火電廠熱工自動化的可靠性分析及提升措施

吳迪

（內蒙古國華呼倫貝爾發電有限公司，內蒙古 呼倫貝爾 021025）

近年來國內對于電能的需求量越來越大，火力發電作為當今我國發電廠中的主力，要想滿足和保證人們的用電需求，火力發電廠必須能夠持續穩定地運轉。而熱工自動化的可靠性對于火力發電廠的正常運轉來說意義重大，所以我們要重視提升熱工自動化的可靠性，在充分了解熱工自動化工作內容的基礎上，結合可能會影響其可靠性的因素，對其可靠性進行的分析，并提出了一些提升可靠性的有效措施。

1 火電廠熱工自動化系統的可靠性分析

1.1 自動檢測系統

自動檢測系統指通過采用自動化儀表來對溫度、壓力等熱工參數進行檢測并記錄。自動檢測系統記錄的熱工參數能夠幫助我們判斷機組是否在正常運轉，也是自動控制系統調節機組運轉的重要根據。這些數據更是機組進行成本核算、事故分析的重要數據。由于熱工參數的重要程度不一樣，可將其劃分為3種：主要參數（如主蒸汽溫度、主蒸汽壓力、汽包水位），重要參數（如給水溫度、給水流量、排煙溫度），輔助參數（如減溫水流量、爐水電導率）。

1.2 自動控制系統

熱工自動控制系統在火力發電的機組裝置的調控及監視中發揮著重要作用。熱工自動控制系統會根據工作環境的條件變化和機組運行過程中的各項參數變化做出相應地調節措施，如設備發熱程度、流量等相關因素發生變化時，系統都能及時做出相應調節，以保證機組能夠一直處在良好的運行狀態中。此外，熱工自動控制系統能夠自動對機組的各項參數進行檢測，并遠程對其運行情況進行記錄與監控，如果機組在運行過程中出現任何問題，系統都會及時通知相關管理人員并根據相關檢測數據作出有效的針對性解決措施。熱工自動控制系統在火電廠的運轉中，不僅節約了生產成本，而且為火電機組工作的持續穩定提供了保障。

1.3 自動報警

自動報警是指在自動檢測所得熱工參數的數據與正常狀態下的參數有所偏離時，通過閃爍燈光、發出聲響等方式，向工作人員傳遞警報信息的過程。自動報警系統既幫工作人員減少了一定的工作量，同時在故障發生時也提高了工作人員發現設備問題和及時解決問題的效率，有效降低故障發生時造成的經濟損失。

1.4 自動保護系統

自動保護系統會在自動檢測系統檢測所得熱工參數異于正常值或工作設備運行狀況且不能達到規定標準時，可以采用設備供電等手段終止異常設備的工作，防止由于帶著某些故障因持續運轉而造成設備進一步遭到破壞，避免造成不必要的人員傷亡。以機組設備的分類可將自動保護系統分為以下3種：鍋爐自動保護（如汽包水位保護、主蒸汽壓力保護、爐膛滅火保護），汽輪機自動保護（如轉子超速保護、加熱器水位保護、低油壓保護），輔助設備自動保護。

2 自動化可靠性存在的問題

（1）由于火電廠規模一般較大，各個工作區域之間往往會由于相距較遠而出現信號傳輸速率較慢的問題，從而容易使熱控邏輯出現混亂失控等情況。同時，熱工自動化系統會根據工作環境的變化而發生可靠性變化。

（2）設置的控制設備由于工作環境過于惡劣，而設備在這種環境中長時間的工作，將遭到了嚴重的損害，設備部件出現的老化損傷情況嚴重。例如控制系統的控制卡件、測量部件和執行部件等重要部件都會由于在溫度過高或者空氣中粉塵含量偏高的環境中工作，而嚴重老化或損害。同時，在系統建設階段，由于工作人員的不認真，設備的接線和插件因為沒做好固定措施，隨著工作時長而逐漸松動，聯鎖保護會因此出現誤動和拒動的情況。

（3）控制系統沒有根據設計方案科學合理地配置電源。配置電源沒有配備UPS或者配置電源與實際需求的保險容量并不相匹配，同時，電源沒有實現科學分路也會對控制系統的可靠性產生一定影響。

