電廠熱工儀表自動化技術應用的研究與探析

李菲

摘要：熱工儀表具有穩定性強、適應能力強、自動化程度高等特點，文章分析了熱工儀表在電廠中的具體應用，探討了熱工儀表自動化現場故障。

關鍵詞：熱工儀表；自動化安裝；現場故障；電廠

0前言

火力發電廠在工作中主要使用鍋爐、汽輪機、發動機。電廠想要保證電站及電網的穩定運行就必須對鍋爐的蒸汽及汽輪機的用汽量進行控制，讓發電量與用電量在一定程度上面相等。外界環境的變化對于這些數據會造成一定影響，兩者間的反應時間上面存在較大差距。

現階段，我國電廠規模逐漸擴大，加強對熱工儀表自動化安裝與運行的研究具有十分現實的意義。

1熱工自動化系統現狀

我國電力工業在我國經濟發展這20年內也進行著飛快的變化，目前在世界上面也處于較高的水平，熱工自動化系統從原先的就地控制一直到現在的分散性系統（DCS）應用階段。

目前，國內的電廠紛紛進入到了市場競爭中，開始出現電廠與電網分開管理的局面，信息化建設在電廠的運行中使用更加普遍，將生產運作再一次提升到了一個更新的高度。電廠在實際的運轉過程中已經將單元機組與車間進行實時監控與管理的數字化系統，讓電廠的信息管理系統運行技術更加傾向于以經濟作為主要目標的市場經濟運行模式，在一定程度上面將企業在發電過程中的經濟成本進行了降低，提升了電廠對于生產過程中的管理水平，增加了在激烈的市場競爭中的生存能力。

2電廠熱工自動化理論

2.1電廠熱工自動化的概念

電廠熱工自動化是指電廠的生產設備參數在應用于電廠生產過程中的信息處理、自動控制、測量和自動保護、系統自動報警等操作時在無人參與的情況下，通過自動化儀表和自動控制裝置來完成相關操作的過程。電廠熱工自動化技術應用的范圍主要包括公用系統的自動化、主機的自動化和輔助設備的自動化，其主要功能包括實現設備參數的自動測量、實現設備參數的自動調節、實現生產設備順序控制、實現設備的自動保護、發電系統綜合自動化技術。熱工自動化技術可以保障熱工設備的安全，節省人力成本，提高運行效率。

2.2熱工自動化發展歷程

熱工自動化應用研究由來已久，1766年波爾佐諾夫就發明了鍋爐給水調節裝置，蒸汽機離心擺調速裝置在1784年由瓦特制作成功。20世紀50年代，我國電廠較多地采用母管制運行的方式，熱工自動化程度較低。到20世紀70年代，集中控制方式被引入熱工自動控制系統。直到1978年，才引入模擬組裝儀表和單回路調節裝置。20世紀70年代，DCS系統率先在國外被研制出來并應用到生產過程之中，

20世紀80年代我國開始引進并應用，DCS系統的廣泛應用在很大程度上提高了自動化水平。

3熱工自動化技術在電廠中的應用

3.1熱工自動化儀表系統

電廠的熱工儀表自動化技術可以有效地檢測和監控電廠的熱能電力參數，大大減少電廠生產事故，提高生產安全性。它應用熱能工程控制理論結合電子計算機技術和高智能型器械儀表，實現電廠熱工儀表的自動化。熱工儀表自動化系統既有智能化設備，又有高新化技術，主要是對鍋爐蒸汽設備及其他相應設備的運行進行控制，使得發電機組能在自動化條件下正常、安全運行。

3.2熱工自動化測量系統

熱工自動化測量系統由溫度的測量、壓力（真空）測量、流量測量、料位測量及液位測量等組成。溫度測量大多數采用熱電偶熱電阻的傳感器；壓力測量變送器原理為電阻電容檢測或位移檢測原理，傳感器為使用應變原理的彈簧管、膜片，數顯在二次儀表中居多。流量測量大多數采用利用差壓原理的標準節流件，少數采用渦輪流量計或齒輪流量計。料位測量以電容式或稱重式傳感器配4～20mA變送器測量，也有的用超聲波原理或浮子式進行測量。液位測量通常以壓差原理通過壓力補償機制測量為主。

3.3熱工自動化安全系統

電廠熱工自動化的安全系統與控制系統、警報系統等實物系統不同，它是一種無形的力量，在后臺保護著其他系統的正常運行以及操作人員的人身安全。在電廠的熱工保護、終端監控系統的動態監控、控制系統的安全運行以及所有安全技術的支持下，整個電廠熱工自動化設備的運行才能夠實現。因此，電廠的熱工自動化設備離不開安全系統的保障。

熱工自動化網絡服務系統

熱工自動化系統還使用網絡通訊服務器終端對電廠各個部門進行統一控制，各個生產部門可以與智能網絡終端相連，記錄和整理生產現場工作情況，并通過信息傳輸服務器連接至主控中心通訊端口，采用通用傳輸數據協議設計的通訊端口，有利于計算機設備的通用連接。先進的網絡隔離技術也被應用到電力熱工自動化系統中，可實現數據的分流下載，減少數據端口的重復傳輸。

3.4熱工自動化的DCS控制系統

大型發電企業以DCS系統應用為主流，熱工自動化系統可以實現對生產過程的全面監測，對煤渣卸載，燃料加注等過程進行輔助編程，通過車間中控網絡系統對故障進行實時監測，并于主控平臺上對蒸汽燃燒系統和能源供給系統進行及時停機操作，有效防止事故發生。目前熱工自動化在我國應用已達世界領先水平，電廠裝機控制“一鍵化”操作模式已在一些大型企業實現。

4熱工儀表自動化現場故障分析

4.1熱工儀表故障前后分析

在熱工儀表正常運行過程中，相關的操作人員需要對熱工儀表的生產工藝、性能、作用等進行詳細的了解，并將熱工系統正常運行數據詳細準確的記錄。當熱工自動化儀表發生故障時，首先應該分析機組生產原料變化以及機組負荷變化，然后對故障發生后相關數據進行記錄，并將其與儀表正常運行時的數據進行對比，從而根據數據差異性分析查處故障所在。在正常情況下，熱工自動化儀表運行數據變化為曲線，如果出現記錄為死線時，很有可能是由于儀表自身發生了故障。

4.2熱工自動化儀表故障參數分析

在熱工自動化儀表生產過程中，相關參數是不斷變化的，如果參數的記錄曲線變化較大，很可能是熱工自動化儀表自身出現故障，因此，常常將參數變化曲線作為儀表故障分析的主要依據。在熱工自動化儀表正常運行時，相關參數記錄曲線變化有序，而故障發生后曲線變化波動無序，并且也無法啟動手動控制裝置，這類故障主要是由于系統工藝造成的。如果DCS顯示儀表發生異常，可以利用現場檢查的方式對儀表數據進行觀測，如果相差值較大，很大原因是由于儀表系統自身出現故障。

總之，熱工自動化系統運行過程中，不可避免會產生故障，在故障發生時，需要對被測控對象、控制閥等特性變化特別重視。

結語

熱工自動化儀表是電廠正常運行的基礎，是實現現代化電力事業發展的前提。因此，在熱工儀表運行過程中，相關操作人員需要不斷總結經驗，做好儀表的安裝與配置優化，充分了解熱工儀表的工作原理，確保在故障發生時及時處理。