電廠熱工自動控制系統運行中存在的問題分析及優化措施

王春

（國家能源集團宿遷發電有限公司，江蘇 宿遷 223800）

基于低碳環保理念下，電廠熱工自動控制系統能夠保障相關設備的穩定、安全運行，降低設備運行成本，減少控制人員投入，提升電廠生產節能效率。由此看出，電廠熱工自動控制系統也是未來發展的主流趨勢，熱工自控系統作為整個電廠的核心系統，還會受到各種因素影響威脅穩定運行，為此需要綜合考慮熱工自控系統實際運行特征，總結其在運行中的具體問題，形成有效解決策略，提升電廠生產的安全性。

1 電廠熱工控制系統分析

1.1 熱工控制系統

電廠中的熱工自控系統主要涵蓋三部分構成，分別是控制模塊、運行系統以及檢測模塊。大部分條件下，各種先進的現代化熱工自控系統還融合了保護預警、自動化檢測以及順序控制等功能，因為電廠相關設備所處環境相對復雜，普遍處于高溫高壓以及易燃環境內。熱工自控系統隨著相關技術持續創新發展，系統功能不斷優化。熱工自控系統是一種以計算機系統為基礎的自動控制系統，全面集成計算機、信息網絡、自動控制、信息通信以及屏幕顯示等多種技術，在穩定運行、迅速反應以及精準控制等方面具有突出優勢，系統還可以對各種運行數據進行全面采集處理，支持閉環管理、順序控制以及聯鎖保護等操作。處于熱工自控系統內，隨著信息技術的加速發展，進一步提升了整個系統運行可靠性和安全性，初步實現了控制系統和單機組控制的融合發展，能夠進一步提升系統功能覆蓋范圍，增強機電控制能力。單元機組能夠進行集中控制，在電氣系統內融合自動控制系統，可以促進電廠內的高壓、低壓電源系統以及各個單元機組電氣發變組順利實現自動化監控。機組操作臺中設置自控系統，相關操作員在發現系統通信故障以及安全運行故障后，能夠利用后備控制措施進行自動停爐以及停機運行控制目標。

1.2 控制系統意義

熱工自控系統作為電廠整體運行核心部分，可以保障各種設備裝置的安全運行，實時監控電廠中的核心裝置運行參數，假如設備不可控，熱工自控系統中的保護模塊可以和其他裝置產生聯動反應，聯系現實狀況對系統設備形成針對性保護策略，預防設備損傷持續擴大，威脅系統穩定運行。此外，還能夠縮減人員傷害，為此需要進一步提高重視，提升熱工自控系統操作安全性和可靠性。在社會經濟持續建設發展中，進一步深化熱工自控系統相關研究，并融合各種創新技術，影響電廠設備安全。比如，電廠內部各個機組運行中，相關數據存儲容量以及采集效率相繼提升，保障了各項數據準確性，能夠進一步提升電廠熱工自控系統的運行效率。在設備運行中，應用熱工自控系統可以促進電廠實現穩定發電。但因為熱工測量范圍持續擴大，被測對象持續增加，容易導致設備誤動問題，為預防上述問題，需要提升熱工自控系統運行的穩定性，優化各種設備機組的運行效率。

2 電廠熱工自動控制系統運行問題分析

2.1 系統軟硬件問題

熱工自控系統內普遍會結合電廠實際生產管理需求，額外針對各個重要生產設備節點設置控制節點，融合DEH、CCS 以及BMS 等措施，提升電廠機組運行安全性，支持系統處于電廠運行故障下能夠自動停止機組運行，保護安全生產。而在實際運行中，電廠中的熱工自控系統容易受到各種因素影響，從而削弱系統運行的穩定性，威脅生產安全，比如，各個系統、設備在進行網絡信息通信中容易產生流量斷點等問題，出現突發性通訊故障，形成流量過載現象，處于流量限制保護措施不足和防護機制短缺條件下，整個系統中的通信網絡以及傳輸路線將會產生嚴重堵塞，無法將系統命令傳遞到各個節點、部件當中，導致對應電廠設備無法進行準確動作，產生操作失誤問題。除此以外，熱工自控系統在實際操作中還存在信號處理速度緩慢、信息無法正常輸出以及設置值不合理等問題，阻礙系統運行。