3 提升可靠性的有效措施

3.1 技術層面

熱工自動化系統應用了先進的各種技術，要滿足逐漸增長的用電需求，自動化系統的技術層面必須要隨著時代發展而進行技術更新。在選用系統的元件時，要考慮到保證發電機組的穩定工作，所以需要挑選出技術較為成熟且動作可靠的熱控元件。要將不同的重要熱工信號采用相互獨立的方式進行信息采集，或者在不同卡件中通過一樣的通道來進行數據測量，以減少故障出現時造成的集中破壞風險。采用來自不同母線的2根進線為DCS系統進行穩定的電流供應。自動化系統在火電廠中的應用方案，必須根據不同工作區域的危險程度不一樣而做出專門制定，充分應用APS技術有效避免因為人為出現失誤而導致事故的可能。

3.2 管理層面

由于火電廠的規模一般較大，如今的火電廠大多數都應用分散控制系統。因為很多DCS質量、種類都不一樣，很容易出現通訊中斷等問題。為了保持火電廠的穩定發電，管理人員必須根據不同故障情況，準備不同的科學有效的應急措施，防止事故突發后事態嚴重化，甚至影響整個火電廠的穩定運行。要根據熱工自動化的規范操作去制定詳細嚴密的管理制度，在整個自動化管理體系中都要嚴格遵守制度，嚴格按照規定章程進行操作流程，有效避免由于人工失誤造成的事故。結合熱工自動化系統的檢修運維規程，制定基于全壽命周期的風險評估體系，也可以應用在線監測、紅外測溫等當代先進技術，并在此基礎上開展狀態檢修工作，通過對設備運行的趨勢變化和細微狀況的跟蹤，要對設備的運行狀態和各項參數做到精確掌控，要擁有強烈的防范意識；同時，做好儀表自動化校驗管理一體化工作。測量儀表的數量與電廠機組容量相匹配，為了降低大量儀表同時校驗時的出錯率，應實現儀表校驗的全程計算機管理；做好設備消缺管理。重點是做好一般缺陷的規律掌握，重大缺陷的及時消缺；應用現代化技術實施嚴密遠程監控，對設備的運行狀態進行實時監控，并及時發現故障問題，對出現的問題進行詳細分析，提高系統的可靠性。

3.3 控制系統軟硬件的優化配置

熱工調試自動化控制系統安全運行的基礎在于熱工保護及輔機控制。由于熱控誤動大部分是因輔機控制邏輯的不完善和不正確而造成，尤其是新建機組，因此必須加強控制系統軟硬件的高質量配置和控制邏輯系統的改進。在對控制系統邏輯進行改進時，要考慮曾經發生的故障和存在的安全隱患，并進行整體優化和綜合比較，利用容錯邏輯的設計方法，對極容易出現故障的設備進行完善和優化，其中預先設置的邏輯系統可以降低或者避免整個系統的失效，從而在設計方面體現其技術優勢，以保證其可靠性。

3.4 抑制干擾信號，采集可靠信號

抗干擾能力是熱工調試自動化系統的重要措施和手段，直接關系到系統的可靠性。由于熱工調試自動化系統工作的環境較為復雜，因而必須認識到抗干擾能力的重要性，分析引起干擾的原因，在總結電力設計、安裝施工和維護監督的實際經驗的基礎上，提出有效對策。干擾源主要與工程設計、安裝設施和生產維護有關，可分為計算機供電系統的干擾、公共阻抗、漏電阻和雷擊引入的干擾等，會造成保護誤動，影響系統的可靠性，損壞設備，影響生產安全。因而抑制干擾主要包括以下措施：切斷干擾途徑、消除干擾源、提高設備的抗干擾性能等，并根據具體工作實際采取針對性的措施。

3.5 提高監管人員的素質

隨著我國技術發展的突飛猛進，很多新組成的火電機組都應用了較為新穎的技術。而電廠工作人員的技術素質還有待提升，在應用高新技術提升設備工作效率的同時，也要保證相關工作人員能夠熟練準確地操作，一旦因操作失誤造成的損失，甚至是傷亡都是無法估量。對于有效提高員工的整體素質，可以通過組織相關培訓，并制定詳細的相關設備操作考核體系的方式，必須操作水平達到一定程度才能通過考核拿到證書并上崗工作。在職工作人員也要定期進行考核，以保證在崗員工的素質水平可靠可信。與此同時，還需要培養員工愛崗敬業的責任意識和科學認真的工作作風。

4 結語

總之，熱工自動化是火電廠得以保證高穩定性、高效率的產電基礎。所以對于不同發電廠的各自生產情況，要結合實際情況，時常對熱工自動化系統的不足之處進行分析探討，還要想辦法應用先進技術和提高整體管理人員綜合素質等方法進行改善。從而保證火電廠能夠安全高效地產電，有效提高火電機組的可靠性。

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