火電廠熱工自動化檢修發展現狀及常見問題的創新處理方法

程治振

摘 要：20世紀90年代初期，火電廠自動化技術發展不完善，而火電廠所用的機組設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，提高生產設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完善化改造，使主設備和輔設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的提升提供了必要的理論基礎。

關鍵詞：火電廠；熱工自動化檢修技術；缺陷處理；創新方法

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，火電廠自動化技術發展不完善，而火電廠所用的機組設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備如常規自動化儀表、組件中組裝的儀表、晶體管電路構成的儀表及自動化裝置問題表現的十分顯著。這類機組的突出性問題有以下三個方面：（1）能源消耗大、出現故障的次數多；（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低等等。為了降低能源消耗水平，提高生產設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完善化改造，使主設備和輔設備各方面的性能有所提高[1]。

2 研究現狀

近年來，由于電子技術的迅猛發展，以計算機為核心的新型自動化設備的出現，各種熱工自動化設備在可靠性、準確性、穩定性等方面有了前所未有的突破性發展。而國內的儀表行業也引進了先進的技術并且與國外企業進行合作，生產了一系列具有先進水平的熱工自動化設備。20世紀初，由小型機構成的計算機監視系統，它的性能和功能難以滿足工廠生產要求從而進行主機和輔機改造。經過一系列的主機和輔機改造，自動化系統的原設備和裝置同時也進行了相應的改造，以實現火電廠安全、經濟運行的需要[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應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測。并且對機組進行定期檢修，為自動化系統提供更為準確可靠的數據[3]。經濟的發展也帶動著電力行業的發展，對于現代化電廠也提出了更高的要求，勢必要對現在的老機組進行自動化改造和檢修。

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

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

3 火電廠熱工自動化檢修技術常見的問題

火電廠熱工自動化檢修技術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、閥門關閉時間問題、SOE系統時間分辨率問題、熱控設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）老機組自動化系統的基礎測量原件和執行機構的性能差、質量低。（3）老機組的主機使用壽命過短，在主機的設計方案上存在著許多不足。（4）老機組的設備質量整體不足，并且設備售后體系不健全。

3.2 閥門關閉時間問題

閥門的關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《檢修規程》中的要求對其進行檢測，由于閥門的關閉時間一般在100～500ms之間，所以對于測試的結果要求通常在毫秒級。目前，很多電廠為了符合《檢修規程》中的要求，將閥門臨時接入到SOE系統中，用來測試閥門的關閉時間，但是這種做法是不符合要求的。

3.3 SOE系統時間分辨率問題

目前國內外各種的DCS系統測試中看出，DCS系統存在大量SOE系統時間分辨率超標的情況。《檢修規程》規定SOE系統的時間分辨率為1ms。而國內的某些DCS系統的SOE系統的時間分辨率甚至是《檢修規程》要求的10倍以上。當機組出現故障時，超標的SOE系統時間分辨率的數據是沒有用的，SOE系統也失去了存在的價值。

3.4 熱控設備電源的切換問題

熱工自動化系統的常規檢修項目有：DCS系統機柜、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備能夠正常工作，《檢修規程》規定電源的切換時間少于5 ms。而目前國內大部分電廠對于熱控設備電源切換問題操作不規范甚至是不進行該項目的檢測。有些電廠出現熱控設備電源切換問題時甚至選擇將設備進行重啟，這樣的做法將大大縮減設備的壽命。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常見問題的創新研究和處理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。經過一系列的創新研究我們可以從以下幾個方面進行創新改革：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。提高勞動生產率，減少勞動人數，并且能夠解決適應調頻調峰的要求。所以，老機組自動化改造工作須和主機、輔機的技術更新工作相結合進行。其次，老機組自動化系統的基礎測量原件和執行機構性能和質量已經不能適應新的生產條件的需要，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、質量高的元器件，以適應現在的生產任務的負荷。其中需要格外關注的是與執行機構相連的閥門，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長遠考慮。由于老機組的主機使用壽命過短，在主機的設計方案上存在著許多不足，這就使得老機組經常會被“回爐改造”，這就耽誤了電廠的生產任務。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，并提出合理的設計方案。最后，老機組的改造過程中新加入的原件設備的質量是自動化改造工作成敗的關鍵，所以應選擇信譽良好的供貨商。選擇供貨商時應該注意：供貨商應該有合法資格證明和健全的質量保證體系；供貨商賣出去的不僅僅是產品，還要包括售后服務。假如電廠對DCS系統或其他設備和產品質量不甚清楚時，就可以撥打售后服務電話進行咨詢，通過調查研究，對幾家廠商進行招標[5]。

