火電廠熱工自動控制應用中的問題與策略研究

楊劍 國家能源集團國神集團店塔電廠

火電廠是城市電力供應的主要場所，其電力生產時所用的自動控制系統，是提升電力資源生產效率的關鍵。但是由于自動化控制生產系統結構的復雜性，火電廠在應用自動控制技術時，還應重點排查各類系統故障，減少電力設備、生產裝置自動化控制風險，減少系統故障產生的損失。

一、火電廠熱工自動控制相關概念

火電廠自動化控制具體指相關電力企業，以“自動化控制技術”為核心，對火電廠電力生產、設備控制、燃料運輸等環節的自動化管理，是火電廠自動化建設的基礎?；谧詣踊刂萍夹g，火電廠能夠對現有的生產設備、電力設備進行自動化管理與保護，構建更為智能、高效的自動化控制系統[1]。從而減少火電廠生產活動中的人力成本，減少風險事故的發生，保障火電廠電力資源生產質量。同時可通過自動化設備保護功能，增強火電廠設備運行安全性、可靠性，促進火電廠現代化發展。但隨著火電廠自動化水平的不斷提高，火電廠內部控制系統設計愈發復雜，自動化控制難度增加，導致火電廠自動化控制過程中存在較多現實性問題，阻礙著火電廠控制體系的進一步完善。

二、火電廠熱工自動控制應用中的問題

（一）控制元件問題

通常情況下，火電廠自動化控制系統中，流量、壓力、溫度、電磁閥等相關控制元件會伴有明顯的老化、質量問題。這些問題的產生會誘發一系列自動控制系統故障，使系統控制靈敏度減弱、設備參數或信息識別效率降低。甚至在火電廠電力資源生產中，促使自動控制系統內部結構中發出錯誤信號，給出不符合生產要求的指令，引起系統故障，如跳閘、其他安全生產風險。據了解，火電廠自動化控制系統中，控制元件引起的問題較多，故障風險概率大，嚴重影響著火電廠生產效率的提升。

（二）DCS系統問題

火電廠DCS系統運行期間，同樣存在較多軟件、硬件問題，具體體現在火電廠自動化控制系統內CCS、BMS等控制點上。在DCS問題產生后，為確保自動化控制設備的安全性，需及時停止運行，以此控制故障引起的經濟損失、安全風險。比如在火電廠DSC系統運行時，若因軟件、硬件問題導致電力生產中限流保護不到位，則會使火電廠自動化控制系統穩定性減弱，輸出電路、輸入電路短路風險加劇，繼而容易引起網絡童心故障，使系統無法遠程控制相關生產元件[2]。另外，火電廠DCS軟件設計中，若自動化裝置設定值、運行速度等參數不合理，同樣會對火電廠自動化控制系統產生不利影響，使其無法穩定運行。

（三）通信干擾問題

火電廠自動化控制體系中，備用電源、電子設備接地問題會對自動控制系統通信模塊造成干擾，使對講機、手機或其他通信終端信號連接不暢。具體來說，隨著火電廠電力設備功率的增加，自動化控制系統內的通信干擾問題愈發嚴重，并且會直接導致系統運行受阻，出現停機故障。對此，相關人員需嚴格控制大功率電子通信設施的使用，持續分析增強系統元件抗干擾性的方法，借此維護系統通信的穩定性。

三、火電廠熱工自動控制應用的解決策略

（一）增強DCS系統運行的可靠性

首先，選擇穩定性強、結構設計完善的控制元件。為滿足當前階段火電廠自動化控制系統相關要求，在應用自動控制技術時，應通過控制元件質量的把控，降低火電廠熱工控制元件故障率。所以，相關人員應結合火電廠自動化控制系統設計方案、電力資源生產需求，科學選擇參數適宜、匹配度高的控制元件。

其次，為避免火電廠自動化控制系統通信故障，使用輸出執行裝置、數據測量器、傳感器時，應選擇抗干擾類設備。避免火電廠電力供應過程中，因信號測量不準確而出現通信問題。此外，相關人員還需增強自控設備的抗干擾性，智能監控設備通信信號，若存在信號跳變，需盡快定位故障點，發出警報。最后，設計火電廠自動控制系統時，可在通信電纜處增加屏蔽裝置，強化控制設備本身的抗干擾能力。

（二）改進火電廠自動控制方案

為發揮自動控制技術應用價值，火電廠在設計自動化控制系統時，應結合火電廠電力資源生產特點，靈活設置自動控制設備[3]。首先，在火電廠燃料運輸環節，設計子系統，從而利用子系統的組合作用，自動控制燃料量，消除、減少裝置內的燃料。使火電廠自動控制系統運行時，燃料量調整更為靈活，避免燃料量數據異常影響火電廠蒸汽蒸發量、內壓等參數，預防設備故障，有效解決火電廠自動控制系統存在的控制問題。

