程治振

摘 要：20世紀90年代初期，火電廠自動化技術(shù)發(fā)展不完善，而火電廠所用的機組設(shè)備的可控性和可靠性差成為一個突出的問題，為了降低能源消耗水平，提高生產(chǎn)設(shè)備的安全運行水平和儀表的準確率，必須對機組中的主機和輔機進行系統(tǒng)完善化改造，使主設(shè)備和輔設(shè)備各方面的性能有所提高。本文主要就火電廠熱工自動化檢修技術(shù)中的常見問題進行分析，并提出了一系列的分析處理方法，為電廠熱工自動化系統(tǒng)的提升提供了必要的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：火電廠；熱工自動化檢修技術(shù)；缺陷處理；創(chuàng)新方法

中圖分類號：TM621.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）17-0179-02

1 引言

20世紀90年代初期，火電廠自動化技術(shù)發(fā)展不完善，而火電廠所用的機組設(shè)備的可控性和可靠性差成為一個突出的問題，其中機組中的配套設(shè)備如常規(guī)自動化儀表、組件中組裝的儀表、晶體管電路構(gòu)成的儀表及自動化裝置問題表現(xiàn)的十分顯著。這類機組的突出性問題有以下三個方面：（1）能源消耗大、出現(xiàn)故障的次數(shù)多；（2）由于其低工作效率和儀表的低準確率，使得火電廠工人工作量大；（3）工人們工作的安全系數(shù)低等等。為了降低能源消耗水平，提高生產(chǎn)設(shè)備的安全運行水平和儀表的準確率，必須對機組中的主機和輔機進行系統(tǒng)完善化改造，使主設(shè)備和輔設(shè)備各方面的性能有所提高[1]。

2 研究現(xiàn)狀

近年來，由于電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，以計算機為核心的新型自動化設(shè)備的出現(xiàn)，各種熱工自動化設(shè)備在可靠性、準確性、穩(wěn)定性等方面有了前所未有的突破性發(fā)展。而國內(nèi)的儀表行業(yè)也引進了先進的技術(shù)并且與國外企業(yè)進行合作，生產(chǎn)了一系列具有先進水平的熱工自動化設(shè)備。20世紀初，由小型機構(gòu)成的計算機監(jiān)視系統(tǒng)，它的性能和功能難以滿足工廠生產(chǎn)要求從而進行主機和輔機改造。經(jīng)過一系列的主機和輔機改造，自動化系統(tǒng)的原設(shè)備和裝置同時也進行了相應(yīng)的改造，以實現(xiàn)火電廠安全、經(jīng)濟運行的需要[2]。為了使火電廠在空氣污染方面得到緩解，所以熱工自動化系統(tǒng)應(yīng)該提高煤炭等化石燃料的燃燒效率，從而可以降低有害氣體對空氣的污染問題，并且對有害氣體可進行一些實時監(jiān)測。并且對機組進行定期檢修，為自動化系統(tǒng)提供更為準確可靠的數(shù)據(jù)[3]。經(jīng)濟的發(fā)展也帶動著電力行業(yè)的發(fā)展，對于現(xiàn)代化電廠也提出了更高的要求，勢必要對現(xiàn)在的老機組進行自動化改造和檢修。

熱工自動化系統(tǒng)由可編程控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)和單元儀表四部分構(gòu)成。熱工自動化系統(tǒng)成為整個發(fā)電系統(tǒng)最重要組成部分，其也是發(fā)電系統(tǒng)的正常運行的重要因素之一。我國政府已經(jīng)頒布了《火力發(fā)電廠熱工自動化系統(tǒng)檢修運行維護規(guī)程》（在下文中簡稱《檢修規(guī)程》），但是有數(shù)據(jù)顯示，認真執(zhí)行《檢修規(guī)程》的電廠是少之又少。例如大部分電廠沒有使用相關(guān)檢測儀器進行檢修，從而不能獲得設(shè)備的重要性能參數(shù)。若這些性能參數(shù)存在不匹配的情況，會導致機組出現(xiàn)故障甚至會出現(xiàn)停機的狀態(tài)，而這些會給機組的正常運行帶來巨大的安全隱患。其中《檢修規(guī)程》的條例是經(jīng)過長期實踐經(jīng)驗總結(jié)出來的，并且熱工自動化設(shè)備大多屬于電子產(chǎn)品，由于這些設(shè)備的工作環(huán)境差從而導致老化速度快其性能也逐漸降低，所以電廠對于設(shè)備的定期檢修是至關(guān)重要。

熱工自動化在火電廠蛻變的道路中逐漸發(fā)展起來的，與此同時，自動化的發(fā)展進程也為我國的電力事業(yè)提供了良好的基礎(chǔ)條件?，F(xiàn)階段對于熱工自動化建設(shè)方面，我國進行了一系列的技術(shù)改革，并且目前電廠熱工自動化也得到了多方面的發(fā)展。目前熱工自動化已經(jīng)被廣泛使用于電廠，在現(xiàn)階段的發(fā)展基礎(chǔ)上，利用新型的設(shè)計理念，努力開發(fā)與我國實際情況相符的電廠系統(tǒng)[4]。

