儀表自動化技術在熱電廠中的標準化應用

周水箭

【摘要】隨著計算機控制技術發展，大型火電生產中各項設備運轉都可以通過自動化監測與調控的方式確保生產的安全高效。因此，本文闡述了儀表自動化的相關概念，系統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在熱電廠生產過程中的標準化應用。

【關鍵詞】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

近年來電力生產水平不斷提高，在對各個設備的監控與管理過程中，儀表自動化技術可以更好地實現遠程調控，減少人工成本的投入，并保證系統生產的安全與穩定。在監控管理系統的應用中要保證與自動化技術有效融合，仔細研究不同生產環節中設備的運行特點，通過合理設計建立主輔機和總線控制的生產體系，優化熱電生產效率，并對系統的設備配置進行升級調整，使其能夠更加充分地利用熱力實現電力轉化，加強系統保護作用。

在熱電廠發電過程中，各項設備的聯合運行與大規模生產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有效調控。信息化控制的應用能夠更好地提升電力生產設備動態調節的靈活性，更好地滿足現代化城市供電的高負荷需求。

1熱電廠自動化系統的安裝調試

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

2儀表自動化系統的標準化應用

2.1擴展管理信息

在城市火力發電系統規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信息較為有限，不利于對系統的狀態進行全面的預測和把控。自動化系統能夠對熱電廠發電過程中的每一個儀表進行有效的監測，在數據獲取量和管理有效性上得到明顯改善。自動化系統還可以運用數據對比與分析的方式檢驗每一個儀表采集到的參數和設備額定功率之間的偏差，通過綜合判斷使后續的自動調整指令更加科學合理。這不僅有效拓展了熱電廠生產管理信息，還能節約人力投入，同時在設備的升級和改造中能夠更好地控制信息刷新速率，提升設備調試效率。

2.2累積高級算法

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

2.3實現節能降耗

從熱電廠生產的實際能量轉化過程來看，電力資源主要是通過燃燒放熱將富余煤氣轉化為可供冶煉生產使用的電能，而通過生產優化和節能處理能夠更好地保證對富余煤氣的充分利用，提升能量轉換的效率，在保障電力生產企業經濟效益的同時實現電力資源持續穩定輸出。通過對富余煤氣的燃燒過程分析，自動化調控系統能夠根據富余煤氣的燃燒程度對蒸氣的送入口傾角進行合理調節，形成一個動態平衡的狀態，進而完成高質量的電力輸出。在廢氣的處理中，運用自動化系統可以詳細掌握污染物排放情況，確保其凈化處理效果。節能降耗是熱電廠生產的主要發展趨勢，也是產業升級的重要目標，所以要合理運用自動化技術實現革新發展。

2.4儀表故障分析

將熱電生產過程中所有儀表進行自動化監控可以更好地對運行參數進行對比分析，提前掌握系統生產中可能發生故障的環節，為系統的安檢維修工作提供翔實的信息基礎。從熱電廠生產的運行環節來看，在煤氣燃燒的過程中會產生高溫，且整個系統運行的連續性較強，一旦發生設備損壞或故障問題不僅會造成系統停運和相應的經濟損失，還有可能因為高溫或高壓而帶來安全隱患。作為熱電廠生產的管理人員，必須要重視對相關儀表參數的檢驗和校正，通過定期維修的方式查驗儀表的運行狀態，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生數據不精準的問題。儀表檢測是保證電力生產穩定的重要環節，在相應的控制編程中也需要納入該項工作，確保熱電廠生產中溫度、壓力等環節參數保持穩定。

2.5運行實時監測

熱電廠生產是一個連續運轉的過程，在進行儀表自動化技術應用時必須要關注監控系統的工作情況，隨時查驗不同儀表的運行參數，并形成一套完備的生產工作記錄，便于在后續運維調控時進行翻閱查驗。儀表自動化系統會直接和計算機網絡連接，通過通信系統將采集到的數據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，規避信息延遲問題的出現。在儀表系統監測中要根據不同設備的運行特性合理調控工作狀態，如在燃燒倉內要多設置溫度傳感，在氣室內要多設置壓力傳感等，確保監測信息能夠翔實反映電力生產系統的運行狀態，并和主控平臺中的分散化管理形成有效融合，促進多線程協作的合理開發與應用。