其次，選擇恰當的電子器件、電氣設備優化自動化控制系統設計，靈活控制鍋爐蒸汽量、送風及送水量，使電力資源生產中燃料能夠順利燃燒，確?；痣姀S電力供應的穩定性。在此過程中，相關人員應用自動化控制技術時，還應加強系統保護，重視燃燒裝置、溫度控制裝置的自動化調節，以及鍋爐超壓、溫度變化期間的自動保護。使火電廠自控系統可以依據生產參數的變化，及時采取應急處理措施，維持穩定、可靠、安全的工況。最后，積極促進自動控制技術與發電機組的融合，用以提高機組安全性，構建有效的保護裝置。

（三）優化自動控制系統設計

優化火電自動控制系統時，相關企業應結合火電廠電力資源生產實際、設備調控模式，從電力供應多個環節入手，完善火電廠生產設備的控制方案。首先，以“提升電力資源生產效率”為方向，分析火電廠生產設備調控需求，針對性設置自動化控制保護設備，保證系統軟件設計、硬件設計質量。為火電廠自動控制系統穩定運行創造有利條件，使其能夠借助電流、設備運行參數的優化，減少電流供應、輸送過程中的安全風險，落實系統自動化控制裝置保護方案[4]。

其次，加強火電廠生產設備維護與保養，引進先進自動化控制儀器，使其在運行中自動檢測生產設備，定期排查設備故障，制定完善的設備檢修、保養方案。進一步規范火電廠自動控制流程，改進生產條件，為電力資源生產打造良好環境。比如通過設置自動化檢測儀器，記錄分析區域內通風交換系統，可靈活控制設備溫度，避免因設備溫度過高而引起一系列的安全風險，增強火電廠電力資源生產的安全性。最后，以“安全生產”為方向，增設自動化安全控制模塊，使系統能夠將安全作為生產基礎，可以根據常見火電廠生產安全風險因子，調控系統內部的設備。

（四）重視I/0故障風險的排查

通常情況下，火電廠自動控制技術在應用時，同樣會存在I/0故障，而系統內的I/0故障類型多為“通道型”“接口型”故障。為解決I/0故障問題，系統運維管理人員需要根據故障類型，分析問題產生的原因、尋找其規律，繼而在自動控制系統排查I/0故障。具體來說，相關人員應針對火電廠自動控制系統結構、功能設計，匯總I/0故障信息，構建數據庫，分類存儲I/0故障問題的相關資料、處理信息。便于系統在運行過程中，依據數據庫內提供的I/0故障信息，針對性的處理該問題。

在此期間，火電廠自動控制系統可基于數據庫、大數據分析技術，自動化處理I/0故障數據，并根據該故障與火電廠電力資源生產活動的關聯，分析故障原因、風險因子，全面分析I/0故障的處理方案。同時在系統維護、保養過程中，使運維人員及時按照系統提供的方案，對相關運行參數進行設置，促進火電廠自動控制系統內部數據的深層加工，使其可以在I/0故障產生后，差異化制定故障處理方案，迅速定位故障點，且對故障問題進行定性，減少I/0故障對火電廠電力供應造成的不利影響。提升火電廠自控系統I/0故障處理效率，為火電廠電力資源安全生產目標的實現打好基礎。

（五）加強火電廠熱工儀表檢查

為減少火電廠熱工自動控制問題，還應加強熱工儀表的檢查工作，如液位控制儀表、溫度測控儀表、流量測控儀表。首先，火電廠熱工儀表中，用于自動控制的也為控制儀表是影響電力安全生產的重要組件。儀表運行中，給水流量、混合燃料、出口流量等參數均會使火電廠鍋爐液位產生改變。但鍋爐蒸汽流量過高時，液位控制儀表會存在水位數值不準確的情況，使火電廠生產操作出現嚴重誤差。因此，需實時檢測儀表液位控制系統，記錄、測量其運行期間的波動值，對比分析鍋爐安全性，推算準確的液位值。

其次，流量測控儀表。該設備的主要控制主體為火電廠生產系統中的汽、水，但自動控制系統內的壓力值、操作因素、泵流量等問題會使儀表數值存在誤差。所以在檢查流量測控儀表時，應重視調節閥的檢驗，確保其在電力生產中能夠穩定操作，且定時輸送流量信號。最后，溫度測控儀表。對于火電廠熱工自動控制系統，溫度測控儀表在具體應用時，熱電偶、電阻、系統的補償導線會使儀表伴有“失靈”情況，繼而使得儀表值波動較大，并存在極值問題。在定位儀表故障時，檢查人員可按照儀表調節閥的輸出信號、輸入信號判斷可能存在的設備故障，如定位器故障、膜頭故障，隨后采取對應的處理措施。

四、結語

綜上所述，為在自動化控制技術應用中，優化火電廠控制系統整體設計，減少系統自動化控制中的信號干擾、控制元件問題。相關企業應重視信號干擾風險的防范，持續增強火電廠DCS系統可靠性，針對性的處理各類故障風險，完善火電廠自動化控制體系，提升火電廠電力資源生產效率。借此推進電力生產的現代化建設，夯實火電廠安全生產基礎。