火電廠熱工自動化的安全系統研究

摘要：火電廠作為我國發電行業中的一個主要組成部分，在電廠中有著舉足輕重的作用。實現火電廠熱工自動化，不僅是火電廠安全且穩定運行的保障，同時也是提高其運行質量與效率的主要途徑。為了推動火電廠自動化技術的發展，不斷升級其安全系統，為社會經濟發展提供更為充足的電力支持。下面文章就火電廠熱工自動化安全系統的重要性進行分析，結合以往的實踐經驗以及技術積累，深入研究和分析火電廠熱工自動化系統。

關鍵詞：火電廠；安全系統；熱工自動化；建設

隨著科學技術的不斷進步，人們生活水平的不斷提升，我國火電廠熱工自動化技術也取得了相應的發展，同時社會對電力的要求也越來越高。在這種形勢下，不僅火電廠的安全運行變得尤為重要，同時其熱工自動化安全系統的高質量和高效率的運行也變得越來越重要。下面文章就熱工自動化安全系統的重要性進行分析，基于對其的分析，結合筆者多年的工作經驗與技術積累，就熱工自動化安全系統進行詳細地分析與探討，望通過本文內容的研究，可使火電廠的運行更為安全和高效，從而為社會電力的發展提供一個有力的支持。

1.火電廠熱工自動化安全系統的重要性

該系統是基于人性化原則來進行設計的，不僅是確保電網正常運行、操作人員的生命安全以及機組安全生產的一個重要保障，同時也是電力運行的關鍵所在。火電廠的發展在很大程度上主要取決于熱工自動化安全系統的科學性以及先進性，通過安全系統來實時監控火電廠內的操作過程與生產過程，使其可自動保護電廠在運行與操作過程中設備、人員的安全，迅速將故障的根源找出來，并提供相應的解決途徑，從而確保生產不間斷、安全且順利的進行，為火電廠可持續發展提供堅實的技術基礎。

隨著科技的發展，近年來，熱工自動化安全系統也取得了一定的發展，而這也使得熱工自動化在自動控制、故障定位以及設計保護等方面有了一個更加安全的保護傘。從上述內容的闡述，我們可以看出火電廠熱工自動化安全系統不僅是其他系統安全、正常運行的前提，同時也是火電廠穩定、安全生產的一個重要保障。

2.火電廠熱工自動化安全系統的發展

我國火電廠熱工自動化安全系統主要經歷了三個發展階段，如下：

2.1.低級階段

該階段主要在20世紀80年代這一時期，其特征主要是以報警為主，關于跳閘保護項目方面的內容較少，在處理事故與故障時，著重強調的是人的作用，一般由運行人員來處理事故與故障。該階段的熱工技術較為落后、電網的容量比較小、可靠性低、參數變化慢且機組容量小。

2.2.適應大機組發展階段

在 20世紀90年代的時候，我國電力行業開始進入到了大機組和大電網時期，其熱工技術也得到了快速的發展。在這種形勢下，出現了一種新的設計理念，其主要表現在以下幾個方面：第一，將保護設備、人身和電網為第一作為其安全指導思想。第二，在設計、調試和選型上充分體現出了人的能動性，在處理事故和故障時，主要利用的是熱工保護技術，而運行人員則主要起著輔助的作用。

在該階段，因汽輪機不能及時降低負荷，汽溫與汽壓的急劇下降，造成蒸汽帶水，使汽輪機與管道容易受到水的沖擊，在這種降負荷的過程中，使得電廠處于一種低負荷運行狀態，很容易出現汽輪機脹差或者產生較大的熱應力等，這些事故在該階段是較為常見的。

2.3.完善化發展階段

隨著熱工自動化安全理念的深入，以及熱工自動化安全配置的不斷引進，近年來，火電廠在運行和發展過程中，設備損壞與人身傷害等事故開始大幅度減少，為了使其更好地適應時代發展的需求，在客觀上要求熱工技術需要進一步完善，即在原有的基礎上，加大熱工自動化安全系統的構建，在確保設備、人身和電網的安全下，盡量減少誤動，從而使機組獲得更大的發電經濟效益。

3.熱工自動化安全系統應用的相關技術

3.1.DCS安全技術的地位與應用

DCS系統的高效且正常運行是確保火電廠設備以及機組有序、穩定運行的一個重要前提。構建與發展DCS系統應針對兩個方面的內容：第一，提高DCS系統安全技術的穩定性和可靠性，即提高對機組和設備的監控能力，提高其處理故障和事故的能力；第二，科學配置DCS系統的后備監控設施，有效緩沖DCS故障，減少DCS故障對于正常運作與生產所造成的影響，通過較低的成本來處理安全事故，以此達到節約成本的目的。

3.2.FCS安全技術

盡管在火電廠熱工自動化安全區域內，DCS安全技術有著非常重要的作用，占領著主要的地位，但是該技術還是存在著一些不足，比如對于系統控制還存在著一定的局限性，造成系統的發揮與運行均在不同程度上存在著問題。對此，為了有效控制熱工自動化安全系統，實現系統的數字化通信，出現了一種新的安全技術，即FCS安全技術，該技術可有效克服DCS安全技術所存在的缺陷。