2.6現場總線控制

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，該系統能夠有效將控制、通信和顯示等環節結合在一起，使管理人員的工作更加直觀便捷。在總線控制系統內部必須要實行標準化的模塊分隔，根據不同環節和設備的運行特點，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調節時能夠獨立可靠。在總線控制的運行系統中，要在每一個線路連接節點處設計傳感探測，通過DCS形成配套化的運行調控，減少系統運行過程中產生的各項冗余問題，不斷減輕系統的運行負荷。在熱電廠生產規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化，確保對不同儀器設備精確有效地管控。

2.7升級系統配置

在規模龐大的熱電廠生產系統中，必須要定期對自動化系統和儀器儀表的運行進行升級和質檢，使其能夠滿足高負荷運轉的生產需求。如在燃燒供熱環節可以運用復合化的電力配置模式促進設備有效運轉，將高壓和低壓旁路分別按照1：0.65的參數進行有效調控，使熱電廠生產過程中的氣源切換和再熱器能夠達到額定的運行狀態，優化調節設備的運行性能和整體系統中產生的相互影響。為了使自動化系統對生產過程起到監控和調節作用，有效保護系統安全，需要對其進行升級處理，使機組系統的電力負荷容量能夠得到擴充。在進行擴容調峰時要充分考慮設備參數的性能要求，特別是對鍋爐燃燒、蒸氣釋放等可能會產生系統擾動的環節必須要加強關注，避免出現系統跳閘等問題。

2.8一鍵起停保護

在火力發電過程中出現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。在自動化系統中能實現這一遠程控制的需求，在主輔機的線路連接上引入DCS操控，運用系統化的連鎖控制和分部指令釋放，使生產的每一個環節都能夠形成有效銜接，并通過系統化的綜合判定辨別當前設備的運行狀態。如在后續水泵啟動時，若探測到水的流量偏小時，會運用系統調節的方式將后續的鼓風進行協同操作，能夠有效避免不同設備運行失控的問題。在APS設計中，可以充分考慮到這種系統化的管控邏輯應用，更有利于促進熱電廠生產系統自動化應用發展，將各類潛在的安全隱患控制在可控范圍之內。

2.9生產燃燒優化

在自動化控制系統中建立燃燒控制與優化的數據庫，使系統運行時在常規指令發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化調整。在自動化系統中建立翔實的數據庫和人工智能優化都是進行燃燒減排的重要基礎和前提。

同時，通過在系統中引入更加精確的風煤監測，掌握設備的實際運行情況，將傳感探測的硬件系統連接在生產運行的每一個設備管道中，有效實現熱電生產的精細化管控。企業管理人員還可以根據熱電燃燒與發電量之間的比例關系掌握當前的系統耗能情況，通過橫向對比實現人工干預和機器調節同步進行的運行模式。

2.10氣溫控制應用

在煤燃燒過程中產生的熱蒸氣必須要經過嚴格的溫度控制和調節才能保證電力生產的安全性，而由于這項數據參數的特殊性，在進行采集和傳輸時會出現一定的遲滯，不利于實現高效精確的溫度調控。在自動化系統中可以采用ATC處理的方式對蒸氣溫度實行動態化的采集和管理，能夠根據鍋爐的實際運行狀態調控溫度采集與傳輸的刷新效率，使整個監測體系能夠維持在動態平衡的狀態下。在ATC系統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協同判斷得出精確數值，并根據預設的溫度范圍進行對比判斷，發出相應的指令對過熱器進行有效調控，確保爐腔內蒸氣溫度在可控范圍內。

2.11容錯安全防護

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

3結語

在火力發電過程中運用自動化快速處理信息并掌控熱電廠生產各個環節的實際狀態，加強對生產參數的調控優化，進而達到對火電資源的有效節約。在自動化系統中實現一定的容錯防護，通過更加綜合化的判斷來掌握各組件的實時狀態，對潛在的安全隱患等進行實時監測，既能避免誤判對實際生產造成的影響，也可以對設備故障及時進行維修排障，維護電力生產的穩定。

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