火電廠熱控自動化系統運行的穩定性研究

［關鍵詞］火電廠；熱控自動化系統；穩定性；因素分析；運維管理

［中圖分類號］TM621 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0108–03

1火電廠熱控自動化系統使用現狀

火電廠熱控自動化系統在近年來得到了快速發展，應用范圍不斷擴大，已成為現代火電廠不可或缺的重要組成部分。傳統的人工控制方式已逐漸被自動化控制所取代，先進的DCS（分散控制系統）和FCS（火電廠控制系統）等技術被廣泛應用。DCS系統可實現對整個火電廠的集中控制，包括鍋爐、汽輪機、發電機等主要設備，并通過人機界面（HMI）提供直觀的操作界面，方便操作人員監控和控制整個生產過程。FCS 系統則更專注于火電廠的控制系統，能夠實現對鍋爐燃燒、汽輪機調速、發電機勵磁等關鍵環節的精確控制，確保機組的安全穩定運行。除了傳統的DCS 和FCS 系統，近年來還出現了基于云計算、大數據、人工智能等新技術的智能熱控系統。這些系統可實現更加精準的預測、控制和優化，進一步提升火電廠的運行效率和能源利用率。

2影響火電廠熱控自動化系統穩定性的因素分析

2.1環境因素影響系統運行

火電廠運行環境復雜多變，高溫高濕環境會加速系統硬件設備老化，降低元器件性能，甚至導致設備故障。例如，控制柜內部的溫度過高會導致元器件的電氣性能下降，進而影響系統控制精度。高濕度環境會導致設備表面凝結水珠，造成電路短路，引發系統故障。機組運行產生的振動噪聲會影響系統信號傳輸的穩定性，導致系統誤動作。例如，傳感器在振動環境中會產生誤差，影響控制精度。此外，來自其他設備的電磁干擾也會影響系統數據的準確性，導致控制偏差。例如，高壓電磁場會導致系統數據傳輸出現誤碼，影響系統控制指令的準確執行。

2.2系統故障影響正常運行

熱控自動化系統由硬件和軟件兩部分組成，任何一部分出現故障都會影響系統穩定運行。硬件故障包括控制柜、傳感器、執行機構等設備的故障，會導致系統控制失效。例如，控制柜內部的電源模塊故障會導致系統斷電，無法正常工作；傳感器出現故障會導致系統無法獲取準確的運行數據，影響控制精度；執行機構故障會導致系統無法執行控制指令，影響機組運行狀態。軟件故障包括軟件程序存在漏洞或錯誤，導致系統運行異常。例如，軟件程序中的邏輯錯誤會導致系統控制指令錯誤，影響機組安全運行。此外，通信故障也會導致系統無法正常運行。例如，網絡連接故障會導致系統無法與其他設備通信，影響系統功能的實現。

2.3操作因素影響系統運行

操作人員的操作水平和維護意識對熱控自動化系統的穩定性至關重要。操作失誤會導致系統運行參數偏差，甚至引發安全事故。例如，操作人員誤操作導致系統參數設置錯誤，可能會引發機組超負荷運行，甚至導致設備損壞。維護不到位會導致設備老化、性能下降，增加故障發生率。例如，設備沒有定期維護，導致設備積塵、腐蝕，容易出現故障。此外，操作人員缺乏專業知識和技能，也會影響系統的穩定運行。例如，操作人員無法及時發現故障，導致故障擴大，影響機組正常運行。

3保障火電廠熱控自動化系統穩定性的有效措施

3.1改善系統功能單元設計

為了提高火電廠熱控自動化系統的穩定性，需要從系統功能單元的設計入手，進行優化和改進：①提高硬件設備的可靠性，選用抗干擾性能強的元器件。例如，選擇耐高溫、抗潮濕、抗振動的元器件，以適應火電廠復雜多變的運行環境。同時，要加強設備的防腐蝕處理，延長設備的使用壽命。②采用冗余設計，保證系統關鍵部件的可靠性。例如，采用雙電源供電、雙通道通信等冗余設計，確保系統在單個設備出現故障的情況下，仍然能夠正常運行。③加強系統硬件的防雷防靜電措施，防止雷擊和靜電對設備造成損壞。④軟件設計方面，優化軟件程序，提高軟件的抗干擾能力。例如，采用模塊化設計，將軟件程序劃分為不同的功能模塊，提高軟件的可維護性和可擴展性。同時，要采用嚴格的測試方法，對軟件進行充分的測試，確保軟件的穩定性和可靠性。此外，要定期更新軟件版本，修復軟件漏洞，提升軟件的安全性。

3.2添加系統控制硬件

為了提高火電廠熱控自動化系統的穩定性，還可以通過添加一些控制硬件來提升系統的可靠性。例如：①添加UPS 電源，保證系統電源的穩定性。UPS 電源能夠在市電出現故障的情況下，為系統提供穩定的電源，確保系統正常運行。②添加濾波器，消除電磁干擾。濾波器可有效濾除來自其他設備的電磁干擾，減少干擾對系統數據傳輸的影響。③添加隔離器，防止不同系統之間相互影響。隔離器可將不同的系統隔離開來，防止相互之間的干擾，提高系統的穩定性。如可將控制系統與通信系統隔離開來，防止通信系統故障影響控制系統運行。④添加硬件監控設備，實時監測系統運行狀態，及時發現潛在故障，并采取相應的措施，防止故障擴大。如可添加溫度傳感器監控控制柜內部溫度，防止溫度過高導致設備故障。

