淺析自動(dòng)化控制技術(shù)及故障

安明剛

摘 要：本文闡述了多種對(duì)火電廠熱工自動(dòng)化儀表的原理，對(duì)熱工自動(dòng)化儀表控制經(jīng)常出現(xiàn)的故障原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的維護(hù)方案，有效避免絕大多數(shù)儀表故障，更好保證自動(dòng)化電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：火電廠熱工 自動(dòng)化控制 應(yīng)用原理

在自動(dòng)化發(fā)展的當(dāng)今，火力發(fā)電也伴隨著火電廠熱工自動(dòng)化控制技術(shù)慢慢發(fā)展起來(lái)，真正為我國(guó)電力事業(yè)提供了有效基礎(chǔ)保障。隨著我國(guó)對(duì)火力發(fā)電的重頭技術(shù)革新，目前電廠熱工自動(dòng)化已經(jīng)得到了比較成熟的技術(shù)。熱工儀表自動(dòng)化是為了生產(chǎn)工藝而服務(wù)的，只有做好熱工儀表自動(dòng)化才能更好的為電廠高效生產(chǎn)打下基礎(chǔ)，同時(shí)把握好儀表自動(dòng)化與工藝管道、電氣、保溫等系統(tǒng)的關(guān)系，以此來(lái)提高火電機(jī)組的安全性與穩(wěn)定性。

一、熱工自動(dòng)化儀表

1、測(cè)溫儀表

1.1 熱電偶溫度計(jì)

熱電偶溫度計(jì)可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。它由感受件熱電偶和用來(lái)測(cè)量熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)的二次儀表組成。由于在一定條件下，熱電偶工作端的被測(cè)溫度與熱電偶所產(chǎn)生的熱勢(shì)之間有確定的函數(shù)關(guān)系，即 E=f（t）（稱為熱電偶的熱電性質(zhì)），因此，二次儀表測(cè)得的電勢(shì)數(shù)值就代表著被測(cè)溫度。熱電偶溫度計(jì)一般用于測(cè)量鍋爐煙氣溫度、鍋爐汽包溫度以及汽機(jī)主氣溫度等高溫環(huán)境。熱電偶在使用中應(yīng)防止過(guò)分折傷，避免產(chǎn)生附加應(yīng)力和寄生電動(dòng)勢(shì)，造成測(cè)溫不準(zhǔn)確。

1.2 熱電阻溫度計(jì)

在用熱電偶測(cè)量 500℃以下溫度時(shí)，測(cè)量精度較低，可采用熱電阻溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)量。熱電阻測(cè)溫值可達(dá)-200℃之低。熱電阻溫度計(jì)由熱電阻、連接導(dǎo)線和測(cè)量電阻值的顯示儀表組成。熱電阻測(cè)量溫度的原理是利用一些金屬在溫度變化時(shí)其電阻也隨著發(fā)生變化的特性，主要有鉑熱電阻和銅熱電阻兩種。熱電阻溫度計(jì)一般用于測(cè)量循環(huán)水溫度、凝結(jié)水溫度以及電機(jī)軸承溫度等較低溫的環(huán)境，熱電阻在使用中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（1）為了減少環(huán)境溫度對(duì)線路電阻的影響，常采用三線制或四線制連接；（2）熱電阻引入顯示儀表的線路電阻必須符合規(guī)定值，否則會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差；（3）熱電阻工作電流要小于規(guī)定值（通常為6mA），否則因過(guò)大電流產(chǎn)生附加誤差；（4）熱電阻的分度號(hào)必須和顯示儀表調(diào)校分度號(hào)相同。

2、測(cè)壓儀表

2.1 膜盒微壓計(jì)

在鍋爐上被廣泛用于送風(fēng)系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、爐膛負(fù)壓和尾部煙道的壓力測(cè)量。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)通過(guò)取壓管進(jìn)入薄膜盤，使膜盒的自由端產(chǎn)生位移，帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使指針軸偏轉(zhuǎn)，指針即在度盤上指示出壓力值。

