周水箭

【摘要】隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)發(fā)展，大型火電生產(chǎn)中各項(xiàng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)都可以通過(guò)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與調(diào)控的方式確保生產(chǎn)的安全高效。因此，本文闡述了儀表自動(dòng)化的相關(guān)概念，系統(tǒng)地介紹了應(yīng)用于熱電廠中的儀表安裝檢測(cè)過(guò)程，并詳細(xì)討論儀表自動(dòng)化技術(shù)在熱電廠生產(chǎn)過(guò)程中的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】?jī)x表自動(dòng)化;熱電廠;標(biāo)準(zhǔn)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(lái)電力生產(chǎn)水平不斷提高，在對(duì)各個(gè)設(shè)備的監(jiān)控與管理過(guò)程中，儀表自動(dòng)化技術(shù)可以更好地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控，減少人工成本的投入，并保證系統(tǒng)生產(chǎn)的安全與穩(wěn)定。在監(jiān)控管理系統(tǒng)的應(yīng)用中要保證與自動(dòng)化技術(shù)有效融合，仔細(xì)研究不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)中設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)建立主輔機(jī)和總線控制的生產(chǎn)體系，優(yōu)化熱電生產(chǎn)效率，并對(duì)系統(tǒng)的設(shè)備配置進(jìn)行升級(jí)調(diào)整，使其能夠更加充分地利用熱力實(shí)現(xiàn)電力轉(zhuǎn)化，加強(qiáng)系統(tǒng)保護(hù)作用。

在熱電廠發(fā)電過(guò)程中，各項(xiàng)設(shè)備的聯(lián)合運(yùn)行與大規(guī)模生產(chǎn)會(huì)導(dǎo)致人工管理效率低下，所以，必須要應(yīng)用自動(dòng)化的信息采集與通信來(lái)實(shí)現(xiàn)有效調(diào)控。信息化控制的應(yīng)用能夠更好地提升電力生產(chǎn)設(shè)備動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的靈活性，更好地滿足現(xiàn)代化城市供電的高負(fù)荷需求。

1熱電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的安裝調(diào)試

自動(dòng)化控制系統(tǒng)由基層傳感、信息通信和中控平臺(tái)等幾個(gè)重要的部分組成，在和熱電廠發(fā)電體系結(jié)合在一起時(shí)必須要關(guān)注設(shè)備的安裝與調(diào)試，加強(qiáng)對(duì)線路連接的排查，確保采集到的數(shù)據(jù)信息能夠準(zhǔn)確地反映出熱電廠生產(chǎn)的實(shí)際狀態(tài)。對(duì)熱控設(shè)備的調(diào)試要注意核對(duì)其檢測(cè)的分度值，確保數(shù)據(jù)指示歸零，并且探測(cè)設(shè)備的安裝不能影響熱電生產(chǎn)的實(shí)際運(yùn)行，避免產(chǎn)生安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。熱電廠發(fā)電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高溫和灰塵，所以對(duì)一些靈敏度高的設(shè)備要及時(shí)進(jìn)行清理和吹掃，避免因環(huán)境因素造成數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確，影響后續(xù)的狀態(tài)判斷和指令下達(dá)。

2儀表自動(dòng)化系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用

2.1擴(kuò)展管理信息

在城市火力發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的影響下，單純采用人力管理的方式所獲取的有效生產(chǎn)信息較為有限，不利于對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行全面的預(yù)測(cè)和把控。自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)犭姀S發(fā)電過(guò)程中的每一個(gè)儀表進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，在數(shù)據(jù)獲取量和管理有效性上得到明顯改善。自動(dòng)化系統(tǒng)還可以運(yùn)用數(shù)據(jù)對(duì)比與分析的方式檢驗(yàn)每一個(gè)儀表采集到的參數(shù)和設(shè)備額定功率之間的偏差，通過(guò)綜合判斷使后續(xù)的自動(dòng)調(diào)整指令更加科學(xué)合理。這不僅有效拓展了熱電廠生產(chǎn)管理信息，還能節(jié)約人力投入，同時(shí)在設(shè)備的升級(jí)和改造中能夠更好地控制信息刷新速率，提升設(shè)備調(diào)試效率。

