周水箭

【摘要】隨著計算機控制技術(shù)發(fā)展，大型火電生產(chǎn)中各項設(shè)備運轉(zhuǎn)都可以通過自動化監(jiān)測與調(diào)控的方式確保生產(chǎn)的安全高效。因此，本文闡述了儀表自動化的相關(guān)概念，系統(tǒng)地介紹了應用于熱電廠中的儀表安裝檢測過程，并詳細討論儀表自動化技術(shù)在熱電廠生產(chǎn)過程中的標準化應用。

【關(guān)鍵詞】儀表自動化;熱電廠;標準化

【DOI 編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2022.02.036

Standardized Application of Instrument Automation Technology in Thermal Power Plant

ZHOU Shui-jian

（Guangxi Liuzhou Steel Group Co.，Ltd.，Liuzhou 545002，China）

Abstract：With the development of computer control technology，the operation of various equiμment in large-scale thermal power production can ensure the safety and efficiency of production through automatic monitoring and regulation. Therefore，this paper expounds the related concepts of instrument automation，systematically introduces the instrument installation and detection process applied in thermal power plant，and discusses the standardized application of instrument automation technology in the production process of thermal power plant in detail.

Key words：instrument automation;thermal power plant;standardization

近年來電力生產(chǎn)水平不斷提高，在對各個設(shè)備的監(jiān)控與管理過程中，儀表自動化技術(shù)可以更好地實現(xiàn)遠程調(diào)控，減少人工成本的投入，并保證系統(tǒng)生產(chǎn)的安全與穩(wěn)定。在監(jiān)控管理系統(tǒng)的應用中要保證與自動化技術(shù)有效融合，仔細研究不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)中設(shè)備的運行特點，通過合理設(shè)計建立主輔機和總線控制的生產(chǎn)體系，優(yōu)化熱電生產(chǎn)效率，并對系統(tǒng)的設(shè)備配置進行升級調(diào)整，使其能夠更加充分地利用熱力實現(xiàn)電力轉(zhuǎn)化，加強系統(tǒng)保護作用。

在熱電廠發(fā)電過程中，各項設(shè)備的聯(lián)合運行與大規(guī)模生產(chǎn)會導致人工管理效率低下，所以，必須要應用自動化的信息采集與通信來實現(xiàn)有效調(diào)控。信息化控制的應用能夠更好地提升電力生產(chǎn)設(shè)備動態(tài)調(diào)節(jié)的靈活性，更好地滿足現(xiàn)代化城市供電的高負荷需求。

1熱電廠自動化系統(tǒng)的安裝調(diào)試

自動化控制系統(tǒng)由基層傳感、信息通信和中控平臺等幾個重要的部分組成，在和熱電廠發(fā)電體系結(jié)合在一起時必須要關(guān)注設(shè)備的安裝與調(diào)試，加強對線路連接的排查，確保采集到的數(shù)據(jù)信息能夠準確地反映出熱電廠生產(chǎn)的實際狀態(tài)。對熱控設(shè)備的調(diào)試要注意核對其檢測的分度值，確保數(shù)據(jù)指示歸零，并且探測設(shè)備的安裝不能影響熱電生產(chǎn)的實際運行，避免產(chǎn)生安全隱患和經(jīng)濟損失。熱電廠發(fā)電過程中會產(chǎn)生高溫和灰塵，所以對一些靈敏度高的設(shè)備要及時進行清理和吹掃，避免因環(huán)境因素造成數(shù)據(jù)采集不準確，影響后續(xù)的狀態(tài)判斷和指令下達。

2儀表自動化系統(tǒng)的標準化應用

2.1擴展管理信息

在城市火力發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大的影響下，單純采用人力管理的方式所獲取的有效生產(chǎn)信息較為有限，不利于對系統(tǒng)的狀態(tài)進行全面的預測和把控。自動化系統(tǒng)能夠?qū)犭姀S發(fā)電過程中的每一個儀表進行有效的監(jiān)測，在數(shù)據(jù)獲取量和管理有效性上得到明顯改善。自動化系統(tǒng)還可以運用數(shù)據(jù)對比與分析的方式檢驗每一個儀表采集到的參數(shù)和設(shè)備額定功率之間的偏差，通過綜合判斷使后續(xù)的自動調(diào)整指令更加科學合理。這不僅有效拓展了熱電廠生產(chǎn)管理信息，還能節(jié)約人力投入，同時在設(shè)備的升級和改造中能夠更好地控制信息刷新速率，提升設(shè)備調(diào)試效率。

