火电厂热工自动化检修发展现状及常见问题的创新处理方法

程治振

摘 要：20世纪90年代初期，火电厂自动化技术发展不完善，而火电厂所用的机组设备的可控性和可靠性差成为一个突出的问题，为了降低能源消耗水平，提高生产设备的安全运行水平和仪表的准确率，必须对机组中的主机和辅机进行系统完善化改造，使主设备和辅设备各方面的性能有所提高。本文主要就火电厂热工自动化检修技术中的常见问题进行分析，并提出了一系列的分析处理方法，为电厂热工自动化系统的提升提供了必要的理论基础。

关键词：火电厂；热工自动化检修技术；缺陷处理；创新方法

中图分类号：TM621.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）17-0179-02

1 引言

20世纪90年代初期，火电厂自动化技术发展不完善，而火电厂所用的机组设备的可控性和可靠性差成为一个突出的问题，其中机组中的配套设备如常规自动化仪表、组件中组装的仪表、晶体管电路构成的仪表及自动化装置问题表现的十分显著。这类机组的突出性问题有以下三个方面：（1）能源消耗大、出现故障的次数多；（2）由于其低工作效率和仪表的低准确率，使得火电厂工人工作量大；（3）工人们工作的安全系数低等等。为了降低能源消耗水平，提高生产设备的安全运行水平和仪表的准确率，必须对机组中的主机和辅机进行系统完善化改造，使主设备和辅设备各方面的性能有所提高[1]。

2 研究现状

近年来，由于电子技术的迅猛发展，以计算机为核心的新型自动化设备的出现，各种热工自动化设备在可靠性、准确性、稳定性等方面有了前所未有的突破性发展。而国内的仪表行业也引进了先进的技术并且与国外企业进行合作，生产了一系列具有先进水平的热工自动化设备。20世纪初，由小型机构成的计算机监视系统，它的性能和功能难以满足工厂生产要求从而进行主机和辅机改造。经过一系列的主机和辅机改造，自动化系统的原设备和装置同时也进行了相应的改造，以实现火电厂安全、经济运行的需要[2]。为了使火电厂在空气污染方面得到缓解，所以热工自动化系统应该提高煤炭等化石燃料的燃烧效率，从而可以降低有害气体对空气的污染问题，并且对有害气体可进行一些实时监测。并且对机组进行定期检修，为自动化系统提供更为准确可靠的数据[3]。经济的发展也带动着电力行业的发展，对于现代化电厂也提出了更高的要求，势必要对现在的老机组进行自动化改造和检修。

热工自动化系统由可编程控制系统、分散控制系统、执行机构和单元仪表四部分构成。热工自动化系统成为整个发电系统最重要组成部分，其也是发电系统的正常运行的重要因素之一。我国政府已经颁布了《火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程》（在下文中简称《检修规程》），但是有数据显示，认真执行《检修规程》的电厂是少之又少。例如大部分电厂没有使用相关检测仪器进行检修，从而不能获得设备的重要性能参数。若这些性能参数存在不匹配的情况，会导致机组出现故障甚至会出现停机的状态，而这些会给机组的正常运行带来巨大的安全隐患。其中《检修规程》的条例是经过长期实践经验总结出来的，并且热工自动化设备大多属于电子产品，由于这些设备的工作环境差从而导致老化速度快其性能也逐渐降低，所以电厂对于设备的定期检修是至关重要。

热工自动化在火电厂蜕变的道路中逐渐发展起来的，与此同时，自动化的发展进程也为我国的电力事业提供了良好的基础条件。现阶段对于热工自动化建设方面，我国进行了一系列的技术改革，并且目前电厂热工自动化也得到了多方面的发展。目前热工自动化已经被广泛使用于电厂，在现阶段的发展基础上，利用新型的设计理念，努力开发与我国实际情况相符的电厂系统[4]。

