探討電力自動化儀表的可靠性

中電裝備山東電子有限公司 王 林

城鎮化進程帶動了城市和鄉村建設，如今各行各業建設都離不開穩定安全的電力，對發電、輸電安全性和電力質量也提出了更高要求。在自動化科技推動下，電力系統發電等工作開始建設熱工儀表和相關技術建設電廠自動化生產控制系統，以對電廠設備運行壓力、溫度等參數進行自動化監測和控制，為發電廠安全生產提供技術支持。而當前電力系統應用自動化儀表尚存在一些技術性問題，導致自動化儀表在安裝和運行等過程中出現一些故障，不利于自動化儀表可靠發揮其監測、預警等作用，給電廠生產運行埋下了一些安全隱患。

1 電力自動化儀表的具體應用分析

隨著我國自動化技術突飛猛進，電力設備的需求也推動其在電廠熱工系統等領域廣泛應用、迅速發展。隨著電廠各設備裝置更新換代，儀器自動化控制水平不斷提升，一般分為自動檢測相關、自動調節、控制開關順序、設備開啟的自動保護及綜合自動化等技術應用類型，儀表相關軟件也不斷更新，使整個系統實現更精確數據采集、傳輸和設備互聯、遠程參數設置等功能，也提升了自動化儀表智能性和可靠性，具體而言，當前電力自動化儀表有以下幾點應用：

1.1 信息采集

電力系統應用自動化儀表，首要目的是實現自動化的精確信息采集，如電廠檢測儀器可檢測整個生產線溫度、壓力、流量等參數信息，從而判斷工作線負荷情況，幫助工作人員進行及時、合理作業控制，從而保證生產設備安全運轉，如利用感應元件連接機組設備，建立相應數據傳輸路徑，以對電力設備進行自動化信息監控，技術人員通過感應信息也能在更短時間找明故障位置和故障原因，從而提高故障檢修效率，保障電力生產工作可靠、穩定開展。

1.2 信息處理及自動控制

電力自動化儀表在實現自動信息采集基礎上，可實現較強信息分析及處理功能，該功能主要是基于其調整功能來實現的。一般為保證整個機組及生產線安全運行，均會在儀表程序上設置參數預設自我約束及自動調整機制，從而實現儀表自動化信息處理和一定程度的自動控制，而以自動化儀表實現的生產控制系統，可運用編程技術來發生調控指令對一般進行的合理的自動化控制，在收集、處理儀表信息時，通過數據線纜等進行遠程調控，據指令識別和控制儀表運轉情況，從而提升自動化儀表運行可靠性，有效避免人工操作帶來的運轉波動性大等問題，也降低了控制工作危險性。

1.3 遠程監控與自動報警

基于無線傳感器等技術，管理人員可遠程查看儀器對外界和自身監測信息，從而不受時空限制，進行集中信息采集、匯總和處理。在互聯網等技術支持下，進行自由、靈活數據溝通，是進行遠程管理基礎，也為后續設備日常維護、保養數據支持。在自動監測基礎上，對于控制系統設置合理的監測指標或報警閾值，或結合相關技術模型，即可實現自動化報警、預警等功能，電廠生產中應用自動化儀表監測和報警技術，目前主要應用于對機組設備溫度監控與報警，即通過分析感應元件的溫度數據進行監測，發出相應等級警報信號，幫助監管部門在短時間內快速控制火災隱患，從而保障機組設備安全、可靠運行。

2 電力工自動化儀表出現故障的原因分析

2.1 密封不良

導致電力自動化儀表發生故障原因較多，就技術層面而言，密封不良和受較強震動是常見原因，這兩個因素與自動化儀器安裝水平密切相關。電力自動化儀表密封工作較復雜，且基于不同環境有不同密封需求，若安裝人員在儀表密封中，未嚴格按技術規范對儀表盤等進行密封，很可能導致儀器在后期運行中出現儀表盤進水汽等問題，如在夏季等雨水多或潮濕環境下，若儀表盤密封不嚴，很可能因進水汽導致儀器無法正常運行、正常傳輸數據。

2.2 振動因素

一般而言，電力自動化儀表常安裝在大型生產設備或管路上，因此儀表實際運行中會遭遇大幅度振動。若機械設備出現長時間、大幅度振動，很可能導致其出現電源接觸不良、零部件松散、固定螺栓松動、局部開焊等現象，若未進行及時檢修處理，很可能影響儀表檢測可靠性。

2.3 人為因素和不可預估因素

電力自動化儀表可靠性與其安裝、檢修維護等技術性工作密切相關，而技術人員水平直接決定了這些工作質量。目前電力系統中常存在的故障，很大一部分原因是人為因素導致的，與安裝技術，檢修技術、維護技術與儀器運行安全、耐久性直接相關，因此也影響著自動化儀器使用可靠性。而檢修、維護等工作質量，不僅與操作技術相關，還與相關工作制度、管路制度有較大聯系。另外，電力自動化儀器穩定性還存在一些不可控、難預估的因素，這是因儀器運行及系統管路環境較復雜，許多工況異常難以被及時發現和處理，如生產設備的一些較小非正常運轉，可能會損壞儀表，而基于監測復雜性以及一些技術性問題，很可能出現一些無法預估的儀器故障。

3 提升電力自動化儀表可靠性技術探析

3.1 儀表安裝技術要點

安裝前技術人員應全面了解控制系統結構及所安裝儀器、儀表類型、參數，對所安裝設備進行功能測試，確定功能符合設計要求，校驗和調節熱工儀表性能，控制設備操控范圍，建立相應技術體系，據安裝重點制定合理、可行的安裝計劃。