2.2累積高級算法

為保證熱電廠生產(chǎn)控制的科學與合理，在數(shù)據(jù)分析處理中要運用有效的運算方式將數(shù)據(jù)還原為設(shè)備的實際運行狀態(tài)，確保發(fā)出的相應調(diào)控指令能夠有效提升生產(chǎn)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)效率。由于整個數(shù)據(jù)采集和分析的過程都是通過儀器設(shè)備自動完成的，所以對前期的軟件編寫和算法優(yōu)化有很強的依賴性，必須要符合熱電廠生產(chǎn)的實際狀況，綜合考慮該系統(tǒng)的電力產(chǎn)量和成本投入，形成一套科學的運行框架。在自動化系統(tǒng)長時間的運轉(zhuǎn)過程中能夠積累更多的實際數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)就是完善自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和加強系統(tǒng)自主學習的有效來源。通過對一些簡單的對比處理進行優(yōu)化和完善，形成更符合設(shè)備運行需求的高級算法模塊，提升指令操控的精確性。

2.3實現(xiàn)節(jié)能降耗

從熱電廠生產(chǎn)的實際能量轉(zhuǎn)化過程來看，電力資源主要是通過燃燒放熱將富余煤氣轉(zhuǎn)化為可供冶煉生產(chǎn)使用的電能，而通過生產(chǎn)優(yōu)化和節(jié)能處理能夠更好地保證對富余煤氣的充分利用，提升能量轉(zhuǎn)換的效率，在保障電力生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟效益的同時實現(xiàn)電力資源持續(xù)穩(wěn)定輸出。通過對富余煤氣的燃燒過程分析，自動化調(diào)控系統(tǒng)能夠根據(jù)富余煤氣的燃燒程度對蒸氣的送入口傾角進行合理調(diào)節(jié)，形成一個動態(tài)平衡的狀態(tài)，進而完成高質(zhì)量的電力輸出。在廢氣的處理中，運用自動化系統(tǒng)可以詳細掌握污染物排放情況，確保其凈化處理效果。節(jié)能降耗是熱電廠生產(chǎn)的主要發(fā)展趨勢，也是產(chǎn)業(yè)升級的重要目標，所以要合理運用自動化技術(shù)實現(xiàn)革新發(fā)展。

2.4儀表故障分析

將熱電生產(chǎn)過程中所有儀表進行自動化監(jiān)控可以更好地對運行參數(shù)進行對比分析，提前掌握系統(tǒng)生產(chǎn)中可能發(fā)生故障的環(huán)節(jié)，為系統(tǒng)的安檢維修工作提供翔實的信息基礎(chǔ)。從熱電廠生產(chǎn)的運行環(huán)節(jié)來看，在煤氣燃燒的過程中會產(chǎn)生高溫，且整個系統(tǒng)運行的連續(xù)性較強，一旦發(fā)生設(shè)備損壞或故障問題不僅會造成系統(tǒng)停運和相應的經(jīng)濟損失，還有可能因為高溫或高壓而帶來安全隱患。作為熱電廠生產(chǎn)的管理人員，必須要重視對相關(guān)儀表參數(shù)的檢驗和校正，通過定期維修的方式查驗儀表的運行狀態(tài)，且需要對線路連接口等進行逐項排查，避免因線路老化而產(chǎn)生數(shù)據(jù)不精準的問題。儀表檢測是保證電力生產(chǎn)穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)，在相應的控制編程中也需要納入該項工作，確保熱電廠生產(chǎn)中溫度、壓力等環(huán)節(jié)參數(shù)保持穩(wěn)定。

