自動化儀表在電力系統的應用

林芹芹

（山東海化集團有限公司熱力電力分公司，山東 濰坊 262700）

自動化儀表是電廠系統的一個關鍵部件，是現代火力發電廠的重要組成部分，包括管路、程控以及就地表計。盡管國內儀表的自動化降低了勞動密集程度，但仍提高了生產率，這是當前電力體系的一個關鍵問題。熱工儀表在蒸汽、高溫、高壓、高濕度、灰塵等復雜而漫長的環境中工作，要避免測量誤差，避免控制回路故障，提高描述系統實際運行狀態的準確性，其日常維護和調試就尤為重要。我國電廠規模不斷擴大，給我們的電力系統帶來巨大挑戰和機遇，加強研究熱工儀表的安裝和運行自動化程度的提高至關重要。

1 熱工儀表自動化技術概述

熱工儀表自動化是電廠整個運行系統的重要組成部分，用作控制熱工儀表和技術參數反饋。由傳感器、變送器和顯示單元組成，其工作方式是將傳感器與被檢測設備連接，通過變送器將檢測到的設備參數信號轉換處理，反饋到顯示器。接收到相關信號后，顯示器進行直觀顯示，從而簡化操作。

（1）熱工自動化技術綜述。近年來，隨著我國工業化的高速發展，工業生產體系的數量不斷擴大，單位內部控制參數發生了巨大變化，從而也增加了復雜性。為確保電力生產系統的可靠性、安全性和正常運行，在電力生產系統引入熱工儀表裝置發揮越來越重要的作用，這些儀器儀表用于對整個電力生產系統進行科學控制，特別是通過引進熱工自動技術。

一些工業企業正在開發軟件和功能，以自動化傳感、控制和系統集成，從而實現對生產系統的自動化監控、微調、保護和控制。此外，熱工過程的自動化允許實時監控生產系統的運行情況、操作參數等，有效控制設備、系統停機時間，及早發現設備和運行系統的潛在問題，應用自動化技術維護系統運行的穩定性和安全性，提供技術支持和安全性以提高企業生產力，避免經濟損失。

（2）熱工儀表自動化技術特點。當應用主要以智能、自動化和科學管理為特點的熱工儀表自動化技術時，熱工儀表可以充分發揮其在生產中的技術優勢，從而為熱工儀表自動化技術的廣泛應用提供重要保障。電力運行中熱工儀表自動化用于電廠的科學管理，利用理論分析和技術，獨特的學習功能和模塊從熱工儀表的功能、自動化等方面思考和模擬大腦，在運行模式下自動進行維修、檢測、報警和故障排除。集成技術應用程序，如人工智能、電子工程和自動化，有效減少儀表誤差，確保電力系統可靠運行，實現電力系統的自動化和高效監控，近年來推動了企業電子儀表、計算機自動化技術等的應用范圍，以實現系統的操作和管理。

2 基于熱工儀表自動化技術應用分析

（1）安裝熱工儀表表盤和相關設備。熱工儀表自動化技術及其系統復雜，首先，需要對儀器設備進行合理的選擇和訂制，以便能夠隨后安裝調試部分，確保儀表的自動運行，充分發揮其功能，并在安裝或使用儀表前，認真準備熱工儀表前期工作，熟悉解熱工儀表的操作和用途，以確保所有設備的平穩運行，并確保電氣設備的最佳運行。安裝儀表裝置前，操作人員必須檢查儀表的所有設備，以確保它們符合電廠運行系統的參數要求，仔細檢查現場安裝并確定每個設備的安裝和技術步驟，保證按照技術要求進行裝配工作，為儀表的后續工作做下良好的開始。

（2）安裝自動化熱工儀表管路敷設和配線。電力系統熱工儀表管路的敷設功能是儀表實際運行的重要組成部分，主要涉及機械、信號和敷設線路以及電，源、動力、吹掃與氣源管道等。在這些管路的實際安裝中，操作者必須按照實際操作，選擇適當的方法以確保一次安裝都完成。此外，在儀表的管路敷設過程中，要充分考慮到儀表后續維護和修理工作，要方便于以后儀表的檢修維護。同時，儀表安裝在合適位置，儀表自動化受到外部影響減小。安裝與儀表相關的電纜時，必須確保電纜、接線盒和儀表沒有損壞，以確保儀表的平穩運行。

