火电厂热工仪表自动化技术的应用与发展

崔金环

（梅河口市阜康热电有限责任公司，吉林 梅河口 135000）

0 引 言

仪表自动化技术的应用是当前工业现代化发展的重要表现，随着经济和科技的不断发展，更多新技术的投入为工业生产和发展带来了更为科学、高效的发展前景。当前，自控仪表系统逐步成熟，应用也越来越广泛。通过宏观认知自控仪表系统，以及分析火电厂热工仪表自动化技术的具体应用，可提高生产工艺水平，保证生产安全性与稳定性，做到科学分析其未来发展趋势。

1 自控仪表系统分析

自控仪表系统即为自动化仪表系统，是由多个自动化元件构成，综合应用多项自动化技术且具有较完善功能的系统。随着科学技术的发展，自控仪表系统得到进一步发展应用，成为工业生产检测和监控的重要工艺。由于其工作环境的特殊性，自控仪表系统在应用过程中经常会受到电磁、机械、化学、光线和射线辐射等各种因素的干扰，导致工作效果大打折扣，甚至损害仪表。因此，在自控仪表应用中，防干扰准备工作不容忽视[1]，具体操作要点如下：

（1）优化供电电源，防止电流干扰。自控仪表系统的应用实践证明，其故障原因多半是供电电源出现问题。对供电电源进行优化，具体是对电源的输入和输出部分安装瞬变电压抑制器，不仅能够有效防止高频干扰或共模干扰对仪表造成的影响还可以有效优化电源品质，减少因意外断电造成的影响。

（2）确保电缆屏蔽层质量，防止信号线路中的干扰。电缆屏蔽层能够有效减少电磁干扰，从而消除静电感应现象对仪表的干扰。同时，在电缆屏蔽层的基础上可借助绝缘层，形成电缆的双侧屏蔽，从而有效防止信号线路中的电磁干扰，保障系统的稳定性。

（3）选择合理的接地方式。对自控仪表而言，这是最有效的防干扰策略。常见的接地方式有三种：单独设置接地极；在设置接地极的同时与电力系统相连；利用电力系统的接地极。这三种方式，客观上没有明确的优劣，应根据工程需要和仪表环境、实际、安装以及使用等各环节综合考虑的结果，并结合实际条件选取。

2 火电厂热工仪表自动化技术的内容与特征

2.1 火电厂热工仪表自动化技术的内容

火电厂热工仪表通常以程序控制、管路和仪表等主要设备为基础，利用电缆对设备进行连接，进而形成科学的回路或系统。热工仪表的自动化技术则主要指智能化器械仪表与热能工程控制理论以及电子计算机技术相结合形成的综合性技术应用[2]。

应用火电厂热工仪表自动化技术能够对火电厂的热能电力参数进行有效的检测和监控，达到减少生产事故与提高经济效益的效果。在火电厂应用自动化技术可以监控蒸汽、汽机、电气设备及其他相应设备的运行，确保火电厂在自动化条件下安全正常生产。同时，通过热工仪表自动化技术的应用，科学充分地完成对各个设备的检测与调节，实现对设备的可靠利用，保障了生产的安全性和稳定性。

2.2 火电厂热工仪表自动化技术的特征

火电厂热工仪表自动化技术服务于生产工艺，在了解其概念和内涵的基础上，把握其特征，有助于实现火电厂的高效生产。

火电厂热工仪表自动化技术的特征主要包括：（1）高新化，电子计算机信息技术、数控技术以及热能工程技术等多种高新技术相互融合构成热工仪表自动化技术，其应用对火电厂的正常生产活动有着举足轻重的作用，同时也是工业发展与时俱进的体现，是应用发展中的新兴特征；（2）智能化，随着电子信息与计算机科学技术的不断发展，火电厂的热工仪表设备基本实现智能化的检测和控制，设备的智能化有效提升了生产效率，智能化的生产检测更是保障了生产的安全性和稳定性；（3）管理科学化，在技术不断发展的背景下，火电厂在生产实践中更多地借助先进的电子和计算机管理技术，建立科学的监测和预警智能化机制，不仅解放生产力，也极大程度保证工作的精准性。

3 火电厂热工仪表自动化技术在生产中的具体应用

火电技术的发展突出表现在生产工艺和技术上的提高。在生产实践应用中，由于自动化系统具备较强的复杂性，需要充分重视自动化仪表在具体环节的应用。

3.1 安装

（1）设备和表盘的安装。在火电厂自动化热工仪表安装前，需要全面把握和深入熟悉仪表系统功能，注重对现场设备的清点和对各组成要素的单独校验。在确保设备无损后，还要对基本数据采集功能进行定制测试，只有在达到规范要求的基础上，方可正式进入安装程序。安装前的测试与校验，是及时发现问题的有效方式，在明确问题来源后，必须做到迅速反应与改正，真正完成基础设施方面的一次性成功安装。

（2）管路和配线的铺设与安装。在管路铺设环节，相关人员需明确复杂的管路分类，综合考虑工程实际需要与施工现场的情况，选取合适的安装方式，避免安装后因各种问题出现复工现象。同时，在安装时需考虑设备管道检修与维护的可操作性，参照防干扰策略选取安装地点，减少外部干扰对仪表的运行甚至对仪表本身造成不良影响。对仪表进行配线时，需保证各设备及配件的完整性和安全性，避免因安装不到位引发线路损坏问题。

