熱工自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)的技術(shù)要點(diǎn)研究

哈 達(dá)

（內(nèi)蒙古國(guó)華準(zhǔn)格爾發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異，我國(guó)工業(yè)化進(jìn)入快速發(fā)展期。在此過(guò)程中，資源消耗與環(huán)境污染的問(wèn)題也日益突出，特別是重工業(yè)城市環(huán)境壓力與日俱增。對(duì)此，節(jié)能減排不僅僅是一個(gè)社會(huì)普遍關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題，也應(yīng)該成為各行業(yè)發(fā)展過(guò)程中不可推卸的責(zé)任。其中，熱工自動(dòng)化控制作為一項(xiàng)新技術(shù)，對(duì)于火電機(jī)組的節(jié)能降耗具有重要促進(jìn)作用，順應(yīng)了新時(shí)期行業(yè)發(fā)展的環(huán)保要求[1]。然而，熱工自動(dòng)化設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，可能會(huì)受到來(lái)自諸多方面的多種因素的影響和干擾，引發(fā)故障。尤其是來(lái)自于管理系統(tǒng)方面，某些風(fēng)險(xiǎn)因素會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行可靠性和節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。對(duì)此，為了保障安全穩(wěn)定有效生產(chǎn)，避免安全事故的發(fā)生，提升設(shè)備的可靠性，本文著重探討熱工自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)的安全技術(shù)配置方法。

1 熱工自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)及其技術(shù)要點(diǎn)

熱工自動(dòng)化DCS管理系統(tǒng)是一種分布控制系統(tǒng)，相較于傳統(tǒng)的集中控制方式，DCS管理系統(tǒng)無(wú)疑更加靈活。該系統(tǒng)包括了若干個(gè)分控制系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)都可以獨(dú)立運(yùn)行并完成工作任務(wù)，而且能夠在運(yùn)行中保持彼此間互不干擾[2]。在此過(guò)程中，如果某一子系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也并不會(huì)影響其他子系統(tǒng)的穩(wěn)定有效運(yùn)行。

在DCS管理系統(tǒng)中，核心部分為數(shù)據(jù)采集模塊。借助數(shù)學(xué)建模及算法，對(duì)所采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，得出DCS可識(shí)別數(shù)據(jù)，之后工作人員根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所傳回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行成像分析，以此來(lái)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)DCS運(yùn)行的實(shí)時(shí)狀況。其間，一旦熱工自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，系統(tǒng)能夠及時(shí)報(bào)錯(cuò)并給出正確的處理方案，以此來(lái)保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，減少損失并提高工作效率。

談及DCS管理系統(tǒng)，就不得不提與之相關(guān)聯(lián)的MCS和FSSS。其中，MCS屬于系統(tǒng)自備的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其工作原理類(lèi)似于天氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)空氣濕度、溫度、風(fēng)力、風(fēng)向等。除了監(jiān)測(cè)環(huán)境條件，還能夠圍繞DCS所需的工作標(biāo)準(zhǔn)條件去實(shí)施針對(duì)性調(diào)節(jié)[3]。舉例來(lái)講，當(dāng)風(fēng)力較大的情況下，會(huì)導(dǎo)致DCS運(yùn)行阻力變大，在這種情況下MCS能夠創(chuàng)建更加適應(yīng)的運(yùn)行環(huán)境，保障系統(tǒng)穩(wěn)定有效運(yùn)行。FSSS屬于系統(tǒng)自備的報(bào)警系統(tǒng)，通過(guò)采集和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析和判斷DCS管理系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境是否處于良好狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生故障后，F(xiàn)SSS能夠做出精準(zhǔn)分析，找出發(fā)生故障的對(duì)應(yīng)子系統(tǒng)，縮小排查的區(qū)域范圍，然后向工作人員發(fā)送提醒警報(bào)。

除此之外，儀表智能管理軟件可以實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)智能傳感器間的通信連接，完成在線遠(yuǎn)程組態(tài)的同時(shí)，還能夠進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。由于具有自動(dòng)標(biāo)定功能，精度也更有保障。通過(guò)對(duì)工作中各類(lèi)誤差的計(jì)算，生成標(biāo)定曲線及報(bào)告[4]。與此同時(shí)，對(duì)儀表運(yùn)行過(guò)程中的綜合狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤并實(shí)時(shí)記錄，比如檢測(cè)是否發(fā)生掉電、取壓管路堵塞、零位漂移等情況。

閥門(mén)智能管理軟件支持智能閥門(mén)的實(shí)現(xiàn)，開(kāi)展在線組態(tài)與調(diào)試，自動(dòng)標(biāo)定以及開(kāi)度階躍測(cè)試等工作。全面檢測(cè)與評(píng)估智能閥門(mén)的工作狀態(tài)及性能狀況，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是否有卡澀和閥門(mén)芯是否有磨損等情況。通過(guò)檢測(cè)評(píng)估，有效支持預(yù)測(cè)性維護(hù)工作的實(shí)施。

轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備狀態(tài)智能管理軟件主要是用來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)重要轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。其中，針對(duì)給水泵、送風(fēng)機(jī)等，可采用振動(dòng)及電機(jī)診斷等多種技術(shù)來(lái)實(shí)施檢測(cè)，監(jiān)測(cè)設(shè)備是否有基礎(chǔ)松動(dòng)、軸承磨損以及平衡不佳等情況。識(shí)別故障隱患并向工作人員發(fā)出警報(bào)，為停機(jī)檢修提供依據(jù)與幫助，使隱患在未擴(kuò)大前便得以消除。

智能化報(bào)警軟件主要是用以處理和發(fā)送故障報(bào)警信息，通過(guò)對(duì)報(bào)警信息的收集、統(tǒng)計(jì)、分析及預(yù)測(cè)等，對(duì)機(jī)組運(yùn)行的整體狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)控，做出精準(zhǔn)分析和判斷，為工作人員日常檢修與維護(hù)工作等提供指導(dǎo)。

2 設(shè)計(jì)思路

為保障熱工自動(dòng)化設(shè)備的管理系統(tǒng)功能穩(wěn)定運(yùn)行，需要具備科學(xué)的設(shè)計(jì)思路，特別是要遵循自動(dòng)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)，強(qiáng)化整個(gè)管理系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。歸納起來(lái)，主要有以下三方面。

（1）整個(gè)循環(huán)水工藝系統(tǒng)的控制。除了LED顯示工控機(jī)，PLC構(gòu)成的自動(dòng)控制系統(tǒng)同樣必不可少。具體來(lái)講，針對(duì)每臺(tái)泵配置一套PLC設(shè)備，在完成設(shè)備的程序組態(tài)、邏輯優(yōu)化以及參數(shù)修正之后，能夠?qū)λ敵鲂畔⑦M(jìn)行掃描、處理、運(yùn)算、輸出等，滿(mǎn)足控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作要求[5]。另外，工作人員通過(guò)工作站與PLC設(shè)備進(jìn)行通信，結(jié)合數(shù)據(jù)反饋和分析，來(lái)監(jiān)視并控制循環(huán)水系統(tǒng)。

（2）PLC控制系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。熱工自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)的主要功能就是控制和調(diào)整生產(chǎn)過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)，以此保障系統(tǒng)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，確保安全生產(chǎn)。具體來(lái)講，第一，在數(shù)據(jù)方面，應(yīng)具備數(shù)據(jù)的采集與處理功能；第二，在顯示方面，要確保工藝流程、測(cè)量參數(shù)、控制對(duì)象狀態(tài)（參數(shù)）都能夠在LED畫(huà)面中顯示出來(lái)；第三，在記錄方面，能完成趨勢(shì)的記錄、報(bào)警及工作日志的打印等；第四，在其他方面，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與檢索、液位自調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程手動(dòng)單操等功能。

（3）設(shè)備選型及相關(guān)問(wèn)題。為保障系統(tǒng)供電的穩(wěn)定可靠，可配置雙路電源供電。廠用電提供兩路220 V單相二線制50 Hz的交流電，同時(shí)配置雙路電源切換裝置，以此確保在生產(chǎn)過(guò)程中能夠根據(jù)實(shí)際需要來(lái)切換電源。

3 系統(tǒng)常見(jiàn)故障的診斷分析與防范措施

3.1 診斷方法

熱工自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)的穩(wěn)定有效運(yùn)行尤為關(guān)鍵，直接影響電廠設(shè)備的安全運(yùn)行及生產(chǎn)任務(wù)的達(dá)成等。為確保熱工自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)有效運(yùn)行，就必須要保證系統(tǒng)各部件的穩(wěn)定可靠。對(duì)此，建立與完善監(jiān)控系統(tǒng)是極為必要的，既能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在隱患，也能夠精準(zhǔn)判斷故障情況并發(fā)出指令等，可在故障發(fā)生前有效預(yù)測(cè)，在故障發(fā)生后精準(zhǔn)診斷。要密切關(guān)注易發(fā)生故障的部件，如火焰檢測(cè)裝置、熱電阻與限位開(kāi)關(guān)、風(fēng)機(jī)振動(dòng)探頭以及線路故障等，當(dāng)然也需要注意因維護(hù)與檢修不當(dāng)而導(dǎo)致故障發(fā)生的人為因素[6]。

3.2 原因分析

影響熱工自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)可靠性的因素有很多。舉例來(lái)講，設(shè)計(jì)與設(shè)備選型不合理，基建安裝與調(diào)試不規(guī)范，檢修與維護(hù)不到位等，都可能會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，導(dǎo)致控制邏輯發(fā)生錯(cuò)誤或直接引發(fā)故障。除此之外，控制邏輯的合理性、連鎖信號(hào)定值與延遲時(shí)間設(shè)置、工作人員技能素養(yǎng)不足等使得保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)作進(jìn)而引發(fā)機(jī)組跳閘事件時(shí)有發(fā)生，也是不容忽視的重要原因。