3.3.該系統為多元化且智能控制的系統

隨著電子數控技術以及計算機技術的快速發展，我國火電廠熱工自動化安全系統也開始向多極化和智能化的方向發展，出現了可操作性強、更為先進且更新的熱工自動化安全技術。

4.火電廠熱工自動安全系統中安全技術的改造

4.1.DCS系統以及其配套設施的改造

隨著DCS系統的應用和機組容量的不斷增大，DCS系統基本上覆蓋了安全系統的所有功能，對于熱工自動化的生產有著非常重要的作用，一旦該系統發生故障，就很容易造成機組的停運，甚者還會導致全廠的停運，引起一系列的安全事故，嚴重影響火電廠的整體運行。在目前這種形勢下，對于DCS系統的改造主要是在其系統中添加相應的報警裝置與監控裝置。此外，單元機組還應滿足以下配置標準：即主要的安全參數、機組跳閘和保護連鎖動作應該有二值或者三值等。

4.2.熱控儀表管路的安裝與完善

在火電廠運行和生產過程中，經常會出現儀表錯接、泄露和堵塞等相關問題，嚴重影響了火電廠熱工自動化的安全生產。針對這些問題，筆者認為應該對熱控儀表管路的安裝進行相應的改造，其改造途徑如下：第一，熱控儀表管路的安裝應該做到無堵塞、焊接口平滑、彎曲半徑一致、無漏焊以及滿足支架規范等，對成排所安裝的這些閥門儀表應該盡量做到方向一致、 高度統一以及方便操作等，此外，表管坡度應該滿足設計要求，對口不偏斜、敷設平整且管卡安全等；第二，壓力表、閥門以及溫度計的安裝應該盡量做到密封與緊固，在使用合金鋼材前，應對其進行專門的分析；第三，敞開的儀表管應該及時進行密封；第四，所采用的設備與管道應該為開孔的，同時還應采取相應的措施以防止雜物的落入。

4.3.RB功能的應用以及優化

為了確保機組供電的可靠性與準確性，單元機組的整體必須要具有相應的自動化水平，使單元機組不管是在正常工作的情況下，還是在比較特殊的情況下，仍舊可良好管控機組RB動作，確保機組的安全運行與不間斷運行。

在火電廠應該配置與完善下列幾種輔機的RB：即一次風機、給水泵、引風機、送風機等。對修改RB動作以后的主汽壓力進行定值回路的設置。同時還要重新進行階段性時間的設置，以此避免汽機調門的開啟。

4.4.一次調頻技術的應用與安全措施

在機組運行過程中，采用一次調頻技術來對其生產過程進行管理和控制，可確保電網頻率的安全性與穩定性。一次調頻能夠監視與控制電網頻率所發生的變化，安全調度電網，對于提高系統的整體頻率質量有著非常大的作用，同時還可提高其對功率發生變化的應對能力。

采用一次變頻技術的安全措施主要有以下幾點：第一，對一次調頻在進行負荷調整時所產生的汽輪機熱應力變化情況進行監視；第二，對一次調頻機組調節使用的范圍進行限制，以此避免其超過了調節極限。第三，限定一次調頻的中氣壓變化范圍。

4.5.熱工自動化基礎安全系統的建設

第一，設備的質量以及其可靠性是系統建設的前提。在選用設備時，應該重點判別設備以及其配套設施的性能與質量，選擇質量好且性能強的設施。在購買安全技術設備時，應對不同廠家所生產的產品進行比較，如廠家信譽、供貨以及其售后服務等，利用現代化電子技術全面升級火電廠內的網絡與設備設施，繼而確保熱工自動化安全系統安全且有序的運行。

第二，合理引進先進的配套設施。在合理選擇系統中所需的技術設備設施的同時，還應配備相應的先進技術，比如智能數控技術與光纖傳感技術等，以此來輔助安全系統的運行，使其能夠更好地發揮出作用，繼而提高安全系統保障性能。

第三，對安全系統的執行元件、傳感器以及測量元件進行改進。熱工自動化安全系統主要是由傳感器和與測量元件等所組成，對于一些和系統不匹配的這些元件，應該實施相應的改進，選擇質量好其性能強的元件，從而為熱工安全系統的運行提供最基本的保障。

參考文獻：

[1]王維平，郭順.智能控制及其在火電廠熱工自動化的應用[J].中國新技術新產品，2011，（18）：120-120.

[2] 謝長江.DCS系統在火電廠電氣控制方面的應用[J].北京電力高等專科學校學報（自然科學版），2012，29（9）：243.

作者簡介：張洪剛（1984-9），籍貫：山東省濰坊市；工作單位：山東電力建設第三工程公司；學歷：本科；職稱：助理工程師；研究方向：電廠熱控自動控制