2.2累積高級(jí)算法

為保證熱電廠生產(chǎn)控制的科學(xué)與合理，在數(shù)據(jù)分析處理中要運(yùn)用有效的運(yùn)算方式將數(shù)據(jù)還原為設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，確保發(fā)出的相應(yīng)調(diào)控指令能夠有效提升生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。由于整個(gè)數(shù)據(jù)采集和分析的過(guò)程都是通過(guò)儀器設(shè)備自動(dòng)完成的，所以對(duì)前期的軟件編寫和算法優(yōu)化有很強(qiáng)的依賴性，必須要符合熱電廠生產(chǎn)的實(shí)際狀況，綜合考慮該系統(tǒng)的電力產(chǎn)量和成本投入，形成一套科學(xué)的運(yùn)行框架。在自動(dòng)化系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中能夠積累更多的實(shí)際數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)就是完善自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和加強(qiáng)系統(tǒng)自主學(xué)習(xí)的有效來(lái)源。通過(guò)對(duì)一些簡(jiǎn)單的對(duì)比處理進(jìn)行優(yōu)化和完善，形成更符合設(shè)備運(yùn)行需求的高級(jí)算法模塊，提升指令操控的精確性。

2.3實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗

從熱電廠生產(chǎn)的實(shí)際能量轉(zhuǎn)化過(guò)程來(lái)看，電力資源主要是通過(guò)燃燒放熱將富余煤氣轉(zhuǎn)化為可供冶煉生產(chǎn)使用的電能，而通過(guò)生產(chǎn)優(yōu)化和節(jié)能處理能夠更好地保證對(duì)富余煤氣的充分利用，提升能量轉(zhuǎn)換的效率，在保障電力生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)實(shí)現(xiàn)電力資源持續(xù)穩(wěn)定輸出。通過(guò)對(duì)富余煤氣的燃燒過(guò)程分析，自動(dòng)化調(diào)控系統(tǒng)能夠根據(jù)富余煤氣的燃燒程度對(duì)蒸氣的送入口傾角進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)，進(jìn)而完成高質(zhì)量的電力輸出。在廢氣的處理中，運(yùn)用自動(dòng)化系統(tǒng)可以詳細(xì)掌握污染物排放情況，確保其凈化處理效果。節(jié)能降耗是熱電廠生產(chǎn)的主要發(fā)展趨勢(shì)，也是產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要目標(biāo)，所以要合理運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)革新發(fā)展。

2.4儀表故障分析

將熱電生產(chǎn)過(guò)程中所有儀表進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控可以更好地對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，提前掌握系統(tǒng)生產(chǎn)中可能發(fā)生故障的環(huán)節(jié)，為系統(tǒng)的安檢維修工作提供翔實(shí)的信息基礎(chǔ)。從熱電廠生產(chǎn)的運(yùn)行環(huán)節(jié)來(lái)看，在煤氣燃燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高溫，且整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性較強(qiáng)，一旦發(fā)生設(shè)備損壞或故障問(wèn)題不僅會(huì)造成系統(tǒng)停運(yùn)和相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失，還有可能因?yàn)楦邷鼗蚋邏憾鴰?lái)安全隱患。作為熱電廠生產(chǎn)的管理人員，必須要重視對(duì)相關(guān)儀表參數(shù)的檢驗(yàn)和校正，通過(guò)定期維修的方式查驗(yàn)儀表的運(yùn)行狀態(tài)，且需要對(duì)線路連接口等進(jìn)行逐項(xiàng)排查，避免因線路老化而產(chǎn)生數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)的問(wèn)題。儀表檢測(cè)是保證電力生產(chǎn)穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)，在相應(yīng)的控制編程中也需要納入該項(xiàng)工作，確保熱電廠生產(chǎn)中溫度、壓力等環(huán)節(jié)參數(shù)保持穩(wěn)定。

2.5運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

熱電廠生產(chǎn)是一個(gè)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程，在進(jìn)行儀表自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用時(shí)必須要關(guān)注監(jiān)控系統(tǒng)的工作情況，隨時(shí)查驗(yàn)不同儀表的運(yùn)行參數(shù)，并形成一套完備的生產(chǎn)工作記錄，便于在后續(xù)運(yùn)維調(diào)控時(shí)進(jìn)行翻閱查驗(yàn)。儀表自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)直接和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，通過(guò)通信系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)信息傳遞給中控平臺(tái)，且通信線路和傳感器的刷新頻率須要保持一致，規(guī)避信息延遲問(wèn)題的出現(xiàn)。在儀表系統(tǒng)監(jiān)測(cè)中要根據(jù)不同設(shè)備的運(yùn)行特性合理調(diào)控工作狀態(tài)，如在燃燒倉(cāng)內(nèi)要多設(shè)置溫度傳感，在氣室內(nèi)要多設(shè)置壓力傳感等，確保監(jiān)測(cè)信息能夠翔實(shí)反映電力生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并和主控平臺(tái)中的分散化管理形成有效融合，促進(jìn)多線程協(xié)作的合理開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。