3 火电厂热工自动化检修技术常见的问题

火电厂热工自动化检修技术最常见的问题有很多，其中最为突出的有以下几点：老机组问题、阀门关闭时间问题、SOE系统时间分辨率问题、热控设备电源切换问题等等

3.1 老机组问题

老机组问题是目前火电厂自动化檢修中最为重要的一个问题，包括以下几个方面：（1）老机组自动化最常见的问题就是机组整体运行水平过低。其中最突出的问题有：煤耗量高、煤炭可利用率低、运行人员多。（2）老机组自动化系统的基础测量原件和执行机构的性能差、质量低。（3）老机组的主机使用寿命过短，在主机的设计方案上存在着许多不足。（4）老机组的设备质量整体不足，并且设备售后体系不健全。

3.2 阀门关闭时间问题

阀门的关闭时间检测主要是包括汽轮机的主机和给水泵轮机阀门和抽气逆止门。根据《检修规程》中的要求对其进行检测，由于阀门的关闭时间一般在100～500ms之间，所以对于测试的结果要求通常在毫秒级。目前，很多电厂为了符合《检修规程》中的要求，将阀门临时接入到SOE系统中，用来测试阀门的关闭时间，但是这种做法是不符合要求的。

3.3 SOE系统时间分辨率问题

目前国内外各种的DCS系统测试中看出，DCS系统存在大量SOE系统时间分辨率超标的情况。《检修规程》规定SOE系统的时间分辨率为1ms。而国内的某些DCS系统的SOE系统的时间分辨率甚至是《检修规程》要求的10倍以上。当机组出现故障时，超标的SOE系统时间分辨率的数据是没有用的，SOE系统也失去了存在的价值。

3.4 热控设备电源的切换问题

热工自动化系统的常规检修项目有：DCS系统机柜、计算机和自备不间断电源（UPS）供电电源切换时间的测试。为了保证电源故障时设备能够正常工作，《检修规程》规定电源的切换时间少于5 ms。而目前国内大部分电厂对于热控设备电源切换问题操作不规范甚至是不进行该项目的检测。有些电厂出现热控设备电源切换问题时甚至选择将设备进行重启，这样的做法将大大缩减设备的寿命。假如切换时间正好处于临界时间时，就存在不确定的情况。

4 火电厂热工自动化检修技术常见问题的创新研究和处理endprint

4.1 老机组的新型处理方法

老机组问题一直是火电厂最棘手问题之一。经过一系列的创新研究我们可以从以下几个方面进行创新改革：首先，老机组自动化改造是为了提高老机组的工作运行水平。改造的过程中要考虑到降低煤碳消耗，提高煤炭使用效率。提高劳动生产率，减少劳动人数，并且能够解决适应调频调峰的要求。所以，老机组自动化改造工作须和主机、辅机的技术更新工作相结合进行。其次，老机组自动化系统的基础测量原件和执行机构性能和质量已经不能适应新的生产条件的需要，这样就需要对这些元件进行升级、换代。我们着重选择一批性能好、质量高的元器件，以适应现在的生产任务的负荷。其中需要格外关注的是与执行机构相连的阀门，因为这个阀门会直接影响改造的效果。第三，对老机组自动化改造应长远考虑。由于老机组的主机使用寿命过短，在主机的设计方案上存在着许多不足，这就使得老机组经常会被“回炉改造”，这就耽误了电厂的生产任务。在老机组改造时还要考虑装置选型和功能等方面进行全面、长远的考虑，并提出合理的设计方案。最后，老机组的改造过程中新加入的原件设备的质量是自动化改造工作成败的关键，所以应选择信誉良好的供货商。选择供货商时应该注意：供货商应该有合法资格证明和健全的质量保证体系；供货商卖出去的不仅仅是产品，还要包括售后服务。假如电厂对DCS系统或其他设备和产品质量不甚清楚时，就可以拨打售后服务电话进行咨询，通过调查研究，对几家厂商进行招标[5]。