3.3 防范措施

為盡可能地保障熱工自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，就必須要采取行之有效的防范措施，以盡可能地消除安全隱患，減少故障發(fā)生幾率。歸納來(lái)講，至少有以下五個(gè)方面：①工作人員要不斷強(qiáng)化自身的工作技能水平和綜合素養(yǎng)，更具崗位勝任力，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并切實(shí)消除系統(tǒng)中的安全隱患及故障，做到有效地分析、排查與整改，得出故障發(fā)生的原因，總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新工作方法，維護(hù)系統(tǒng)安全有效運(yùn)行。②要制定并落實(shí)嚴(yán)格的規(guī)章制度，同時(shí)能夠根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐及生產(chǎn)需求，做到與時(shí)俱進(jìn)、不斷完善，要建立健全人才培訓(xùn)、考核及晉升機(jī)制等，全面提高職工的技能水平、職業(yè)素養(yǎng)。③要根據(jù)本廠配置情況以及實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的具體情況，制定應(yīng)急預(yù)案，生成有效的解決辦法，確保在事故發(fā)生后能夠有效應(yīng)對(duì)，將損失和影響降到最低，做到風(fēng)險(xiǎn)可控。④要制定并完善DCS故障發(fā)生后的應(yīng)急處理措施，加強(qiáng)安全對(duì)策的研發(fā)，生成切實(shí)可行的方法策略。⑤要定期組織開(kāi)展系列專(zhuān)題研討會(huì)，邀請(qǐng)專(zhuān)家或行業(yè)好手，分享技能方法及工作經(jīng)驗(yàn)等，在加強(qiáng)技術(shù)交流，提高技能水平的同時(shí)，營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，基于彼此的激勵(lì)與帶動(dòng)，強(qiáng)化職業(yè)精神。如此一來(lái)，既提高了技能水平，也提升了職業(yè)素養(yǎng)。

4 系統(tǒng)優(yōu)化改造的發(fā)展展望

我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，加上社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，需要有大量的電力去為強(qiáng)化電力供應(yīng)保障，必須要建設(shè)并完善供應(yīng)系統(tǒng)，而熱工自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)建設(shè)不可或缺。系統(tǒng)優(yōu)化的根本思路和方法，就是精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)并切實(shí)消除系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題。比如在設(shè)備正式投入生產(chǎn)使用前，就需要做好試用監(jiān)控，結(jié)合數(shù)據(jù)的調(diào)查分析，進(jìn)行合理調(diào)試等，確保所監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)真實(shí)有效，始終處于標(biāo)準(zhǔn)可控的范圍之內(nèi)，以此來(lái)消除隱患、避免各類(lèi)危險(xiǎn)事件的發(fā)生，減少不必要損失并保障安全生產(chǎn)[7]。另外，熱工自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)的完善，根本上還需要在技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用上用心思、下功夫。其中，特別是在自動(dòng)化技術(shù)方面，應(yīng)積極求突破、謀發(fā)展。

正如上文所述，DCS發(fā)生故障的影響較大，同時(shí)引發(fā)該故障的原因有很多，如何及時(shí)排查并修整是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。其中，為保障DCS控制器的正常通信，提升抗干擾性很重要。影響或決定抗干擾性的因素也有很多，比如外觀設(shè)計(jì)上是否合理，內(nèi)在構(gòu)造上是否科學(xué)以及是否采用雙絞線設(shè)計(jì)等。通過(guò)優(yōu)化改造，減少磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)的干擾，同時(shí)基于信號(hào)保護(hù)器的作用，有效屏蔽靜電的干擾等。另外，在DCS使用過(guò)程中，零部件是否完整以及功能是否良好等也是影響系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵要素。在日常生產(chǎn)過(guò)程中，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)零部件的檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、維修或更換那些出現(xiàn)損壞的部件，排查與消除隱患，防止安全事故發(fā)生。除了關(guān)注硬件狀況，也要注重軟件環(huán)境的優(yōu)化改造。具體來(lái)講，要謹(jǐn)慎選擇DCS服務(wù)器，特別要考慮信息存儲(chǔ)的問(wèn)題。一旦服務(wù)器讀取硬盤(pán)時(shí)間變長(zhǎng)，說(shuō)明硬盤(pán)中存儲(chǔ)的各類(lèi)數(shù)據(jù)以及垃圾信息過(guò)多，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定程度后，勢(shì)必會(huì)對(duì)硬盤(pán)造成損害，容易出現(xiàn)服務(wù)器卡死等情況。[8]對(duì)此，在DCS運(yùn)行的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)與管理，掌握數(shù)據(jù)的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際工作需要來(lái)處理，避免安全事故發(fā)生。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在新時(shí)期科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代背景下，熱工自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)越發(fā)復(fù)雜龐大，如何確保安全平穩(wěn)運(yùn)行尤為關(guān)鍵，而這也是實(shí)踐工作中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。對(duì)此，要深入了解熱工自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)的技術(shù)要點(diǎn)，同時(shí)積極推行典型化的設(shè)計(jì)方法，做好故障診斷并優(yōu)化防范措施。既要做好設(shè)備與技術(shù)更新，也要加強(qiáng)人才素養(yǎng)，落實(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定以及安全生產(chǎn)的保障措施。■