楊劍 國(guó)家能源集團(tuán)國(guó)神集團(tuán)店塔電廠

火電廠是城市電力供應(yīng)的主要場(chǎng)所，其電力生產(chǎn)時(shí)所用的自動(dòng)控制系統(tǒng)，是提升電力資源生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。但是由于自動(dòng)化控制生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，火電廠在應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)時(shí)，還應(yīng)重點(diǎn)排查各類系統(tǒng)故障，減少電力設(shè)備、生產(chǎn)裝置自動(dòng)化控制風(fēng)險(xiǎn)，減少系統(tǒng)故障產(chǎn)生的損失。

一、火電廠熱工自動(dòng)控制相關(guān)概念

火電廠自動(dòng)化控制具體指相關(guān)電力企業(yè)，以“自動(dòng)化控制技術(shù)”為核心，對(duì)火電廠電力生產(chǎn)、設(shè)備控制、燃料運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)的自動(dòng)化管理，是火電廠自動(dòng)化建設(shè)的基礎(chǔ)?；谧詣?dòng)化控制技術(shù)，火電廠能夠?qū)ΜF(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備、電力設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化管理與保護(hù)，構(gòu)建更為智能、高效的自動(dòng)化控制系統(tǒng)[1]。從而減少火電廠生產(chǎn)活動(dòng)中的人力成本，減少風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生，保障火電廠電力資源生產(chǎn)質(zhì)量。同時(shí)可通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備保護(hù)功能，增強(qiáng)火電廠設(shè)備運(yùn)行安全性、可靠性，促進(jìn)火電廠現(xiàn)代化發(fā)展。但隨著火電廠自動(dòng)化水平的不斷提高，火電廠內(nèi)部控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)愈發(fā)復(fù)雜，自動(dòng)化控制難度增加，導(dǎo)致火電廠自動(dòng)化控制過(guò)程中存在較多現(xiàn)實(shí)性問(wèn)題，阻礙著火電廠控制體系的進(jìn)一步完善。

二、火電廠熱工自動(dòng)控制應(yīng)用中的問(wèn)題

（一）控制元件問(wèn)題

通常情況下，火電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，流量、壓力、溫度、電磁閥等相關(guān)控制元件會(huì)伴有明顯的老化、質(zhì)量問(wèn)題。這些問(wèn)題的產(chǎn)生會(huì)誘發(fā)一系列自動(dòng)控制系統(tǒng)故障，使系統(tǒng)控制靈敏度減弱、設(shè)備參數(shù)或信息識(shí)別效率降低。甚至在火電廠電力資源生產(chǎn)中，促使自動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)，給出不符合生產(chǎn)要求的指令，引起系統(tǒng)故障，如跳閘、其他安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)了解，火電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，控制元件引起的問(wèn)題較多，故障風(fēng)險(xiǎn)概率大，嚴(yán)重影響著火電廠生產(chǎn)效率的提升。

（二）DCS系統(tǒng)問(wèn)題

火電廠DCS系統(tǒng)運(yùn)行期間，同樣存在較多軟件、硬件問(wèn)題，具體體現(xiàn)在火電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)內(nèi)CCS、BMS等控制點(diǎn)上。在DCS問(wèn)題產(chǎn)生后，為確保自動(dòng)化控制設(shè)備的安全性，需及時(shí)停止運(yùn)行，以此控制故障引起的經(jīng)濟(jì)損失、安全風(fēng)險(xiǎn)。比如在火電廠DSC系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，若因軟件、硬件問(wèn)題導(dǎo)致電力生產(chǎn)中限流保護(hù)不到位，則會(huì)使火電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)穩(wěn)定性減弱，輸出電路、輸入電路短路風(fēng)險(xiǎn)加劇，繼而容易引起網(wǎng)絡(luò)童心故障，使系統(tǒng)無(wú)法遠(yuǎn)程控制相關(guān)生產(chǎn)元件[2]。另外，火電廠DCS軟件設(shè)計(jì)中，若自動(dòng)化裝置設(shè)定值、運(yùn)行速度等參數(shù)不合理，同樣會(huì)對(duì)火電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，使其無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行。

（三）通信干擾問(wèn)題

火電廠自動(dòng)化控制體系中，備用電源、電子設(shè)備接地問(wèn)題會(huì)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)通信模塊造成干擾，使對(duì)講機(jī)、手機(jī)或其他通信終端信號(hào)連接不暢。具體來(lái)說(shuō)，隨著火電廠電力設(shè)備功率的增加，自動(dòng)化控制系統(tǒng)內(nèi)的通信干擾問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重，并且會(huì)直接導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行受阻，出現(xiàn)停機(jī)故障。對(duì)此，相關(guān)人員需嚴(yán)格控制大功率電子通信設(shè)施的使用，持續(xù)分析增強(qiáng)系統(tǒng)元件抗干擾性的方法，借此維護(hù)系統(tǒng)通信的穩(wěn)定性。