（3）調試管路吹掃和儀表。當操作人員設置熱工儀表管路時，吹掃和儀表調試也是必要的步驟。如果在安裝過程中未執行特定的吹掃和儀表調試操作，則可能會降低電力生產數據的準確性，影響熱工儀表和相關設備的運行，并嚴重干擾設備的聯動。如果在熱工儀表要求下進行了具體的調試，會單獨調試熱工儀表運行，檢測和調控相應的數值和設備，從而使熱工儀表自動化沒有從技術和安裝中得到影響。

（4）管控電力系統。熱工儀表自動化較為先進，用于資源密集型或技術密集型企業的生產。為了利用儀器儀表自動化的優勢，各個生產主體必須提高技術發展和投資水平。在電力運營中，熱工儀表自動化技術的應用也使電力系統運行的科學控制成為可能。儀表自動化可以與其他技術相結合，實現電廠全過程、電力系統設備控制、過程控制、數據分析和電力企業的科學發展。

3 電力熱工自動化儀表運行中的關鍵點

（1）參數收集。熱工自動儀表的零部件之間相互聯系，當一個零部件發生問題時，其他零部件會受到影響，從而影響儀表的正常使用，并且在嚴重情況下可能導致生產系統故障。由于熱工自動化儀表系統結構極其復雜，因此，需要從工廠和制造商等類似來源收集和分析數據參數，以及注重儀表在日常應用中收集運行參數，以確保其正常運行。

（2）強化電力熱工儀表日常維護。其維護運行條件復雜，熱工工程儀表經常受到環境條件、振動和污染的影響。因此，在自動運行過程中，維護人員定期檢查自動儀表，檢查自動儀表的工作條件是否有很大差異，以避免高溫或高濕度條件下操作時間較長。如果自動儀表的運行條件過于潮濕，可能導致漏電或停機。如果自動儀表運行條件溫度過高，則在高溫下可能導致自動儀表容易損壞，從而導致設備運行中斷，并嚴重損壞自動儀表內部部件。此外，維修人員必須根據自動儀表的工作條件調整儀表技術，進一步提高自動儀表的可靠性和穩定性。

（3）熱工儀表日常校驗。為了確保熱工儀表的準確性，對熱工儀表的定期校驗必不可少。成熟的校驗系統對于確保熱工儀表與自動化儀表正常運行至關重要。只有完善熱工儀表校驗系統，其參數的準確性和自動運行效率才能得到保證。日常工作要考慮科學方法，開發高效的檢測校驗系統，確保熱工儀表正常運行。

4 電力熱工自動化儀表故障的原因

（1）人為因素。在熱工自動化儀表日常維護中，可能會存在不適當的操作。這些行為可能會影響熱工自動化儀表維護工作的質量，并影響儀表的正常使用狀態。當前，人為因素是設備自動化運行故障的主要原因。

（2）環境影響。在自動化儀表操作過程中，還有可能由于環境問題，對儀表設備造成影響，如設備周圍可能會出現潮濕的蒸汽和粉塵，儀表在高溫、高壓環境下工作，以及雨雪天氣對室外熱工儀表設備密封性的要求。

（3）振動問題。其不會直接導致儀表故障，但振動問題會引起其他的儀表缺陷發生，從而導致整個儀表設備出現問題，最終間接影響整個電廠運行系統。類似如儀表接線柱螺絲脫落、連接線松動、焊接處的裂開等的存在，這些都可能導致儀表設備出現故障。

（4）不可預見的因素。由于不可預見的因素而導致計量表失效的可能性很小，但很難控制，很難制定有效的預防措施和有針對性的維護措施。

5 熱工儀表自動化現場故障分析

（1）故障前后熱工儀表分析。在其正常運行期間，工作人員必須了解制造技術、性能、功能等，用于記錄熱工儀表的運行數據。在熱工儀表發生故障時，首先分析了生產材料的變化和機器負荷的變化。然后記錄，故障后的相關數據，并與熱工儀表設備正常運行時的數據進行比較，以根據數據差異分析故障部件。一般來說，熱工儀表的操作數據會變成曲線，如果是死線，熱工儀表本身很可能故障發生。