3 火電廠熱工自動化檢修技術(shù)常見的問題

火電廠熱工自動化檢修技術(shù)最常見的問題有很多，其中最為突出的有以下幾點：老機組問題、閥門關(guān)閉時間問題、SOE系統(tǒng)時間分辨率問題、熱控設(shè)備電源切換問題等等

3.1 老機組問題

老機組問題是目前火電廠自動化檢修中最為重要的一個問題，包括以下幾個方面：（1）老機組自動化最常見的問題就是機組整體運行水平過低。其中最突出的問題有：煤耗量高、煤炭可利用率低、運行人員多。（2）老機組自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)測量原件和執(zhí)行機構(gòu)的性能差、質(zhì)量低。（3）老機組的主機使用壽命過短，在主機的設(shè)計方案上存在著許多不足。（4）老機組的設(shè)備質(zhì)量整體不足，并且設(shè)備售后體系不健全。

3.2 閥門關(guān)閉時間問題

閥門的關(guān)閉時間檢測主要是包括汽輪機的主機和給水泵輪機閥門和抽氣逆止門。根據(jù)《檢修規(guī)程》中的要求對其進行檢測，由于閥門的關(guān)閉時間一般在100～500ms之間，所以對于測試的結(jié)果要求通常在毫秒級。目前，很多電廠為了符合《檢修規(guī)程》中的要求，將閥門臨時接入到SOE系統(tǒng)中，用來測試閥門的關(guān)閉時間，但是這種做法是不符合要求的。

3.3 SOE系統(tǒng)時間分辨率問題

目前國內(nèi)外各種的DCS系統(tǒng)測試中看出，DCS系統(tǒng)存在大量SOE系統(tǒng)時間分辨率超標的情況?！稒z修規(guī)程》規(guī)定SOE系統(tǒng)的時間分辨率為1ms。而國內(nèi)的某些DCS系統(tǒng)的SOE系統(tǒng)的時間分辨率甚至是《檢修規(guī)程》要求的10倍以上。當機組出現(xiàn)故障時，超標的SOE系統(tǒng)時間分辨率的數(shù)據(jù)是沒有用的，SOE系統(tǒng)也失去了存在的價值。

3.4 熱控設(shè)備電源的切換問題

熱工自動化系統(tǒng)的常規(guī)檢修項目有：DCS系統(tǒng)機柜、計算機和自備不間斷電源（UPS）供電電源切換時間的測試。為了保證電源故障時設(shè)備能夠正常工作，《檢修規(guī)程》規(guī)定電源的切換時間少于5 ms。而目前國內(nèi)大部分電廠對于熱控設(shè)備電源切換問題操作不規(guī)范甚至是不進行該項目的檢測。有些電廠出現(xiàn)熱控設(shè)備電源切換問題時甚至選擇將設(shè)備進行重啟，這樣的做法將大大縮減設(shè)備的壽命。假如切換時間正好處于臨界時間時，就存在不確定的情況。

4 火電廠熱工自動化檢修技術(shù)常見問題的創(chuàng)新研究和處理endprint

4.1 老機組的新型處理方法

老機組問題一直是火電廠最棘手問題之一。經(jīng)過一系列的創(chuàng)新研究我們可以從以下幾個方面進行創(chuàng)新改革：首先，老機組自動化改造是為了提高老機組的工作運行水平。改造的過程中要考慮到降低煤碳消耗，提高煤炭使用效率。提高勞動生產(chǎn)率，減少勞動人數(shù)，并且能夠解決適應(yīng)調(diào)頻調(diào)峰的要求。所以，老機組自動化改造工作須和主機、輔機的技術(shù)更新工作相結(jié)合進行。其次，老機組自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)測量原件和執(zhí)行機構(gòu)性能和質(zhì)量已經(jīng)不能適應(yīng)新的生產(chǎn)條件的需要，這樣就需要對這些元件進行升級、換代。我們著重選擇一批性能好、質(zhì)量高的元器件，以適應(yīng)現(xiàn)在的生產(chǎn)任務(wù)的負荷。其中需要格外關(guān)注的是與執(zhí)行機構(gòu)相連的閥門，因為這個閥門會直接影響改造的效果。第三，對老機組自動化改造應(yīng)長遠考慮。由于老機組的主機使用壽命過短，在主機的設(shè)計方案上存在著許多不足，這就使得老機組經(jīng)常會被“回爐改造”，這就耽誤了電廠的生產(chǎn)任務(wù)。在老機組改造時還要考慮裝置選型和功能等方面進行全面、長遠的考慮，并提出合理的設(shè)計方案。最后，老機組的改造過程中新加入的原件設(shè)備的質(zhì)量是自動化改造工作成敗的關(guān)鍵，所以應(yīng)選擇信譽良好的供貨商。選擇供貨商時應(yīng)該注意：供貨商應(yīng)該有合法資格證明和健全的質(zhì)量保證體系；供貨商賣出去的不僅僅是產(chǎn)品，還要包括售后服務(wù)。假如電廠對DCS系統(tǒng)或其他設(shè)備和產(chǎn)品質(zhì)量不甚清楚時，就可以撥打售后服務(wù)電話進行咨詢，通過調(diào)查研究，對幾家廠商進行招標[5]。

