熱工自動化設備管理系統的技術要點研究

哈 達

（內蒙古國華準格爾發電有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

伴隨著社會經濟的發展，科學技術日新月異，我國工業化進入快速發展期。在此過程中，資源消耗與環境污染的問題也日益突出，特別是重工業城市環境壓力與日俱增。對此，節能減排不僅僅是一個社會普遍關注的焦點問題，也應該成為各行業發展過程中不可推卸的責任。其中，熱工自動化控制作為一項新技術，對于火電機組的節能降耗具有重要促進作用，順應了新時期行業發展的環保要求[1]。然而，熱工自動化設備在實際運行過程中，可能會受到來自諸多方面的多種因素的影響和干擾，引發故障。尤其是來自于管理系統方面，某些風險因素會嚴重影響設備運行可靠性和節能減排目標的實現。對此，為了保障安全穩定有效生產，避免安全事故的發生，提升設備的可靠性，本文著重探討熱工自動化設備管理系統的安全技術配置方法。

1 熱工自動化設備管理系統及其技術要點

熱工自動化DCS管理系統是一種分布控制系統，相較于傳統的集中控制方式，DCS管理系統無疑更加靈活。該系統包括了若干個分控制系統，各個子系統都可以獨立運行并完成工作任務，而且能夠在運行中保持彼此間互不干擾[2]。在此過程中，如果某一子系統出現故障，也并不會影響其他子系統的穩定有效運行。

在DCS管理系統中，核心部分為數據采集模塊。借助數學建模及算法，對所采集實時數據進行計算分析，得出DCS可識別數據，之后工作人員根據數據采集系統所傳回數據進行成像分析，以此來動態監測DCS運行的實時狀況。其間，一旦熱工自動化設備管理系統出現問題，系統能夠及時報錯并給出正確的處理方案，以此來保障設備穩定運行，減少損失并提高工作效率。

談及DCS管理系統，就不得不提與之相關聯的MCS和FSSS。其中，MCS屬于系統自備的調節系統，其工作原理類似于天氣監測系統，能夠實時監測空氣濕度、溫度、風力、風向等。除了監測環境條件，還能夠圍繞DCS所需的工作標準條件去實施針對性調節[3]。舉例來講，當風力較大的情況下，會導致DCS運行阻力變大，在這種情況下MCS能夠創建更加適應的運行環境，保障系統穩定有效運行。FSSS屬于系統自備的報警系統，通過采集和監測數據，分析和判斷DCS管理系統運行環境是否處于良好狀態。當發生故障后，FSSS能夠做出精準分析，找出發生故障的對應子系統，縮小排查的區域范圍，然后向工作人員發送提醒警報。

除此之外，儀表智能管理軟件可以實現與現場智能傳感器間的通信連接，完成在線遠程組態的同時，還能夠進行參數設置。由于具有自動標定功能，精度也更有保障。通過對工作中各類誤差的計算，生成標定曲線及報告[4]。與此同時，對儀表運行過程中的綜合狀態進行自動跟蹤并實時記錄，比如檢測是否發生掉電、取壓管路堵塞、零位漂移等情況。

閥門智能管理軟件支持智能閥門的實現，開展在線組態與調試，自動標定以及開度階躍測試等工作。全面檢測與評估智能閥門的工作狀態及性能狀況，動態監測是否有卡澀和閥門芯是否有磨損等情況。通過檢測評估，有效支持預測性維護工作的實施。

轉動設備狀態智能管理軟件主要是用來檢測系統內重要轉動設備的運行狀態。其中，針對給水泵、送風機等，可采用振動及電機診斷等多種技術來實施檢測，監測設備是否有基礎松動、軸承磨損以及平衡不佳等情況。識別故障隱患并向工作人員發出警報，為停機檢修提供依據與幫助，使隱患在未擴大前便得以消除。

智能化報警軟件主要是用以處理和發送故障報警信息，通過對報警信息的收集、統計、分析及預測等，對機組運行的整體狀態進行在線監控，做出精準分析和判斷，為工作人員日常檢修與維護工作等提供指導。

2 設計思路

為保障熱工自動化設備的管理系統功能穩定運行，需要具備科學的設計思路，特別是要遵循自動化設計要點，強化整個管理系統的自動化水平。歸納起來，主要有以下三方面。

（1）整個循環水工藝系統的控制。除了LED顯示工控機，PLC構成的自動控制系統同樣必不可少。具體來講，針對每臺泵配置一套PLC設備，在完成設備的程序組態、邏輯優化以及參數修正之后，能夠對所輸出信息進行掃描、處理、運算、輸出等，滿足控制現場設備的工作要求[5]。另外，工作人員通過工作站與PLC設備進行通信，結合數據反饋和分析，來監視并控制循環水系統。

（2）PLC控制系統功能的實現。熱工自動化設備管理系統的主要功能就是控制和調整生產過程中的相關參數，以此保障系統始終處于最佳運行狀態，確保安全生產。具體來講，第一，在數據方面，應具備數據的采集與處理功能；第二，在顯示方面，要確保工藝流程、測量參數、控制對象狀態（參數）都能夠在LED畫面中顯示出來；第三，在記錄方面，能完成趨勢的記錄、報警及工作日志的打印等；第四，在其他方面，可實現數據存儲與檢索、液位自調節、遠程手動單操等功能。