選擇安裝位置，如測溫元件應選擇能代表被測溫度且不受強烈振動及物理沖擊位置，如在二次風溫或出煙口等位置安裝溫度測點，安裝泵、風機、電機軸承等設備溫度、電阻測點儀器時，應通過安裝壓簧、套管等進行緊貼安裝，在保證儀器不受環境因素出現故障時，保障測量準確度、可靠性。

進行設備及儀表盤安裝。安裝施工時首先應清理現場，合理把控安裝設備進場數量、時間和暫放位置，避免影響施工作業或造成設備損壞，在儀表監測合理后按相應技術規范進行具體操作，在安裝溫度、壓力等取源元件時，應在安裝結束后再次進行有效定值測試，對其運行功能和規范性進行測驗，儀表電源盤、控制盤等是其表盤安裝重點。此外，據儀器安裝位置，采取安裝保護套管等措施，如在高溫、高壓、高速流體沖擊等為主，須安裝強度合適保護套管，還應考慮保護套管對測溫、測壓等元件正常工作的影響，采用合適厚度、材料及裝配方式，避免引起測量數據滯后。管線鋪設、配線安裝，也是自動化儀表安裝關鍵環節。管線鋪設時需管理好信號、電源、測量等內容，確保儀器安裝工作及管線等資源調度工作高效、合理開展，避免安裝返工，管線鋪設應充分考慮施工可操作性，合理選擇鋪設地點，避免周圍存在磁場等干擾源，從而保證儀表運行可靠性。

3.2 電力自動化儀表調試要點

在自動化儀器安裝完成后應對變送器、傳感器、調節閥等進行單獨校驗和測試，并制定周期性校驗工作制度，保障儀表在后續使用中測量準確性，并避免聯合校驗因單個儀表故障導致其他設備故障。首先查看裝置外觀是否完好，利用測量工具進一步檢測功能是否正常，最后進行調試工作，觀察儀表溫度、壓力等指針變化，調試至其測量范圍、精度與系統運行要求相一致，待指針變化平穩后結束調試工作。

進行設備聯合校驗，進一步檢查自動化儀器及系統可靠性、精準度。以電控閥門聯合校驗、調節過程為例，需對聯合各儀器強度、靈敏度及氣密性、泄漏量等參數進行嚴格測量和檢查，并通過中控平臺發送指令，觀察各儀器執行情況，不斷反復以上操作直至儀器各項參數符合要求、功能良好。

開展系統調試。通過系統工作調試設備前需保障單獨調試、聯合調試均順利完成，系統校驗先從輸入、輸出信號差異檢測開始，接著模擬分析自動化儀表各項參數變化，全面、合理調整報警閾值，構件合理監測與報警系統，最終通過試運行進行精度測試，保證自動化儀表監測、報警功能均能到達設計精度要求。

3.3 儀器及系統的可靠性分析

為確定自動化儀器及系統可靠性，需對其進行可靠性分析，分析影響其可靠性因素、綜合效應及系統故障模式、概率等內容。可利用可靠性決策表來分析控制系統，影響儀器可靠性的因素可能多重的，因此需分析各部件失效機理，從而演繹歸納引起儀器故障綜合效應，對故障因素、模式進行定性描述，然后據部件失效率算出系統故障概率，為儀器運行及維修等階段提供有用技術參考。首先，據系統構成生成詳細決策表，描述部件可靠性與各影響因素及影響結果具體關系；然后，利用符號算法處理決策表贅化部分，歸并冗余數據，使決策表更簡明、清晰、全面的描述系統可靠性狀態；最后，合成決策表，描述系統各部件詳細、準確關聯性，闡明各故障綜合作用原理，并進行故障定性和定量化表述，描述故障發生形式及相關儀器的狀態信息，并計算出各儀器故障率，從而為維護工作提供理論依據，對高頻故障進行更嚴密檢修維護。

3.4 電力自動化儀表的維護管理工作

火力發電等方面電力自動化儀表處在復雜運行環境中，環境影響因素較多，導致不可靠因素增加，對防振動、防污染等技術要求更高。因此，需加強儀表運行期間維護管路工作，保證儀表處于較可靠運行狀態。其維護管理應從優化技術和管路兩方面著手，就技術層面而言，技術人員要具備全面分析儀表故障及故障處理技術能力，要想確保能夠及時處理電力儀表故障，技術團應具備快速制定針對性的故障處理方案及全面排查電力儀表故障能力，提高電力自動化儀表應用可靠性。儀表檢修及維護中技術人員應通過深入分析儀表各項參數波動情況，結合觀察法、敲擊法及相關設備快速分析、判斷儀表故障位置及原因，如進行多層面、多時段DCS系統拉曲線分析，判斷儀表壓力等參數是否正常，然后采取及時、合理處理，保證儀表后續可靠運行。要檢修時需準確記錄參數曲線變化，檢修完畢應及時更新信檢修電子記錄，如記錄更換元件的型號、運行狀況等內容，以便后續能全面調度檢修記錄，更及時發現、預測儀表可能出現磨損、老化等問題，從而提升其維護技術水平，保障可靠運行。另外，儀表維護管理還涉及對儀表運行環境管理，若儀表處于溫度高、潮濕等環境下，需加裝保護設備，避免儀表出現漏電、高溫損壞等問題，保證儀器穩定、可靠運行。