2.5運行實時監(jiān)測

熱電廠生產(chǎn)是一個連續(xù)運轉(zhuǎn)的過程，在進行儀表自動化技術(shù)應用時必須要關(guān)注監(jiān)控系統(tǒng)的工作情況，隨時查驗不同儀表的運行參數(shù)，并形成一套完備的生產(chǎn)工作記錄，便于在后續(xù)運維調(diào)控時進行翻閱查驗。儀表自動化系統(tǒng)會直接和計算機網(wǎng)絡(luò)連接，通過通信系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)信息傳遞給中控平臺，且通信線路和傳感器的刷新頻率須要保持一致，規(guī)避信息延遲問題的出現(xiàn)。在儀表系統(tǒng)監(jiān)測中要根據(jù)不同設(shè)備的運行特性合理調(diào)控工作狀態(tài)，如在燃燒倉內(nèi)要多設(shè)置溫度傳感，在氣室內(nèi)要多設(shè)置壓力傳感等，確保監(jiān)測信息能夠翔實反映電力生產(chǎn)系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并和主控平臺中的分散化管理形成有效融合，促進多線程協(xié)作的合理開發(fā)與應用。

2.6現(xiàn)場總線控制

主輔機運行和總量控制是目前熱電廠中應用較為廣泛的一種自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效將控制、通信和顯示等環(huán)節(jié)結(jié)合在一起，使管理人員的工作更加直觀便捷。在總線控制系統(tǒng)內(nèi)部必須要實行標準化的模塊分隔，根據(jù)不同環(huán)節(jié)和設(shè)備的運行特點，采用對應的線路連接和控制模式，確保在進行信息傳輸和參數(shù)調(diào)節(jié)時能夠獨立可靠。在總線控制的運行系統(tǒng)中，要在每一個線路連接節(jié)點處設(shè)計傳感探測，通過DCS形成配套化的運行調(diào)控，減少系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的各項冗余問題，不斷減輕系統(tǒng)的運行負荷。在熱電廠生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴大的背景下，總線控制的方式也更加偏重運用模塊化處理方式進行性能優(yōu)化，確保對不同儀器設(shè)備精確有效地管控。

2.7升級系統(tǒng)配置

在規(guī)模龐大的熱電廠生產(chǎn)系統(tǒng)中，必須要定期對自動化系統(tǒng)和儀器儀表的運行進行升級和質(zhì)檢，使其能夠滿足高負荷運轉(zhuǎn)的生產(chǎn)需求。如在燃燒供熱環(huán)節(jié)可以運用復合化的電力配置模式促進設(shè)備有效運轉(zhuǎn)，將高壓和低壓旁路分別按照1：0.65的參數(shù)進行有效調(diào)控，使熱電廠生產(chǎn)過程中的氣源切換和再熱器能夠達到額定的運行狀態(tài)，優(yōu)化調(diào)節(jié)設(shè)備的運行性能和整體系統(tǒng)中產(chǎn)生的相互影響。為了使自動化系統(tǒng)對生產(chǎn)過程起到監(jiān)控和調(diào)節(jié)作用，有效保護系統(tǒng)安全，需要對其進行升級處理，使機組系統(tǒng)的電力負荷容量能夠得到擴充。在進行擴容調(diào)峰時要充分考慮設(shè)備參數(shù)的性能要求，特別是對鍋爐燃燒、蒸氣釋放等可能會產(chǎn)生系統(tǒng)擾動的環(huán)節(jié)必須要加強關(guān)注，避免出現(xiàn)系統(tǒng)跳閘等問題。

2.8一鍵起停保護

在火力發(fā)電過程中出現(xiàn)各類安全事故需要緊急應對時，都必須通過一鍵啟停保護快速完成線路的切斷，這樣才能避免事故范圍擴大。在自動化系統(tǒng)中能實現(xiàn)這一遠程控制的需求，在主輔機的線路連接上引入DCS操控，運用系統(tǒng)化的連鎖控制和分部指令釋放，使生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)都能夠形成有效銜接，并通過系統(tǒng)化的綜合判定辨別當前設(shè)備的運行狀態(tài)。如在后續(xù)水泵啟動時，若探測到水的流量偏小時，會運用系統(tǒng)調(diào)節(jié)的方式將后續(xù)的鼓風進行協(xié)同操作，能夠有效避免不同設(shè)備運行失控的問題。在APS設(shè)計中，可以充分考慮到這種系統(tǒng)化的管控邏輯應用，更有利于促進熱電廠生產(chǎn)系統(tǒng)自動化應用發(fā)展，將各類潛在的安全隱患控制在可控范圍之內(nèi)。