2.6現(xiàn)場(chǎng)總線控制

主輔機(jī)運(yùn)行和總量控制是目前熱電廠中應(yīng)用較為廣泛的一種自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效將控制、通信和顯示等環(huán)節(jié)結(jié)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(tǒng)內(nèi)部必須要實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化的模塊分隔，根據(jù)不同環(huán)節(jié)和設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)，采用對(duì)應(yīng)的線路連接和控制模式，確保在進(jìn)行信息傳輸和參數(shù)調(diào)節(jié)時(shí)能夠獨(dú)立可靠。在總線控制的運(yùn)行系統(tǒng)中，要在每一個(gè)線路連接節(jié)點(diǎn)處設(shè)計(jì)傳感探測(cè)，通過(guò)DCS形成配套化的運(yùn)行調(diào)控，減少系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的各項(xiàng)冗余問(wèn)題，不斷減輕系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷。在熱電廠生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴(kuò)大的背景下，總線控制的方式也更加偏重運(yùn)用模塊化處理方式進(jìn)行性能優(yōu)化，確保對(duì)不同儀器設(shè)備精確有效地管控。

2.7升級(jí)系統(tǒng)配置

在規(guī)模龐大的熱電廠生產(chǎn)系統(tǒng)中，必須要定期對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)和儀器儀表的運(yùn)行進(jìn)行升級(jí)和質(zhì)檢，使其能夠滿足高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的生產(chǎn)需求。如在燃燒供熱環(huán)節(jié)可以運(yùn)用復(fù)合化的電力配置模式促進(jìn)設(shè)備有效運(yùn)轉(zhuǎn)，將高壓和低壓旁路分別按照1：0.65的參數(shù)進(jìn)行有效調(diào)控，使熱電廠生產(chǎn)過(guò)程中的氣源切換和再熱器能夠達(dá)到額定的運(yùn)行狀態(tài)，優(yōu)化調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行性能和整體系統(tǒng)中產(chǎn)生的相互影響。為了使自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程起到監(jiān)控和調(diào)節(jié)作用，有效保護(hù)系統(tǒng)安全，需要對(duì)其進(jìn)行升級(jí)處理，使機(jī)組系統(tǒng)的電力負(fù)荷容量能夠得到擴(kuò)充。在進(jìn)行擴(kuò)容調(diào)峰時(shí)要充分考慮設(shè)備參數(shù)的性能要求，特別是對(duì)鍋爐燃燒、蒸氣釋放等可能會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)擾動(dòng)的環(huán)節(jié)必須要加強(qiáng)關(guān)注，避免出現(xiàn)系統(tǒng)跳閘等問(wèn)題。

2.8一鍵起停保護(hù)

在火力發(fā)電過(guò)程中出現(xiàn)各類安全事故需要緊急應(yīng)對(duì)時(shí)，都必須通過(guò)一鍵啟停保護(hù)快速完成線路的切斷，這樣才能避免事故范圍擴(kuò)大。在自動(dòng)化系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)這一遠(yuǎn)程控制的需求，在主輔機(jī)的線路連接上引入DCS操控，運(yùn)用系統(tǒng)化的連鎖控制和分部指令釋放，使生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都能夠形成有效銜接，并通過(guò)系統(tǒng)化的綜合判定辨別當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。如在后續(xù)水泵啟動(dòng)時(shí)，若探測(cè)到水的流量偏小時(shí)，會(huì)運(yùn)用系統(tǒng)調(diào)節(jié)的方式將后續(xù)的鼓風(fēng)進(jìn)行協(xié)同操作，能夠有效避免不同設(shè)備運(yùn)行失控的問(wèn)題。在APS設(shè)計(jì)中，可以充分考慮到這種系統(tǒng)化的管控邏輯應(yīng)用，更有利于促進(jìn)熱電廠生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用發(fā)展，將各類潛在的安全隱患控制在可控范圍之內(nèi)。