2.2 控制元件問題

熱工自控系統中的壓力計、液位表、電磁閥、測溫裝置、流量表等基礎元件在持續運行中，隨著運行時間延長容易產生質量下降和設備老化等問題，導致嚴重運行故障。系統實際操作中，無法對相關故障冗余問題進行準確識別，導致信號傳輸故障和命令識別錯誤等問題，基于錯誤信號指導下，容易使系統發送錯誤行為命令，從而使電廠機組設備產生誤動以及拒動等問題。結合往期工作經驗分析，相關元件故障在熱工自控系統所有故障總和中所占比例超出一半，會直接影響系統的穩定運行。電纜回路問題方面，電纜回路故障普遍是因為電纜鋪設不合標準以及規范性不足導致的，比如，高溫區鋪設電纜、電纜老化、絕緣層受損以及接線部位進水等問題都會導致線路產生斷路和虛接等問題，導致熱工自控系統產生操作誤動問題。

2.3 設計安裝問題

電廠中的熱工自控系統系統涵蓋多樣化技術和多種設備，系統規模較大，為此在實際規劃布置、安裝、測試中也容易產生各種問題，從而影響系統運行，導致熱工自控系統產生誤動以及拒動等故障。比如，汽水取樣管在初期設計環節未能綜合考慮各種因素影響，留下一定隱患，存在運行缺陷，導致水位表具體量程出現誤差，從而影響流量汽包水位準確性，在水位跳閘情況下，無法準確傳輸相關信號，導致熱工自控系統整體運行中容易遇到各種鍋爐事故。或像是汽包水位變送器所處環境不合理以及安裝中出現問題，也容易導致后續測量結果失準，不能對汽包水位拒動操作形成合力保護，增加了電廠內部鍋爐缺水故障概率。

3 電廠熱工自動控制系統運行優化策略

3.1 優化系統設計

當前處于電廠全面實現自動化發展背景下，大電網以及大機組成為主流發展趨勢，電廠內部各種發電機組逐漸從高參數進一步轉化為單元機組，從最初的中小容量設備轉化為大容量裝置。為此在電廠實際運行中，需要針對熱工自控系統現存問題開展綜合分析，形成有效處理措施，也是促進電廠自動化轉型的重要舉措。在系統設計階段，需要注重系統性能優化，為增強保護功能，需要針對各種執行設備實施全面監控，在過程控制站相關DPU 以及電源模塊中合理滲透冗余設計思路，充分迎合熱工自控系統的自動化操作需求。在部分重要節點熱工信號傳輸環節可以增加冗余設計，對相同檢測點信號進行反復取樣，增強系統判斷和監控能力，為保障系統安全性和可靠性，可以在各個卡件中合理設計核心測點通道，幫助分解故障壓力。除此以外，關鍵檢測節點的取樣孔需要以多點取樣為主，為順利得到多點參數數據，提升檢測結果準確性，可以利用互相獨立措施，促進整個控制系統維持可靠、穩定運行，第一時間發現各種問題，預防事故問題發生。總體而言，熱工自控系統中需要重點關注安裝設計工作，從多種角度、層面入手實施科學測評。

優化設計熱工自控系統，增強整個控制系統的故障預測、防控能力，將故障軟化作為主要目標，對系統軟硬件具體自主診斷能力進行不斷優化。創新改善系統保護邏輯，輔助改善熱工控制系統中的誤動和拒動等問題。在系統優化設計中，注重不斷提升系統設備運行的穩定性，延長設備應用性能，對系統所處環境的溫度、雜質灰塵以及振動等環境工況進行不斷優化，進一步降低外部環境因素對整個控制系統的不利影響。從基礎原則角度分析，電廠針對熱工自控系統實施綜合設計中，需要按照穩定安全、經濟適用、滿足電廠實際的基礎要求實施，明確電廠內部機組生產特征和運行規律，借助先進控制系統保障電廠機組的穩定、安全運行，實現自動化啟停控制。

3.2 應用穩定元件

熱工自控系統中各種元件穩定性會直接影響系統的效能，在新時期科技持續創新發展中，熱工自控系統產業領域相繼誕生了各種新型控制組件，提高了整個熱工系統的自動化控制水平，同時也對整個設備元件提出了更高的要求，需要增強組件運行的穩定性，為提升系統運行效率，應該積極采取更穩定、成熟、安全的設備組件，避免盲目追求效益和先進技術，或為節約建設成本而忽略系統元件的更新替換工作，需要滿足系統的安全運行需求，有效減少經濟成本的支出。