2.2 波紋管壓力計(jì)

用波紋管和彈簧組成的波紋管室作為測(cè)量元件。被測(cè)壓力經(jīng)由接頭，毛細(xì)管進(jìn)入波紋管室，波紋管的底部在壓力作用下向上移動(dòng)，經(jīng)由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使指針或記錄筆偏轉(zhuǎn)，指示或記錄被測(cè)壓力。波紋管壓力計(jì)常用來(lái)指示并記錄鍋爐蒸汽壓力。

3、流量?jī)x表

3.1 容積式流量計(jì)

容積式流量計(jì)是通過(guò)儀表殼體中不停轉(zhuǎn)動(dòng)的具有計(jì)量容積的轉(zhuǎn)子的計(jì)數(shù)來(lái)測(cè)定體積流量的。若流體流量較大，則其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也越快，從而可測(cè)取流量，這類流量?jī)x表有橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)和旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)等。容積式流量計(jì)可用于鍋爐燃油流量的測(cè)量。

3.2 差壓式流量計(jì)

差壓式流量計(jì)是利用流體流動(dòng)中造成的差壓與其流速成一定關(guān)系，并測(cè)取其差壓之大小來(lái)測(cè)流量的。當(dāng)流體中放入某節(jié)流元件時(shí)，該節(jié)流元件前后分別造成不同的靜壓力，測(cè)取這靜壓力之差便可以得知流量，這類流量計(jì)主要有彎管流量計(jì)和皮托管流量計(jì)，在鍋爐蒸汽流量測(cè)量中普遍采用。

3.3 微機(jī)型數(shù)字流量計(jì)

由于模擬顯示儀表測(cè)流量時(shí)設(shè)備多、成本高、精度也不能夠滿足，因此微機(jī)型數(shù)字流量計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬儀表進(jìn)行流量測(cè)量成為一種趨勢(shì)。微機(jī)型數(shù)字流量計(jì)具有以下特點(diǎn)：（1）能夠利用軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)中間變量的運(yùn)算和補(bǔ)償；（2）以數(shù)字量顯示各種單位的流量，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞流量信息到主控室或其他設(shè)備；（3）顯示具有實(shí)時(shí)性，并能夠進(jìn)行存儲(chǔ)及報(bào)警。

4、物位儀表

4.1 電容式物位傳感器

電容式物位傳感器有兩個(gè)導(dǎo)體電極（通常把容器壁作為一個(gè)電極），由于電極間是氣體、流體或固體而導(dǎo)致靜電容的變化，因此可以敏感物位。它的敏感元件有三種形式，即棒狀、線狀和板狀，其工作溫度、壓力主要受絕緣材料的限制。電容式物位傳感器可以采用微機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整靈敏度，并且具有自診斷的功能，同時(shí)能夠檢測(cè)敏感元件的破損、絕緣性的降低、電纜和電路的故障等，并可以自動(dòng)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)高可靠性的信息傳遞。由于電容式物位傳感器無(wú)機(jī)械可動(dòng)部分，且敏感元件簡(jiǎn)單，操作方便，在清水池、水箱等液位測(cè)量中廣泛應(yīng)用。

4.2 超聲波物位傳感器

超聲波物位傳感器是一種非接觸式的物位傳感器，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。其工作原理是，工作時(shí)向液面或粉體表面發(fā)射一束超聲波，被其反射后，傳感器再接收此反射波。設(shè)聲速一定，根據(jù)聲波往返的時(shí)間就可以計(jì)算出傳吸器到液面（粉體表面）的距離，即測(cè)量出液面（粉體表面）位置。超聲波的頻率愈低，隨著距離的衰減愈小，但是反射效率也小。因此，應(yīng)根據(jù)測(cè)量范圍、物位表面狀況和周圍環(huán)境條件來(lái)決定所使用的超聲波傳感器。高性能的超聲波物位傳感器由微機(jī)控制。以緊湊的硬件進(jìn)行特性調(diào)整和功能檢測(cè)。它可以準(zhǔn)確地區(qū)別信號(hào)波和噪聲，因此，可以在攪拌器工作的任況下測(cè)量物位。此外，在高溫或吹風(fēng)時(shí)也可檢測(cè)物位，特別是可以檢測(cè)高粘度液體和粉狀體的物位。