3.3設置系統保護裝置

為了提高火電廠熱控自動化系統的穩定性，需要設置相應的保護裝置，及時發現并處理各種故障，避免故障擴大，影響系統正常運行：①設置硬件故障檢測裝置，及時發現并處理硬件故障。例如，可設置控制柜內部溫度監測裝置，當溫度過高時，發出報警信號，并自動啟動降溫措施，防止設備過熱損壞。還可以設置電流監測裝置，當電流過大時，及時切斷電源，防止設備短路燒毀。②設置軟件錯誤檢測裝置，及時發現并修復軟件錯誤。例如，可設置軟件運行監控程序，監控軟件運行狀態，當發現程序錯誤時，及時停止程序運行，并記錄錯誤信息，以便進行后續分析和修復。此外，還可以設置數據校驗程序，對數據進行校驗，確保數據的準確性和完整性，防止軟件錯誤導致數據錯誤。③設置通信故障檢測裝置，及時發現并解決通信故障。例如，可設置網絡連接監測程序，監控網絡連接狀態，當網絡連接斷開時，及時發出報警信號，并嘗試重新建立連接。還可以設置數據包校驗程序，對數據包進行校驗，確保數據包的完整性和正確性，防止通信故障導致數據丟失或錯誤。

3.4實現系統控制的全自動化

3.4.1硬件運行自動化

硬件運行自動化指將原來需要人工操作的設備運行過程，通過自動化控制系統來實現。例如，可實現自動開關機，減少人工操作誤差。當系統需要啟動或停止時，可通過自動化控制系統完成，避免人為操作失誤導致的設備損壞。還可以實現自動監測設備運行狀態，及時發現故障。例如，可以設置設備運行參數監測程序，實時監測設備運行參數，當參數超出設定范圍時，及時發出報警信號，方便操作人員及時處理故障。

3.4.2數據采集自動化

數據采集自動化指將原來需要人工記錄的數據，通過自動化系統進行采集和處理。例如，可實現實時采集系統運行數據，便于分析系統運行狀態。通過自動化系統實時采集設備運行參數、環境參數等數據，方便操作人員實時監控系統運行情況。還可以實現自動記錄數據，方便進行歷史數據分析。通過自動化系統記錄所有數據，方便操作人員進行數據分析，找出系統運行規律，預測潛在故障。此外，還可以實現自動生成報表，方便對系統運行情況進行統計分析。通過自動化系統生成的各種統計報表，方便操作人員對系統運行情況進行分析，及時發現問題，并采取相應的措施。

4火電廠熱控自動化系統的運維管理方法

4.1監控并檢測系統運行狀態

火電廠熱控自動化系統的穩定運行離不開有效的運維管理方法。監控并檢測系統運行狀態是運維管理的重要環節，旨在及時發現潛在故障，確保系統安全穩定運行：①需要定期進行系統巡檢，檢查設備運行狀態。巡檢人員需要仔細檢查控制柜、傳感器、執行機構等硬件設備，觀察設備運行是否正常，是否有異常現象。例如，檢查控制柜內部是否有積塵，傳感器是否連接正常，執行機構是否有卡滯等。巡檢人員還需要查看設備運行參數，判斷設備是否處于正常工作狀態。②需要實時監控系統運行數據，及時發現異常情況。現代熱控自動化系統通常配備了數據采集和分析系統，可實時采集設備運行參數、環境參數等數據，并進行數據分析。監控人員需要關注系統運行數據的變化趨勢，例如，設備溫度、壓力、流量等參數是否超出設定范圍，系統響應時間是否變長等。如果發現異常情況，需要及時采取措施，防止故障擴大。③需要分析歷史數據，找出系統運行規律，預測潛在故障。通過分析歷史數據，可了解設備運行狀態的變化趨勢，預測潛在故障的發生時間和部位。

4.2明確熱控自動化系統穩定性指標

為了客觀評價熱控自動化系統的穩定性水平，需要明確一些指標，作為衡量系統穩定性的標準。這些指標可反映系統運行的可靠性、準確性、效率等方面，為系統設計、維護和改進提供參考依據。火電廠熱控自動化系統穩定性指標見表1。

通過對表1 指標的監控，可評估系統的穩定性水平，并采取相應的措施，提高系統穩定性。例如，可通過提高硬件設備質量、優化軟件程序、加強安全設計等措施，降低系統故障率和誤動作率，提高系統響應速度和控制精度，提升系統的安全性能。此外，還需要對系統運行數據進行分析，找出系統穩定性變化趨勢，并及時采取措施，防止故障發生，保障系統安全穩定運行。

5結束語

保障熱控自動化系統穩定運行是提高火電廠安全性和經濟效益的重要保障。文章對火電廠熱控自動化系統運行的穩定性進行了研究。隨著科學技術的不斷發展，熱控自動化系統將更加智能化、可靠化，可為火電廠安全穩定運行提供更加強大的保障。