（2）儀表故障參數分析。在儀表生產過程中，相關參數發生變化，如果參數采集曲線變化較大，儀表本身很可能出現故障，因此參數曲線往往是儀表故障分析的主要依據。當熱工自動化儀表處于正常運行狀態時，曲線變化在相關參數中進行調節。維修人員應徹底調查儀表參數的變化，并記錄數據路徑，以確定故障原因，仔細分析儀表故障的原因，對問題進行故障排除，并制定有效的解決方案，盡量減少故障影響。儀器調試期間，維護人員必須確保準確掌握熱工自動化儀表的性能、功能和運行數據。這樣，故障區域就可以通過比較故障前、后的數據來定位。如果DCS 儀表出現異常時，可以通過現場檢查來觀察儀表數據，從而確定異常原因，但較大差異的主要原因在于儀表系統本身的故障。簡而言之，熱工自動化儀表運行中必然會出現故障，其中測量對象特性、控制閥等的變化特別注意。

（3）診斷故障。電廠運行中經常出現各種運行故障。在使用蒸汽、電、水分析和汽機設備時出現各種故障，其中儀表自動化技術完全可以充分發揮功能，及時處理故障情況，減少故障。采用熱工儀表自動化技術進行故障排除，可以在系統運行過程中自動捕獲其他設備和系統的故障消息。數據分析可以確定系統運行是否正常。對于潛在的錯誤或異常，自動化模塊會執行相應的異常分析，主要使用相關的內部算法、自動化技術等進行故障分析，為錯誤處理提供重要的參考。過去，在對電力系統進行故障排除時，大多數情況下，問題區域和故障原因很難判定。在這種情況下，很難處理故障。通過將熱工儀表自動化與模糊意識形態相結合，儀表自動化在故障診斷中的應用優勢變得越來越明顯。例如，一些電力公司采用自適應模糊控制器，將專家和技術人員的控制經驗與儀表自動化技術相結合。通過有效結合，可在故障時自動監控和分析熱能量參數，確保系統可靠運行。

6 電力熱工自動化儀表的維護

（1）改進熱工自動化儀表日常管理。熱工自動化儀表工作環境惡劣，振動、污染問題極其多見，為了提高熱工自動化儀表運行中的各項參數性能，定期巡檢儀表工作狀態，觀察儀表工作環境的變化，避免更長、更密集的溫度和濕度。操作環境中的高濕度可能導致儀器泄漏，高溫可能損壞設備中的部件和程序，導致儀表不能自動運行。熱工儀表維修人員通過了解各類儀表性能，選擇合適的儀表型號，提高了熱工儀表對生產環境的適應性，保證了生產系統的運行穩定性。此外，維修人員必須重視管理儀表設備，防止設備和部件丟失。

（2）根據常見故障采取有針對性的預防措施。防范人為因素的辦法主要是加強員工培訓，提高員工操作技術和業務水平，調整合適的熱工儀表維護人員。供電企業應通過合理的獎懲制度，提高員工工作熱情。主管監察員還必須進行日常監測，以確保儀表維護工作符合標準，并認真對待工作方式。儀表人員在日常維護中，應注意電纜外皮有無破損，是否造成短路，儀表進線口密封是否嚴密，并在必要時設置保護外殼，室外設備應做好雨天防進水措施，設備進線口的孔、洞等應密封完好。振動引起的測量誤差主要使緊固螺釘與墊圈相匹配，盡量選擇型號相匹配的熱工儀表。對于焊縫問題，應完成焊縫。更換電纜，并在未連接時重新連接。意外因素引起的問題可能使早期確定的維護措施變得困難。這就要求維護人員嚴格遵守操作程序，盡量減少由意外因素引起的問題。

（3）及時更新檢修記錄。熱工自動化儀表維護檢修工作必須記錄下來，應建立檢修記錄臺賬，檢修臺賬記錄應齊全、規范、數據正確，及時檢查并記錄被更換設備的參數，以確保維護檢修記錄及時更新，實時了解儀表的運行參數，從而對儀表本身的危險情況進行評估。

7 結語

綜上所述，熱工行業的自動儀表技術不僅保證了電力系統的高效安全運行，而且也為促進供電和電力企業發展做出重要貢獻。因此，電廠負責人在日常生產和管理中應認識電力系統熱工自動化儀表技術的作用和技術優勢，儀表工作人員也應提高業務能力和水平，經常積累經驗，實現電力生產和管理的自動化，減少能源使用，降低事故風險，真正發揮熱工自動化儀表技術的價值。