4.2 閥門關(guān)閉時間問題的新型處理方法

在電廠汽輪機閥門關(guān)閉時間測試中發(fā)現(xiàn)，大部分的閥門關(guān)閉時間都會超出《檢修規(guī)程》幾十毫秒。因為設(shè)備廠家很難通過改造閥門的結(jié)構(gòu)縮短關(guān)閉時間，所以上面的問題很難通過閥門廠家解決。但是通過長時間的工作研究發(fā)現(xiàn)，對于閥門關(guān)閉時間超出《檢修規(guī)程》幾十毫秒的問題是可以解決的。通過在工作中研究測試各種不同型號的繼電器動作時間，可以發(fā)現(xiàn)普通繼電器和快速繼電器的動作時間差幾十秒。所以，對于閥門關(guān)閉時間問題上我們可以在儀器型號上進行創(chuàng)新改革。將普通繼電器替換為快速繼電器，那么這個問題就可以解決了。

4.3 SOE系統(tǒng)時間分辨率問題的新型處理方法

《檢修規(guī)程》規(guī)定DCS系統(tǒng)中SOE系統(tǒng)的時間分辨率為1ms。目前國內(nèi)外各種的DCS系統(tǒng)測試中看出，DCS系統(tǒng)存在大量SOE系統(tǒng)時間分辨率超標的情況。因此，可以在設(shè)備安裝過程進行創(chuàng)新研究，在新建機組投產(chǎn)前應(yīng)該進行SOE系統(tǒng)時間分辨率測試，若測試結(jié)果不合格，應(yīng)與廠家溝通并對系統(tǒng)進行完善。另外，對于投產(chǎn)了一段時間的舊機組，如果SOE系統(tǒng)時間分辨率僅為幾毫秒，那么由以前的分析得出的結(jié)論就有可能是錯誤的。

4.4 熱控設(shè)備電源的切換問題的新型處理方法

對于DCS系統(tǒng)的計算機電源，很多電廠的切換時間不滿足“5ms”的要求。在熱控設(shè)備電源切換時計算機停機，問題一般出在保安段或者UPS的電源上。所以，一旦計算機的電源切斷就會導致計算機關(guān)閉，當人工重啟時，會給系統(tǒng)運行帶來巨大的安全風險。由于這個缺陷的存在，可以在DCS系統(tǒng)的計算機電源方面進行一系列的改革創(chuàng)新，避免人工重啟帶來的一系列危害。

從以上幾個問題可以總結(jié)出，在電廠熱工自動化系統(tǒng)檢修的過程中存在很多問題，出現(xiàn)問題的原因也是多方面：①電力行業(yè)發(fā)展迅速，但是熱工自動化系統(tǒng)檢修的專用儀器是近幾年才出現(xiàn)的，所以檢修工作的開展受到了制約。②大部分電廠對熱工自動化系統(tǒng)檢修的必要性認識不夠，在技術(shù)方面和儀器配置方面達不到《檢修規(guī)程》的要求。③而對于相關(guān)的熱工實驗室的設(shè)計水平急需提高。④而目前來說最新的的熱工自動化系統(tǒng)的《檢修規(guī)程》在2004年頒布的，而最近十年以來電力行業(yè)發(fā)展迅速，目前出現(xiàn)的很多問題在《檢修規(guī)程》中是沒有涉及的，再加上行業(yè)內(nèi)部技術(shù)的保密性問題等，很少會有相關(guān)的培訓。

5 結(jié)語

隨著火電廠熱工自動化檢修技術(shù)工作的不斷發(fā)展，我們可以清楚的認識到現(xiàn)有的火電廠熱工自動化檢修技術(shù)的監(jiān)測與故障診斷技術(shù)存在的缺陷，比如診斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性、診斷率、正確率等等方面還備受詬?。荒壳?，計劃性的自動化檢修技術(shù)也漸漸受到人們的關(guān)注，目前實施的火電廠熱工自動化檢修取得了顯著的效果。綜合看來，經(jīng)過改革后的電廠熱工自動化系統(tǒng)都已具備了系統(tǒng)提高的條件。比如自動化系統(tǒng)的機組容量大大提升，要求機組必須有很高的自動化水平；設(shè)備生產(chǎn)廠家在出售產(chǎn)品的同時還會提供免費的技術(shù)培訓，另外電廠已經(jīng)擁有了一批高學歷的技術(shù)人員。我們就火電廠熱工自動化檢修技術(shù)中的常見問題進行分析，并提出了一系列的分析處理方法，為電廠熱工自動化系統(tǒng)的提升提供了必要的理論基礎(chǔ)。

參考文獻

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[3]李生錄.自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應(yīng)用[J].中外企業(yè)家，2013，（28）：235.

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[5]李子連，饒紀杭.淺談老機組熱工自動化技術(shù)改造的建議[J].中國電力，1999，（4）：1-4.endprint