二、熱工自動(dòng)化儀表故障分析及維護(hù)

正因?yàn)闊峁ぷ詣?dòng)化儀表在自動(dòng)化電廠中的重要作用，所以必須盡量避免儀表的故障或損壞，雖然目前在電廠中使用的自動(dòng)化儀表都有較高的可靠性，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中總會(huì)出現(xiàn)很多故障，去除產(chǎn)品本身質(zhì)量問(wèn)題，主要的故障原因有密封問(wèn)題、振動(dòng)問(wèn)題、維護(hù)不當(dāng)、非人為破壞及人為破壞等五大類，由于密封問(wèn)題所造成的儀表故障比例高達(dá) 60.5%，主要原因有：（1）由于自動(dòng)化儀表的電纜接線密封不良而使雨水或者其他液體進(jìn)入儀表內(nèi)部，從而導(dǎo)致儀表內(nèi)部電路故障或機(jī)械部分潤(rùn)滑不良。針對(duì)這種情況，在設(shè)備訂貨時(shí)不要疏忽儀表進(jìn)線電纜的密封接頭，而且在選型上要注意接頭尺寸與電纜外徑相匹配，安裝、維護(hù)時(shí)要按照規(guī)范安裝并擰緊密封接頭；因特殊情況不能可靠密封時(shí)可采用硅膠，玻璃膠等封死接口。（2）儀表蓋密封不好也是導(dǎo)致故障率較高的另一主要原因，這一原因可導(dǎo)致水或者其他腐蝕性物質(zhì)進(jìn)入表內(nèi)對(duì)儀表內(nèi)部器件進(jìn)行腐蝕。針對(duì)這種情況，維護(hù)人員必須選取外殼防護(hù)等級(jí)較高的儀表，準(zhǔn)確安裝好儀表蓋，并擰緊固定螺絲，必要時(shí)可為儀表安裝保護(hù)箱。（3）維護(hù)不當(dāng)和人為破壞所造成的故障，可統(tǒng)稱為人為因素故障，這是由于維護(hù)人員個(gè)人技術(shù)原因或者責(zé)任心不強(qiáng)對(duì)儀表進(jìn)行了不規(guī)范的維護(hù)，使儀表產(chǎn)生了故障或者由于儀表部件、電纜被盜而造成的儀表不能正常工作，人為因素故障的比例達(dá)到了 28%，針對(duì)前一種情況，維護(hù)人員必須認(rèn)真學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)和操作規(guī)程，并嚴(yán)格按照技術(shù)要求和操作規(guī)程進(jìn)行操作，并樹(shù)立敬業(yè)愛(ài)崗的精神；對(duì)于后一種情況，必須加強(qiáng)電廠的設(shè)備監(jiān)控及防盜管理。

綜上所述，火電廠熱工自動(dòng)化裝置是錯(cuò)綜復(fù)雜的，隨著使用的不斷深入會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的問(wèn)題，通過(guò)這些問(wèn)題會(huì)引發(fā)相應(yīng)的安全事故，所以真正做好火電廠熱工自動(dòng)化的事故防范是真實(shí)意義所在。雖然火電廠熱工自動(dòng)化安全技術(shù)在我國(guó)積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，但是還存在著很多不足，而作為火電廠熱工自動(dòng)化的技術(shù)人員更應(yīng)該提高的自我業(yè)務(wù)水平，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)事故防范保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃相農(nóng)，熱工測(cè)量及調(diào)節(jié)儀表。能源技術(shù)，2005.

[2]王紅軍，論火電廠熱工自動(dòng)化的安全系統(tǒng)。中國(guó)電子商務(wù)，2011.[最新]