4.2 阀门关闭时间问题的新型处理方法

在电厂汽轮机阀门关闭时间测试中发现，大部分的阀门关闭时间都会超出《检修规程》几十毫秒。因为设备厂家很难通过改造阀门的结构缩短关闭时间，所以上面的问题很难通过阀门厂家解决。但是通过长时间的工作研究发现，对于阀门关闭时间超出《检修规程》几十毫秒的问题是可以解决的。通过在工作中研究测试各种不同型号的继电器动作时间，可以发现普通继电器和快速继电器的动作时间差几十秒。所以，对于阀门关闭时间问题上我们可以在仪器型号上进行创新改革。将普通继电器替换为快速继电器，那么这个问题就可以解决了。

4.3 SOE系统时间分辨率问题的新型处理方法

《检修规程》规定DCS系统中SOE系统的时间分辨率为1ms。目前国内外各种的DCS系统测试中看出，DCS系统存在大量SOE系统时间分辨率超标的情况。因此，可以在设备安装过程进行创新研究，在新建机组投产前应该进行SOE系统时间分辨率测试，若测试结果不合格，应与厂家沟通并对系统进行完善。另外，对于投产了一段时间的旧机组，如果SOE系统时间分辨率仅为几毫秒，那么由以前的分析得出的结论就有可能是错误的。

4.4 热控设备电源的切换问题的新型處理方法

对于DCS系统的计算机电源，很多电厂的切换时间不满足“5ms”的要求。在热控设备电源切换时计算机停机，问题一般出在保安段或者UPS的电源上。所以，一旦计算机的电源切断就会导致计算机关闭，当人工重启时，会给系统运行带来巨大的安全风险。由于这个缺陷的存在，可以在DCS系统的计算机电源方面进行一系列的改革创新，避免人工重启带来的一系列危害。

从以上几个问题可以总结出，在电厂热工自动化系统检修的过程中存在很多问题，出现问题的原因也是多方面：①电力行业发展迅速，但是热工自动化系统检修的专用仪器是近几年才出现的，所以检修工作的开展受到了制约。②大部分电厂对热工自动化系统检修的必要性认识不够，在技术方面和仪器配置方面达不到《检修规程》的要求。③而对于相关的热工实验室的设计水平急需提高。④而目前来说最新的的热工自动化系统的《检修规程》在2004年颁布的，而最近十年以来电力行业发展迅速，目前出现的很多问题在《检修规程》中是没有涉及的，再加上行业内部技术的保密性问题等，很少会有相关的培训。

5 结语

随着火电厂热工自动化检修技术工作的不断发展，我们可以清楚的认识到现有的火电厂热工自动化检修技术的监测与故障诊断技术存在的缺陷，比如诊断系统的稳定性、诊断率、正确率等等方面还备受诟病；目前，计划性的自动化检修技术也渐渐受到人们的关注，目前实施的火电厂热工自动化检修取得了显著的效果。综合看来，经过改革后的电厂热工自动化系统都已具备了系统提高的条件。比如自动化系统的机组容量大大提升，要求机组必须有很高的自动化水平；设备生产厂家在出售产品的同时还会提供免费的技术培训，另外电厂已经拥有了一批高学历的技术人员。我们就火电厂热工自动化检修技术中的常见问题进行分析，并提出了一系列的分析处理方法，为电厂热工自动化系统的提升提供了必要的理论基础。

参考文献

[1]林伟波.热工自动化仪表的应用原理及故障维护[J].中国科技息，2009，（10）：129-131.

[2]马丹.关于火电厂热工自动化的安全系统分析[J].科技传播，2014，（01）：89+83.

[3]李生录.自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用[J].中外企业家，2013，（28）：235.

[4]梁锦凤.浅析火电厂热工自动化中自动控制理论的应用[J].大科技，2015，（16）：59-60.

[5]李子连，饶纪杭.浅谈老机组热工自动化技术改造的建议[J].中国电力，1999，（4）：1-4.endprint