4.2 閥門關閉時間問題的新型處理方法

在電廠汽輪機閥門關閉時間測試中發現，大部分的閥門關閉時間都會超出《檢修規程》幾十毫秒。因為設備廠家很難通過改造閥門的結構縮短關閉時間，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現，對于閥門關閉時間超出《檢修規程》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，可以發現普通繼電器和快速繼電器的動作時間差幾十秒。所以，對于閥門關閉時間問題上我們可以在儀器型號上進行創新改革。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系統時間分辨率問題的新型處理方法

《檢修規程》規定DCS系統中SOE系統的時間分辨率為1ms。目前國內外各種的DCS系統測試中看出，DCS系統存在大量SOE系統時間分辨率超標的情況。因此，可以在設備安裝過程進行創新研究，在新建機組投產前應該進行SOE系統時間分辨率測試，若測試結果不合格，應與廠家溝通并對系統進行完善。另外，對于投產了一段時間的舊機組，如果SOE系統時間分辨率僅為幾毫秒，那么由以前的分析得出的結論就有可能是錯誤的。

4.4 熱控設備電源的切換問題的新型處理方法

對于DCS系統的計算機電源，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閉，當人工重啟時，會給系統運行帶來巨大的安全風險。由于這個缺陷的存在，可以在DCS系統的計算機電源方面進行一系列的改革創新，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出，在電廠熱工自動化系統檢修的過程中存在很多問題，出現問題的原因也是多方面：①電力行業發展迅速，但是熱工自動化系統檢修的專用儀器是近幾年才出現的，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檢修的必要性認識不夠，在技術方面和儀器配置方面達不到《檢修規程》的要求。③而對于相關的熱工實驗室的設計水平急需提高。④而目前來說最新的的熱工自動化系統的《檢修規程》在2004年頒布的，而最近十年以來電力行業發展迅速，目前出現的很多問題在《檢修規程》中是沒有涉及的，再加上行業內部技術的保密性問題等，很少會有相關的培訓。

5 結語

隨著火電廠熱工自動化檢修技術工作的不斷發展，我們可以清楚的認識到現有的火電廠熱工自動化檢修技術的監測與故障診斷技術存在的缺陷，比如診斷系統的穩定性、診斷率、正確率等等方面還備受詬??；目前，計劃性的自動化檢修技術也漸漸受到人們的關注，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，經過改革后的電廠熱工自動化系統都已具備了系統提高的條件。比如自動化系統的機組容量大大提升，要求機組必須有很高的自動化水平；設備生產廠家在出售產品的同時還會提供免費的技術培訓，另外電廠已經擁有了一批高學歷的技術人員。我們就火電廠熱工自動化檢修技術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的提升提供了必要的理論基礎。

參考文獻

[1]林偉波.熱工自動化儀表的應用原理及故障維護[J].中國科技息，2009，（10）：129-131.

[2]馬丹.關于火電廠熱工自動化的安全系統分析[J].科技傳播，2014，（01）：89+83.

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

[4]梁錦鳳.淺析火電廠熱工自動化中自動控制理論的應用[J].大科技，2015，（16）：59-60.

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