3.3 合理設計安裝

熱工自控系統需要合理進行冗余設計，保障設備穩定、安全運行，冗余設計也全面應用于系統整體熱工信號中，在對同一信號進行多次調取。同時，提升監測判斷準確性。此外，部分監測點也十分關鍵，需要針對各個元件設置專門檢測通道，保障系統穩定運行。檢測取樣環節，需要注重多點位取樣，提高各種取樣數據準確性，優化熱工系統控制效果，可以迅速發現相關問題。

基礎準備工作是系統安裝的重要環節，準備活動質量還會影響系統安裝進度和安裝效果，在各種儀表設備安裝前，需要準備好各項技術材料、設備材料，保障技術工人準時入行，準備好安裝驗收表格等。安裝資料準備中，需要明確相關行業標準、驗收規范、設備安裝設計圖紙、安裝流程圖以及基礎標準圖等，在安裝人員針對設計圖紙實施全面會審后，才能指導安裝。通過圖紙會審及時發現其中的設計問題，判斷相關技術文件、設計圖紙是否完善。綜合分析系統設備安裝中的各種影響因素，率先排除各類故障，保障合理安裝。

熱工自控系統因為規模大、覆蓋范圍廣，因此，安裝工作也呈現出面廣、纖長、點多分散的特征，因為工期限制，對安裝施工提出更高要求。系統安裝中還存在大量高空和交叉作業。安裝作業面分布在不同區域，施工中不同銜接部件和安裝參數也各不相同，對安裝質量、效果也擁有不同要求。比如，管道內部工況，部分需要基于常溫常壓狀態檢測，部分需要處于高溫高壓狀態檢測，工況介質取樣對象也十分豐富，涵蓋蒸汽、氧氣、水與油等介質，不同介質研究取樣要求也完全不同。儀表設備安裝也存在一定差異，部分需要在控制柜以及感控室中設置熱工信號裝置，部分則是進行就地安裝。

多樣要求下，進一步擴大了熱工自控系統整體安裝難度，導致安裝施工中頻繁出錯，同時安裝中還會受到其他區域進度影響。為此在系統設備安裝前需要合理進行預先規劃，設計完善安裝方案，有序組織安裝工期，注重和其他各個作業節點的銜接配合，如此才能促進系統順利安裝。

熱工自控系統在安裝各種熱工儀表中，需要對各種入場設備進行全面檢查，組織專人實施記錄、清點，隨后逐一進行單獨檢驗。針對控制室合理安裝儀表電源盤以及系統控制盤。安裝中逐一和其他作業部門進行積極交流，現場做好不同作業協調配合，對于遠程設備安裝，應該盡量遠離各種電磁嚴重干擾區域以及磁場源。現場儀表配線涵蓋電纜、電纜橋梁、接線箱、保護裝置以及控制系統等空間。針對現場不同設備進行合理配線，規范鋪設電纜，結束線纜鋪設后，進行管路試壓檢驗，保障滿足標準要求。

3.4 加強自動化建設

為進一步提升電廠各種生產設備的運行效率和運行安全性，應該注重技術創新。優化熱工自控系統性能，全面融合自動化、智能化以及信息技術手段，增強整個控制系統的自動化操作水平，增強電廠企業綜合競爭力。在電廠熱工自控系統中，可以引入大型計算機系統以及專業化中控技術平臺，通過融合先進技術支持，保障系統平穩運行。此外，電廠應該聯系所處區域實際用電狀況，準確把握當地用電峰值，融合智能分析以及大數據技術，創新現有熱工自控系統。針對整個控制系統設計更完善的運行方案，健全相關操作機制，加強系統運行維護，制定細致管理方案，使熱工自控系統始終維持最佳操作性能，突出應用價值。熱工自控系統優化中，還要立足整個系統結構組成，注重技術優化和結構創新，在整個控制系統內全面融入各個控制節點，完善系統結構功能，提升整個系統操作方案的可行性，保障熱工自控系統穩定運行。

4 結語

綜上所述，熱工自控系統作為電廠運行中的核心技術手段，能夠保障電力設備穩定運行，是電力生產的基礎保障，為此需要提高重視，加強熱工自控系統研究，促進系統控制能力持續提升。電廠熱工自動控制系統能夠體現出電廠整體控制水平，通過結合系統控制中現存問題，采取有效處理措施，保障電廠熱工自動控制系統的穩定運行，提升系統應用價值，為電力產業實現穩定、安全生產奠定良好基礎。