三、火電廠熱工自動(dòng)控制應(yīng)用的解決策略

（一）增強(qiáng)DCS系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性

首先，選擇穩(wěn)定性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完善的控制元件。為滿足當(dāng)前階段火電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)相關(guān)要求，在應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)時(shí)，應(yīng)通過(guò)控制元件質(zhì)量的把控，降低火電廠熱工控制元件故障率。所以，相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合火電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、電力資源生產(chǎn)需求，科學(xué)選擇參數(shù)適宜、匹配度高的控制元件。

其次，為避免火電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)通信故障，使用輸出執(zhí)行裝置、數(shù)據(jù)測(cè)量器、傳感器時(shí)，應(yīng)選擇抗干擾類設(shè)備。避免火電廠電力供應(yīng)過(guò)程中，因信號(hào)測(cè)量不準(zhǔn)確而出現(xiàn)通信問(wèn)題。此外，相關(guān)人員還需增強(qiáng)自控設(shè)備的抗干擾性，智能監(jiān)控設(shè)備通信信號(hào)，若存在信號(hào)跳變，需盡快定位故障點(diǎn)，發(fā)出警報(bào)。最后，設(shè)計(jì)火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，可在通信電纜處增加屏蔽裝置，強(qiáng)化控制設(shè)備本身的抗干擾能力。

（二）改進(jìn)火電廠自動(dòng)控制方案

為發(fā)揮自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用價(jià)值，火電廠在設(shè)計(jì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)結(jié)合火電廠電力資源生產(chǎn)特點(diǎn)，靈活設(shè)置自動(dòng)控制設(shè)備[3]。首先，在火電廠燃料運(yùn)輸環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)子系統(tǒng)，從而利用子系統(tǒng)的組合作用，自動(dòng)控制燃料量，消除、減少裝置內(nèi)的燃料。使火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，燃料量調(diào)整更為靈活，避免燃料量數(shù)據(jù)異常影響火電廠蒸汽蒸發(fā)量、內(nèi)壓等參數(shù)，預(yù)防設(shè)備故障，有效解決火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)存在的控制問(wèn)題。

其次，選擇恰當(dāng)?shù)碾娮悠骷?、電氣設(shè)備優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，靈活控制鍋爐蒸汽量、送風(fēng)及送水量，使電力資源生產(chǎn)中燃料能夠順利燃燒，確保火電廠電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。在此過(guò)程中，相關(guān)人員應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)系統(tǒng)保護(hù)，重視燃燒裝置、溫度控制裝置的自動(dòng)化調(diào)節(jié)，以及鍋爐超壓、溫度變化期間的自動(dòng)保護(hù)。使火電廠自控系統(tǒng)可以依據(jù)生產(chǎn)參數(shù)的變化，及時(shí)采取應(yīng)急處理措施，維持穩(wěn)定、可靠、安全的工況。最后，積極促進(jìn)自動(dòng)控制技術(shù)與發(fā)電機(jī)組的融合，用以提高機(jī)組安全性，構(gòu)建有效的保護(hù)裝置。

（三）優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

優(yōu)化火電自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，相關(guān)企業(yè)應(yīng)結(jié)合火電廠電力資源生產(chǎn)實(shí)際、設(shè)備調(diào)控模式，從電力供應(yīng)多個(gè)環(huán)節(jié)入手，完善火電廠生產(chǎn)設(shè)備的控制方案。首先，以“提升電力資源生產(chǎn)效率”為方向，分析火電廠生產(chǎn)設(shè)備調(diào)控需求，針對(duì)性設(shè)置自動(dòng)化控制保護(hù)設(shè)備，保證系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)質(zhì)量。為火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造有利條件，使其能夠借助電流、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化，減少電流供應(yīng)、輸送過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，落實(shí)系統(tǒng)自動(dòng)化控制裝置保護(hù)方案[4]。

其次，加強(qiáng)火電廠生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)，引進(jìn)先進(jìn)自動(dòng)化控制儀器，使其在運(yùn)行中自動(dòng)檢測(cè)生產(chǎn)設(shè)備，定期排查設(shè)備故障，制定完善的設(shè)備檢修、保養(yǎng)方案。進(jìn)一步規(guī)范火電廠自動(dòng)控制流程，改進(jìn)生產(chǎn)條件，為電力資源生產(chǎn)打造良好環(huán)境。比如通過(guò)設(shè)置自動(dòng)化檢測(cè)儀器，記錄分析區(qū)域內(nèi)通風(fēng)交換系統(tǒng)，可靈活控制設(shè)備溫度，避免因設(shè)備溫度過(guò)高而引起一系列的安全風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)火電廠電力資源生產(chǎn)的安全性。最后，以“安全生產(chǎn)”為方向，增設(shè)自動(dòng)化安全控制模塊，使系統(tǒng)能夠?qū)踩鳛樯a(chǎn)基礎(chǔ)，可以根據(jù)常見(jiàn)火電廠生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)因子，調(diào)控系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備。

