火電廠熱工儀表自動化技術的應用與發展

崔金環

（梅河口市阜康熱電有限責任公司，吉林 梅河口 135000）

0 引 言

儀表自動化技術的應用是當前工業現代化發展的重要表現，隨著經濟和科技的不斷發展，更多新技術的投入為工業生產和發展帶來了更為科學、高效的發展前景。當前，自控儀表系統逐步成熟，應用也越來越廣泛。通過宏觀認知自控儀表系統，以及分析火電廠熱工儀表自動化技術的具體應用，可提高生產工藝水平，保證生產安全性與穩定性，做到科學分析其未來發展趨勢。

1 自控儀表系統分析

自控儀表系統即為自動化儀表系統，是由多個自動化元件構成，綜合應用多項自動化技術且具有較完善功能的系統。隨著科學技術的發展，自控儀表系統得到進一步發展應用，成為工業生產檢測和監控的重要工藝。由于其工作環境的特殊性，自控儀表系統在應用過程中經常會受到電磁、機械、化學、光線和射線輻射等各種因素的干擾，導致工作效果大打折扣，甚至損害儀表。因此，在自控儀表應用中，防干擾準備工作不容忽視[1]，具體操作要點如下：

（1）優化供電電源，防止電流干擾。自控儀表系統的應用實踐證明，其故障原因多半是供電電源出現問題。對供電電源進行優化，具體是對電源的輸入和輸出部分安裝瞬變電壓抑制器，不僅能夠有效防止高頻干擾或共模干擾對儀表造成的影響還可以有效優化電源品質，減少因意外斷電造成的影響。

（2）確保電纜屏蔽層質量，防止信號線路中的干擾。電纜屏蔽層能夠有效減少電磁干擾，從而消除靜電感應現象對儀表的干擾。同時，在電纜屏蔽層的基礎上可借助絕緣層，形成電纜的雙側屏蔽，從而有效防止信號線路中的電磁干擾，保障系統的穩定性。

（3）選擇合理的接地方式。對自控儀表而言，這是最有效的防干擾策略。常見的接地方式有三種：單獨設置接地極；在設置接地極的同時與電力系統相連；利用電力系統的接地極。這三種方式，客觀上沒有明確的優劣，應根據工程需要和儀表環境、實際、安裝以及使用等各環節綜合考慮的結果，并結合實際條件選取。

2 火電廠熱工儀表自動化技術的內容與特征

2.1 火電廠熱工儀表自動化技術的內容

火電廠熱工儀表通常以程序控制、管路和儀表等主要設備為基礎，利用電纜對設備進行連接，進而形成科學的回路或系統。熱工儀表的自動化技術則主要指智能化器械儀表與熱能工程控制理論以及電子計算機技術相結合形成的綜合性技術應用[2]。

應用火電廠熱工儀表自動化技術能夠對火電廠的熱能電力參數進行有效的檢測和監控，達到減少生產事故與提高經濟效益的效果。在火電廠應用自動化技術可以監控蒸汽、汽機、電氣設備及其他相應設備的運行，確保火電廠在自動化條件下安全正常生產。同時，通過熱工儀表自動化技術的應用，科學充分地完成對各個設備的檢測與調節，實現對設備的可靠利用，保障了生產的安全性和穩定性。

2.2 火電廠熱工儀表自動化技術的特征

火電廠熱工儀表自動化技術服務于生產工藝，在了解其概念和內涵的基礎上，把握其特征，有助于實現火電廠的高效生產。

火電廠熱工儀表自動化技術的特征主要包括：（1）高新化，電子計算機信息技術、數控技術以及熱能工程技術等多種高新技術相互融合構成熱工儀表自動化技術，其應用對火電廠的正常生產活動有著舉足輕重的作用，同時也是工業發展與時俱進的體現，是應用發展中的新興特征；（2）智能化，隨著電子信息與計算機科學技術的不斷發展，火電廠的熱工儀表設備基本實現智能化的檢測和控制，設備的智能化有效提升了生產效率，智能化的生產檢測更是保障了生產的安全性和穩定性；（3）管理科學化，在技術不斷發展的背景下，火電廠在生產實踐中更多地借助先進的電子和計算機管理技術，建立科學的監測和預警智能化機制，不僅解放生產力，也極大程度保證工作的精準性。

3 火電廠熱工儀表自動化技術在生產中的具體應用

火電技術的發展突出表現在生產工藝和技術上的提高。在生產實踐應用中，由于自動化系統具備較強的復雜性，需要充分重視自動化儀表在具體環節的應用。

3.1 安裝

（1）設備和表盤的安裝。在火電廠自動化熱工儀表安裝前，需要全面把握和深入熟悉儀表系統功能，注重對現場設備的清點和對各組成要素的單獨校驗。在確保設備無損后，還要對基本數據采集功能進行定制測試，只有在達到規范要求的基礎上，方可正式進入安裝程序。安裝前的測試與校驗，是及時發現問題的有效方式，在明確問題來源后，必須做到迅速反應與改正，真正完成基礎設施方面的一次性成功安裝。

（2）管路和配線的鋪設與安裝。在管路鋪設環節，相關人員需明確復雜的管路分類，綜合考慮工程實際需要與施工現場的情況，選取合適的安裝方式，避免安裝后因各種問題出現復工現象。同時，在安裝時需考慮設備管道檢修與維護的可操作性，參照防干擾策略選取安裝地點，減少外部干擾對儀表的運行甚至對儀表本身造成不良影響。對儀表進行配線時，需保證各設備及配件的完整性和安全性，避免因安裝不到位引發線路損壞問題。