2.9生產(chǎn)燃燒優(yōu)化

在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中建立燃燒控制與優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫(kù)，使系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)在常規(guī)指令發(fā)放和儀器儀表運(yùn)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(xué)的優(yōu)化調(diào)整。在自動(dòng)化系統(tǒng)中建立翔實(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)和人工智能優(yōu)化都是進(jìn)行燃燒減排的重要基礎(chǔ)和前提。

同時(shí)，通過(guò)在系統(tǒng)中引入更加精確的風(fēng)煤監(jiān)測(cè)，掌握設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，將傳感探測(cè)的硬件系統(tǒng)連接在生產(chǎn)運(yùn)行的每一個(gè)設(shè)備管道中，有效實(shí)現(xiàn)熱電生產(chǎn)的精細(xì)化管控。企業(yè)管理人員還可以根據(jù)熱電燃燒與發(fā)電量之間的比例關(guān)系掌握當(dāng)前的系統(tǒng)耗能情況，通過(guò)橫向?qū)Ρ葘?shí)現(xiàn)人工干預(yù)和機(jī)器調(diào)節(jié)同步進(jìn)行的運(yùn)行模式。

2.10氣溫控制應(yīng)用

在煤燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的熱蒸氣必須要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的溫度控制和調(diào)節(jié)才能保證電力生產(chǎn)的安全性，而由于這項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)的特殊性，在進(jìn)行采集和傳輸時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定的遲滯，不利于實(shí)現(xiàn)高效精確的溫度調(diào)控。在自動(dòng)化系統(tǒng)中可以采用ATC處理的方式對(duì)蒸氣溫度實(shí)行動(dòng)態(tài)化的采集和管理，能夠根據(jù)鍋爐的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)調(diào)控溫度采集與傳輸?shù)乃⑿滦?，使整個(gè)監(jiān)測(cè)體系能夠維持在動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)下。在ATC系統(tǒng)中對(duì)于蒸氣溫度的測(cè)定是基于試溫器、汽輪機(jī)和熱流量等多個(gè)參數(shù)協(xié)同判斷得出精確數(shù)值，并根據(jù)預(yù)設(shè)的溫度范圍進(jìn)行對(duì)比判斷，發(fā)出相應(yīng)的指令對(duì)過(guò)熱器進(jìn)行有效調(diào)控，確保爐腔內(nèi)蒸氣溫度在可控范圍內(nèi)。

2.11容錯(cuò)安全防護(hù)

為避免自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生數(shù)據(jù)偏差問(wèn)題，必須要設(shè)計(jì)一定的容錯(cuò)范圍，減少不必要的跳閘斷電現(xiàn)象發(fā)生。根據(jù)熱電廠生產(chǎn)過(guò)程中不同設(shè)備與環(huán)節(jié)的運(yùn)行特性，所設(shè)置的容錯(cuò)保護(hù)參數(shù)范圍也應(yīng)有相應(yīng)的調(diào)整。如在汽輪機(jī)的監(jiān)測(cè)保護(hù)中需要設(shè)置超速保護(hù)和跳閘保護(hù)兩方面的功能協(xié)同使用。在數(shù)據(jù)的冗余配置中還需要考慮通信系統(tǒng)本身的運(yùn)行特點(diǎn)，可設(shè)置三選二的模式進(jìn)行平均計(jì)算，避免誤判或誤動(dòng)。在保護(hù)設(shè)計(jì)中還可以通過(guò)軟件邏輯優(yōu)化的方式進(jìn)行處理，將一些固定的物理信息作為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理的輔助參考，特別是在熱工信號(hào)的應(yīng)用中，這種協(xié)同判斷的工作模式能夠保證系統(tǒng)故障診斷的精確性。

3結(jié)語(yǔ)

在火力發(fā)電過(guò)程中運(yùn)用自動(dòng)化快速處理信息并掌控?zé)犭姀S生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)際狀態(tài)，加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)控優(yōu)化，進(jìn)而達(dá)到對(duì)火電資源的有效節(jié)約。在自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)一定的容錯(cuò)防護(hù)，通過(guò)更加綜合化的判斷來(lái)掌握各組件的實(shí)時(shí)狀態(tài)，對(duì)潛在的安全隱患等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，既能避免誤判對(duì)實(shí)際生產(chǎn)造成的影響，也可以對(duì)設(shè)備故障及時(shí)進(jìn)行維修排障，維護(hù)電力生產(chǎn)的穩(wěn)定。

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