（四）重視I/0故障風(fēng)險(xiǎn)的排查

通常情況下，火電廠自動(dòng)控制技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，同樣會(huì)存在I/0故障，而系統(tǒng)內(nèi)的I/0故障類型多為“通道型”“接口型”故障。為解決I/0故障問(wèn)題，系統(tǒng)運(yùn)維管理人員需要根據(jù)故障類型，分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因、尋找其規(guī)律，繼而在自動(dòng)控制系統(tǒng)排查I/0故障。具體來(lái)說(shuō)，相關(guān)人員應(yīng)針對(duì)火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計(jì)，匯總I/0故障信息，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，分類存儲(chǔ)I/0故障問(wèn)題的相關(guān)資料、處理信息。便于系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，依據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)提供的I/0故障信息，針對(duì)性的處理該問(wèn)題。

在此期間，火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)可基于數(shù)據(jù)庫(kù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，自動(dòng)化處理I/0故障數(shù)據(jù)，并根據(jù)該故障與火電廠電力資源生產(chǎn)活動(dòng)的關(guān)聯(lián)，分析故障原因、風(fēng)險(xiǎn)因子，全面分析I/0故障的處理方案。同時(shí)在系統(tǒng)維護(hù)、保養(yǎng)過(guò)程中，使運(yùn)維人員及時(shí)按照系統(tǒng)提供的方案，對(duì)相關(guān)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，促進(jìn)火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的深層加工，使其可以在I/0故障產(chǎn)生后，差異化制定故障處理方案，迅速定位故障點(diǎn)，且對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行定性，減少I/0故障對(duì)火電廠電力供應(yīng)造成的不利影響。提升火電廠自控系統(tǒng)I/0故障處理效率，為火電廠電力資源安全生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)打好基礎(chǔ)。

（五）加強(qiáng)火電廠熱工儀表檢查

為減少火電廠熱工自動(dòng)控制問(wèn)題，還應(yīng)加強(qiáng)熱工儀表的檢查工作，如液位控制儀表、溫度測(cè)控儀表、流量測(cè)控儀表。首先，火電廠熱工儀表中，用于自動(dòng)控制的也為控制儀表是影響電力安全生產(chǎn)的重要組件。儀表運(yùn)行中，給水流量、混合燃料、出口流量等參數(shù)均會(huì)使火電廠鍋爐液位產(chǎn)生改變。但鍋爐蒸汽流量過(guò)高時(shí)，液位控制儀表會(huì)存在水位數(shù)值不準(zhǔn)確的情況，使火電廠生產(chǎn)操作出現(xiàn)嚴(yán)重誤差。因此，需實(shí)時(shí)檢測(cè)儀表液位控制系統(tǒng)，記錄、測(cè)量其運(yùn)行期間的波動(dòng)值，對(duì)比分析鍋爐安全性，推算準(zhǔn)確的液位值。

其次，流量測(cè)控儀表。該設(shè)備的主要控制主體為火電廠生產(chǎn)系統(tǒng)中的汽、水，但自動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)的壓力值、操作因素、泵流量等問(wèn)題會(huì)使儀表數(shù)值存在誤差。所以在檢查流量測(cè)控儀表時(shí)，應(yīng)重視調(diào)節(jié)閥的檢驗(yàn)，確保其在電力生產(chǎn)中能夠穩(wěn)定操作，且定時(shí)輸送流量信號(hào)。最后，溫度測(cè)控儀表。對(duì)于火電廠熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)，溫度測(cè)控儀表在具體應(yīng)用時(shí)，熱電偶、電阻、系統(tǒng)的補(bǔ)償導(dǎo)線會(huì)使儀表伴有“失靈”情況，繼而使得儀表值波動(dòng)較大，并存在極值問(wèn)題。在定位儀表故障時(shí)，檢查人員可按照儀表調(diào)節(jié)閥的輸出信號(hào)、輸入信號(hào)判斷可能存在的設(shè)備故障，如定位器故障、膜頭故障，隨后采取對(duì)應(yīng)的處理措施。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為在自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用中，優(yōu)化火電廠控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，減少系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的信號(hào)干擾、控制元件問(wèn)題。相關(guān)企業(yè)應(yīng)重視信號(hào)干擾風(fēng)險(xiǎn)的防范，持續(xù)增強(qiáng)火電廠DCS系統(tǒng)可靠性，針對(duì)性的處理各類故障風(fēng)險(xiǎn)，完善火電廠自動(dòng)化控制體系，提升火電廠電力資源生產(chǎn)效率。借此推進(jìn)電力生產(chǎn)的現(xiàn)代化建設(shè)，夯實(shí)火電廠安全生產(chǎn)基礎(chǔ)。