（3）管路和儀表的調試與校對。在整個儀表自動化系統安裝過程中，管路的吹掃和試壓是非常重要的組成部分。若管路和儀表的檢測不及時，會導致傳輸數據出現一定程度的失真，影響設備的正常運行，甚至干擾整個設備系統的聯動性。

3.2 試運行

在安裝完成后，開展試運行是火電廠熱工儀表自動化技術對自身進行檢測的重要階段和手段，是在系統完成安裝和校驗后，投入正式生產前的關鍵環節。一方面是對整個熱工系統的各單體組成部分進行單系統運行測試，并通過傳動設備在運行過程中的運轉情況完成對儀表數據值的檢測；另一方面則是在大型機組的運轉過程中進行儀表數據的檢測與完成對聯鎖系統的測試，保證熱工儀表的自動化技術在日后生產實踐中能夠充分發揮智能聯動作用，全面實現就地操作和遠程操作并行的模式。在進行聯合試運行過程中，必須保證各單體皆同時開啟試運行模式，確保每個細節的嚴肅化，并且在所有設備實現安全運行滿72小時后，方進行試運行成功的判斷，進而進行自動化熱工儀表的正式生產投入，提高火電廠生產效率，保障安全性和穩定性。

3.3 故障分析

火電廠熱工儀表自動化在實際應用中難免會出現故障，當故障發生時，通常需對各類數據進行反復檢測，結合具體測情況判斷故障原因。

（1）故障前后的分析。在進行熱工儀表的故障分析時，首先應比對儀表在故障前后顯示記錄的數據，且此對比研究需要建立在操作人員對儀表性能、系統設計和生產各方面都非常熟悉的基礎上，同時要確保儀表數據記錄的及時性與完整性。在故障前數據的檢測和記錄完成的基礎上，對其之后的運行數據進行詳細比對，確定故障原因，及時作出熱工儀表的調試或更換方案。其中，最突出的判斷依據是熱工儀表上的記錄曲線，正確曲線應是有序波動的，若曲線出現了無變化的死線，即無波動變化，可排除其他系統故障的可能性，確定是儀表系統自身的故障。

（2）故障參數的分析。火電廠熱工儀表自動化技術在應用到生產后，其運行參數具備有規律的波動變化，會形成有序的記錄曲線波動。當記錄曲線出現明顯非正常的較大變化，或者本是有序的曲線波動出現無序狀態，又或手動控制裝置出現無法啟的現象，結合儀表數據分析上述表現，便可準確判斷故障點。

（3）控制系統故障分析。在分析控制系統故障時，需結合生產實際和設備客觀情況進行數據基礎采集和深入分析。一方面確保智能化數據采集和測量的完整性和及時性；另一方面則要將儀表測量中出現的滯后性考慮到位。最重要的是要做到根據數據變化的特點，對故障原因及源頭進行有根據的分析和判斷，確定是儀表系統自身的故障或只是因生產操作造成的數據偏差。

在火電廠的熱工儀表自動化系統運行中，故障是不可避免的。面對故障，要做到從現場儀表系統和生產工藝操作系統兩個方面綜合分析，確定故障原因。

4 火電廠熱工儀表自動化技術的發展

4.1 火電廠熱工儀表技術的自動化綜合運用

由于火電廠的生產屬于具備技術密集與資產密集特點的過程，在熱工儀表自動化技術的未來發展中，必須實現對生產全過程的有效整體管控，即是完成所謂的技術綜合自動化運用。在未來的技術發展中，要通過對火電廠的廠級監控、過程控制與管理信息等數據的綜合分析、管理與應用，實現生產資源的優化配置，提高整體效益。

4.2 電氣熱工控制一體化

當前，國內火電行業普遍應用的熱工儀表自動化系統以現場總線控制系統為主。傳統的模擬量信號已經難以滿足技術人員對儀表的診斷、管理與維護要求，對實際應用效果有一定限制，在熱工儀表自動化技術的發展中，需要進一步加大對電氣熱工控制一體化的研發力度。不同于當前電氣控制與熱工控制系統獨立分開的狀況，電氣熱工控制一體化系統采用現場總線，能夠有效節省電纜，豐富信息，安裝與調試也更為便捷。

4.3 高性能化

當前，人機對話是影響國內火電廠熱工儀表自動化監控系統的運行效率和質量的重要因素。隨著現代火電技術研究中組態軟件的創新與應用，各種新概念與新功能的應用也日趨廣泛，如SCADA和實時數據庫。I/OSERVER、OPC等先進技術的應用，促使組態軟件在含義與功能等方面都有了根本轉變。現階段應用的火電廠熱工儀表自動化軟件多以PC、WinIntel結構為主，如HMI及相關控制軟件、流程控制軟件等，為熱工儀表的高性能化發展提供了必要的技術支撐。

5 結 論

結合當前發展需求，不難看出在火電廠生產和管理過程中，熱工儀表自動化技術的應用起著重要的作用，為企業的運營打下基礎，充分體現出電力生產技術的現代化發展趨勢。在全面分析自控儀表系統的基礎上，深入研究熱工儀表自動化技術的具體應用現狀與發展趨勢，并探索出熱工儀表自動化技術科學、智能與綜合的發展趨勢，為火電廠的生產和管理提供安全和高效的保障。