（3）設備選型及相關問題。為保障系統供電的穩定可靠，可配置雙路電源供電。廠用電提供兩路220 V單相二線制50 Hz的交流電，同時配置雙路電源切換裝置，以此確保在生產過程中能夠根據實際需要來切換電源。

3 系統常見故障的診斷分析與防范措施

3.1 診斷方法

熱工自動化設備管理系統的穩定有效運行尤為關鍵，直接影響電廠設備的安全運行及生產任務的達成等。為確保熱工自動化設備管理系統有效運行，就必須要保證系統各部件的穩定可靠。對此，建立與完善監控系統是極為必要的，既能夠及時發現潛在隱患，也能夠精準判斷故障情況并發出指令等，可在故障發生前有效預測，在故障發生后精準診斷。要密切關注易發生故障的部件，如火焰檢測裝置、熱電阻與限位開關、風機振動探頭以及線路故障等，當然也需要注意因維護與檢修不當而導致故障發生的人為因素[6]。

3.2 原因分析

影響熱工自動化設備管理系統可靠性的因素有很多。舉例來講，設計與設備選型不合理，基建安裝與調試不規范，檢修與維護不到位等，都可能會影響系統的穩定運行，導致控制邏輯發生錯誤或直接引發故障。除此之外，控制邏輯的合理性、連鎖信號定值與延遲時間設置、工作人員技能素養不足等使得保護系統誤動作進而引發機組跳閘事件時有發生，也是不容忽視的重要原因。

3.3 防范措施

為盡可能地保障熱工自動化設備管理系統穩定可靠運行，就必須要采取行之有效的防范措施，以盡可能地消除安全隱患，減少故障發生幾率。歸納來講，至少有以下五個方面：①工作人員要不斷強化自身的工作技能水平和綜合素養，更具崗位勝任力，能夠及時發現并切實消除系統中的安全隱患及故障，做到有效地分析、排查與整改，得出故障發生的原因，總結工作經驗，創新工作方法，維護系統安全有效運行。②要制定并落實嚴格的規章制度，同時能夠根據生產實踐及生產需求，做到與時俱進、不斷完善，要建立健全人才培訓、考核及晉升機制等，全面提高職工的技能水平、職業素養。③要根據本廠配置情況以及實際生產過程中的具體情況，制定應急預案，生成有效的解決辦法，確保在事故發生后能夠有效應對，將損失和影響降到最低，做到風險可控。④要制定并完善DCS故障發生后的應急處理措施，加強安全對策的研發，生成切實可行的方法策略。⑤要定期組織開展系列專題研討會，邀請專家或行業好手，分享技能方法及工作經驗等，在加強技術交流，提高技能水平的同時，營造良好的學習氛圍，基于彼此的激勵與帶動，強化職業精神。如此一來，既提高了技能水平，也提升了職業素養。

4 系統優化改造的發展展望

我國是一個人口大國，加上社會經濟的高速發展，需要有大量的電力去為強化電力供應保障，必須要建設并完善供應系統，而熱工自動化設備管理系統建設不可或缺。系統優化的根本思路和方法，就是精準發現并切實消除系統運行過程中存在的問題。比如在設備正式投入生產使用前，就需要做好試用監控，結合數據的調查分析，進行合理調試等，確保所監測的各項數據真實有效，始終處于標準可控的范圍之內，以此來消除隱患、避免各類危險事件的發生，減少不必要損失并保障安全生產[7]。另外，熱工自動化設備管理系統的完善，根本上還需要在技術研發與應用上用心思、下功夫。其中，特別是在自動化技術方面，應積極求突破、謀發展。

正如上文所述，DCS發生故障的影響較大，同時引發該故障的原因有很多，如何及時排查并修整是重點也是難點。其中，為保障DCS控制器的正常通信，提升抗干擾性很重要。影響或決定抗干擾性的因素也有很多，比如外觀設計上是否合理，內在構造上是否科學以及是否采用雙絞線設計等。通過優化改造，減少磁場對信號的干擾，同時基于信號保護器的作用，有效屏蔽靜電的干擾等。另外，在DCS使用過程中，零部件是否完整以及功能是否良好等也是影響系統穩定的關鍵要素。在日常生產過程中，相關工作人員應當加強對零部件的檢查，及時發現、維修或更換那些出現損壞的部件，排查與消除隱患，防止安全事故發生。除了關注硬件狀況，也要注重軟件環境的優化改造。具體來講，要謹慎選擇DCS服務器，特別要考慮信息存儲的問題。一旦服務器讀取硬盤時間變長，說明硬盤中存儲的各類數據以及垃圾信息過多，當到達一定程度后，勢必會對硬盤造成損害，容易出現服務器卡死等情況。[8]對此，在DCS運行的過程中，應當加強數據的監測與管理，掌握數據的運行狀態，根據實際工作需要來處理，避免安全事故發生。

5 結束語

總而言之，在新時期科學技術飛速發展的時代背景下，熱工自動化設備管理系統越發復雜龐大，如何確保安全平穩運行尤為關鍵，而這也是實踐工作中的重點與難點。對此，要深入了解熱工自動化設備管理系統的技術要點，同時積極推行典型化的設計方法，做好故障診斷并優化防范措施。既要做好設備與技術更新，也要加強人才素養，落實系統穩定以及安全生產的保障措施。■