（3）管路和仪表的调试与校对。在整个仪表自动化系统安装过程中，管路的吹扫和试压是非常重要的组成部分。若管路和仪表的检测不及时，会导致传输数据出现一定程度的失真，影响设备的正常运行，甚至干扰整个设备系统的联动性。

3.2 试运行

在安装完成后，开展试运行是火电厂热工仪表自动化技术对自身进行检测的重要阶段和手段，是在系统完成安装和校验后，投入正式生产前的关键环节。一方面是对整个热工系统的各单体组成部分进行单系统运行测试，并通过传动设备在运行过程中的运转情况完成对仪表数据值的检测；另一方面则是在大型机组的运转过程中进行仪表数据的检测与完成对联锁系统的测试，保证热工仪表的自动化技术在日后生产实践中能够充分发挥智能联动作用，全面实现就地操作和远程操作并行的模式。在进行联合试运行过程中，必须保证各单体皆同时开启试运行模式，确保每个细节的严肃化，并且在所有设备实现安全运行满72小时后，方进行试运行成功的判断，进而进行自动化热工仪表的正式生产投入，提高火电厂生产效率，保障安全性和稳定性。

3.3 故障分析

火电厂热工仪表自动化在实际应用中难免会出现故障，当故障发生时，通常需对各类数据进行反复检测，结合具体测情况判断故障原因。

（1）故障前后的分析。在进行热工仪表的故障分析时，首先应比对仪表在故障前后显示记录的数据，且此对比研究需要建立在操作人员对仪表性能、系统设计和生产各方面都非常熟悉的基础上，同时要确保仪表数据记录的及时性与完整性。在故障前数据的检测和记录完成的基础上，对其之后的运行数据进行详细比对，确定故障原因，及时作出热工仪表的调试或更换方案。其中，最突出的判断依据是热工仪表上的记录曲线，正确曲线应是有序波动的，若曲线出现了无变化的死线，即无波动变化，可排除其他系统故障的可能性，确定是仪表系统自身的故障。

（2）故障参数的分析。火电厂热工仪表自动化技术在应用到生产后，其运行参数具备有规律的波动变化，会形成有序的记录曲线波动。当记录曲线出现明显非正常的较大变化，或者本是有序的曲线波动出现无序状态，又或手动控制装置出现无法启的现象，结合仪表数据分析上述表现，便可准确判断故障点。

（3）控制系统故障分析。在分析控制系统故障时，需结合生产实际和设备客观情况进行数据基础采集和深入分析。一方面确保智能化数据采集和测量的完整性和及时性；另一方面则要将仪表测量中出现的滞后性考虑到位。最重要的是要做到根据数据变化的特点，对故障原因及源头进行有根据的分析和判断，确定是仪表系统自身的故障或只是因生产操作造成的数据偏差。

在火电厂的热工仪表自动化系统运行中，故障是不可避免的。面对故障，要做到从现场仪表系统和生产工艺操作系统两个方面综合分析，确定故障原因。

4 火电厂热工仪表自动化技术的发展

4.1 火电厂热工仪表技术的自动化综合运用

由于火电厂的生产属于具备技术密集与资产密集特点的过程，在热工仪表自动化技术的未来发展中，必须实现对生产全过程的有效整体管控，即是完成所谓的技术综合自动化运用。在未来的技术发展中，要通过对火电厂的厂级监控、过程控制与管理信息等数据的综合分析、管理与应用，实现生产资源的优化配置，提高整体效益。

4.2 电气热工控制一体化

当前，国内火电行业普遍应用的热工仪表自动化系统以现场总线控制系统为主。传统的模拟量信号已经难以满足技术人员对仪表的诊断、管理与维护要求，对实际应用效果有一定限制，在热工仪表自动化技术的发展中，需要进一步加大对电气热工控制一体化的研发力度。不同于当前电气控制与热工控制系统独立分开的状况，电气热工控制一体化系统采用现场总线，能够有效节省电缆，丰富信息，安装与调试也更为便捷。

4.3 高性能化

当前，人机对话是影响国内火电厂热工仪表自动化监控系统的运行效率和质量的重要因素。随着现代火电技术研究中组态软件的创新与应用，各种新概念与新功能的应用也日趋广泛，如SCADA和实时数据库。I/OSERVER、OPC等先进技术的应用，促使组态软件在含义与功能等方面都有了根本转变。现阶段应用的火电厂热工仪表自动化软件多以PC、WinIntel结构为主，如HMI及相关控制软件、流程控制软件等，为热工仪表的高性能化发展提供了必要的技术支撑。

5 结 论

结合当前发展需求，不难看出在火电厂生产和管理过程中，热工仪表自动化技术的应用起着重要的作用，为企业的运营打下基础，充分体现出电力生产技术的现代化发展趋势。在全面分析自控仪表系统的基础上，深入研究热工仪表自动化技术的具体应用现状与发展趋势，并探索出热工仪表自动化技术科学、智能与综合的发展趋势，为火电厂的生产和管理提供安全和高效的保障。