2.9生產(chǎn)燃燒優(yōu)化

在自動化控制系統(tǒng)中建立燃燒控制與優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫，使系統(tǒng)運行時在常規(guī)指令發(fā)放和儀器儀表運行性能之間得到平衡，使鍋爐燃燒和DCS控制之間能夠得到科學的優(yōu)化調(diào)整。在自動化系統(tǒng)中建立翔實的數(shù)據(jù)庫和人工智能優(yōu)化都是進行燃燒減排的重要基礎(chǔ)和前提。

同時，通過在系統(tǒng)中引入更加精確的風煤監(jiān)測，掌握設(shè)備的實際運行情況，將傳感探測的硬件系統(tǒng)連接在生產(chǎn)運行的每一個設(shè)備管道中，有效實現(xiàn)熱電生產(chǎn)的精細化管控。企業(yè)管理人員還可以根據(jù)熱電燃燒與發(fā)電量之間的比例關(guān)系掌握當前的系統(tǒng)耗能情況，通過橫向?qū)Ρ葘崿F(xiàn)人工干預和機器調(diào)節(jié)同步進行的運行模式。

2.10氣溫控制應用

在煤燃燒過程中產(chǎn)生的熱蒸氣必須要經(jīng)過嚴格的溫度控制和調(diào)節(jié)才能保證電力生產(chǎn)的安全性，而由于這項數(shù)據(jù)參數(shù)的特殊性，在進行采集和傳輸時會出現(xiàn)一定的遲滯，不利于實現(xiàn)高效精確的溫度調(diào)控。在自動化系統(tǒng)中可以采用ATC處理的方式對蒸氣溫度實行動態(tài)化的采集和管理，能夠根據(jù)鍋爐的實際運行狀態(tài)調(diào)控溫度采集與傳輸?shù)乃⑿滦剩拐麄€監(jiān)測體系能夠維持在動態(tài)平衡的狀態(tài)下。在ATC系統(tǒng)中對于蒸氣溫度的測定是基于試溫器、汽輪機和熱流量等多個參數(shù)協(xié)同判斷得出精確數(shù)值，并根據(jù)預設(shè)的溫度范圍進行對比判斷，發(fā)出相應的指令對過熱器進行有效調(diào)控，確保爐腔內(nèi)蒸氣溫度在可控范圍內(nèi)。

2.11容錯安全防護

為避免自動化系統(tǒng)在運行過程中產(chǎn)生數(shù)據(jù)偏差問題，必須要設(shè)計一定的容錯范圍，減少不必要的跳閘斷電現(xiàn)象發(fā)生。根據(jù)熱電廠生產(chǎn)過程中不同設(shè)備與環(huán)節(jié)的運行特性，所設(shè)置的容錯保護參數(shù)范圍也應有相應的調(diào)整。如在汽輪機的監(jiān)測保護中需要設(shè)置超速保護和跳閘保護兩方面的功能協(xié)同使用。在數(shù)據(jù)的冗余配置中還需要考慮通信系統(tǒng)本身的運行特點，可設(shè)置三選二的模式進行平均計算，避免誤判或誤動。在保護設(shè)計中還可以通過軟件邏輯優(yōu)化的方式進行處理，將一些固定的物理信息作為計算機數(shù)據(jù)處理的輔助參考，特別是在熱工信號的應用中，這種協(xié)同判斷的工作模式能夠保證系統(tǒng)故障診斷的精確性。

3結(jié)語

在火力發(fā)電過程中運用自動化快速處理信息并掌控熱電廠生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的實際狀態(tài)，加強對生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)控優(yōu)化，進而達到對火電資源的有效節(jié)約。在自動化系統(tǒng)中實現(xiàn)一定的容錯防護，通過更加綜合化的判斷來掌握各組件的實時狀態(tài)，對潛在的安全隱患等進行實時監(jiān)測，既能避免誤判對實際生產(chǎn)造成的影響，也可以對設(shè)備故障及時進行維修排障，維護電力生產(chǎn)的穩(wěn)定。

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