取預(yù)防措施可以提高火力發(fā)電廠的實(shí)際效率。同時(shí)火力發(fā)電廠的日常運(yùn)行必須能夠發(fā)揮非常重要的作用，因?yàn)槠淇梢詮恼w上減少火力發(fā)電廠的工作量，減少實(shí)際工作量。

6 改進(jìn)熱控系統(tǒng)以應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)，提高其可靠性和經(jīng)濟(jì)性

6.1 選用新型的火力發(fā)電設(shè)備

新型發(fā)電機(jī)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐，提高了系統(tǒng)的整體效率。大多數(shù)熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用余熱鍋爐。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的初始溫度不斷提高，無(wú)補(bǔ)充燃燒的余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán)方法越來(lái)越多地被采用。聯(lián)合循環(huán)凈效率提高了1.49%。可見(jiàn)，新型聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐在降低物耗的基礎(chǔ)上提高了經(jīng)濟(jì)效益。[7]

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)蒸汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)為使用超臨界蒸汽參數(shù)，首先采用了超臨界余熱鍋爐，整體設(shè)計(jì)層雙層煙道臥式結(jié)構(gòu)，采用跨越上層煙道和下層煙道布置，自下而上，下層是熱水段，上層是過(guò)熱段，中間作為煙道隔板，中間用管徑連接。下層工作介質(zhì)質(zhì)量流量大，流動(dòng)阻力大，下層的工作介質(zhì)必須高于上管的工作介質(zhì)，可獲得余熱鍋爐的性能。

6.2 熱控組件故障排除

熱控元件故障會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真，影響設(shè)備整體運(yùn)行質(zhì)量，主要原因是熱控元件安裝不當(dāng)或質(zhì)量不足。尤其是FSSS、ETS等保護(hù)主機(jī)的部件需要特別注意，有必要時(shí)必須更換，因?yàn)橐坏┌l(fā)生故障，輔助設(shè)備會(huì)跳閘，影響整個(gè)發(fā)電機(jī)組的安全。要及時(shí)淘汰舊部件，保證部件的工作環(huán)境干凈整潔，避免其他影響部件壽命的環(huán)境因素。

6.3 提高熱控系統(tǒng)裝置的可靠運(yùn)行

首先，火力發(fā)電廠必須指定專(zhuān)門(mén)人員定期檢查，詳細(xì)了解廠家的零件損壞、維修進(jìn)度、設(shè)備更換、售后服務(wù)等。運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析方法，合理配置重點(diǎn)檢查項(xiàng)目。通過(guò)加強(qiáng)對(duì)事故和危害的反應(yīng)能力，確保設(shè)備的可靠運(yùn)行。

6.4 熱控系統(tǒng)的儀器運(yùn)行穩(wěn)定性

為提高熱控系統(tǒng)中電器的運(yùn)行可靠性，要在設(shè)計(jì)和安裝過(guò)程中采取隔離、接地、強(qiáng)弱電屏蔽等適當(dāng)?shù)目垢蓴_措施，來(lái)處理抗干擾維護(hù)困難情況。需要調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，例如控制熱控系統(tǒng)和輸入輸出設(shè)備的環(huán)境，隔離干擾路徑，同時(shí)消除干擾源。

6.5 熱控系統(tǒng)邏輯優(yōu)化

優(yōu)化熱控系統(tǒng)的邏輯主要有以下方面：改進(jìn)熱控制系統(tǒng)的邏輯;通過(guò)縮小范圍來(lái)使用基本的故障診斷功能;優(yōu)化熱控保護(hù)邏輯，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。這需要對(duì)熱控制系統(tǒng)的延遲和變化率保護(hù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)壞值信號(hào)抑制功能的改進(jìn)，可以通過(guò)縮小范圍來(lái)使用基本的故障診斷功能。電廠工作人員必須對(duì)設(shè)備合格率、設(shè)備損壞、設(shè)備更換、故障原因等設(shè)備統(tǒng)計(jì)臺(tái)賬進(jìn)行客觀分析和統(tǒng)計(jì)。[8]

7 結(jié)語(yǔ)

熱控系統(tǒng)是整個(gè)火電廠的核心技術(shù)，保證其穩(wěn)定運(yùn)行，降低成本是一項(xiàng)比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，不斷優(yōu)化研究火力發(fā)電廠熱電控制系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。因?yàn)檫@樣可以保證火力發(fā)電廠的工作質(zhì)量，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。本文主要分析了火力發(fā)電廠的主要問(wèn)題，其次分析了火電廠熱控失效的問(wèn)題，最后詳細(xì)列出了有效的優(yōu)化方法。隨著火力發(fā)電廠管理意識(shí)的增強(qiáng)，加強(qiáng)對(duì)熱控系統(tǒng)的定期維修和檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，確保系統(tǒng)保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，這樣才能保證系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，從而提高火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益，為社會(huì)發(fā)展提供優(yōu)質(zhì)的電力資源。

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