火電廠熱工自動(dòng)化檢修發(fā)展現(xiàn)狀及常見問題的創(chuàng)新處理方法

程治振

摘 要：20世紀(jì)90年代初期，火電廠自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展不完善，而火電廠所用的機(jī)組設(shè)備的可控性和可靠性差成為一個(gè)突出的問題，為了降低能源消耗水平，提高生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)行水平和儀表的準(zhǔn)確率，必須對(duì)機(jī)組中的主機(jī)和輔機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)完善化改造，使主設(shè)備和輔設(shè)備各方面的性能有所提高。本文主要就火電廠熱工自動(dòng)化檢修技術(shù)中的常見問題進(jìn)行分析，并提出了一系列的分析處理方法，為電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的提升提供了必要的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：火電廠；熱工自動(dòng)化檢修技術(shù)；缺陷處理；創(chuàng)新方法

中圖分類號(hào)：TM621.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）17-0179-02

1 引言

20世紀(jì)90年代初期，火電廠自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展不完善，而火電廠所用的機(jī)組設(shè)備的可控性和可靠性差成為一個(gè)突出的問題，其中機(jī)組中的配套設(shè)備如常規(guī)自動(dòng)化儀表、組件中組裝的儀表、晶體管電路構(gòu)成的儀表及自動(dòng)化裝置問題表現(xiàn)的十分顯著。這類機(jī)組的突出性問題有以下三個(gè)方面：（1）能源消耗大、出現(xiàn)故障的次數(shù)多；（2）由于其低工作效率和儀表的低準(zhǔn)確率，使得火電廠工人工作量大；（3）工人們工作的安全系數(shù)低等等。為了降低能源消耗水平，提高生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)行水平和儀表的準(zhǔn)確率，必須對(duì)機(jī)組中的主機(jī)和輔機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)完善化改造，使主設(shè)備和輔設(shè)備各方面的性能有所提高[1]。

2 研究現(xiàn)狀

近年來，由于電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，以計(jì)算機(jī)為核心的新型自動(dòng)化設(shè)備的出現(xiàn)，各種熱工自動(dòng)化設(shè)備在可靠性、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性等方面有了前所未有的突破性發(fā)展。而國內(nèi)的儀表行業(yè)也引進(jìn)了先進(jìn)的技術(shù)并且與國外企業(yè)進(jìn)行合作，生產(chǎn)了一系列具有先進(jìn)水平的熱工自動(dòng)化設(shè)備。20世紀(jì)初，由小型機(jī)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)，它的性能和功能難以滿足工廠生產(chǎn)要求從而進(jìn)行主機(jī)和輔機(jī)改造。經(jīng)過一系列的主機(jī)和輔機(jī)改造，自動(dòng)化系統(tǒng)的原設(shè)備和裝置同時(shí)也進(jìn)行了相應(yīng)的改造，以實(shí)現(xiàn)火電廠安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要[2]。為了使火電廠在空氣污染方面得到緩解，所以熱工自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該提高煤炭等化石燃料的燃燒效率，從而可以降低有害氣體對(duì)空氣的污染問題，并且對(duì)有害氣體可進(jìn)行一些實(shí)時(shí)監(jiān)測。并且對(duì)機(jī)組進(jìn)行定期檢修，為自動(dòng)化系統(tǒng)提供更為準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)[3]。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也帶動(dòng)著電力行業(yè)的發(fā)展，對(duì)于現(xiàn)代化電廠也提出了更高的要求，勢必要對(duì)現(xiàn)在的老機(jī)組進(jìn)行自動(dòng)化改造和檢修。

熱工自動(dòng)化系統(tǒng)由可編程控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和單元儀表四部分構(gòu)成。熱工自動(dòng)化系統(tǒng)成為整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)最重要組成部分，其也是發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行的重要因素之一。我國政府已經(jīng)頒布了《火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修運(yùn)行維護(hù)規(guī)程》（在下文中簡稱《檢修規(guī)程》），但是有數(shù)據(jù)顯示，認(rèn)真執(zhí)行《檢修規(guī)程》的電廠是少之又少。例如大部分電廠沒有使用相關(guān)檢測儀器進(jìn)行檢修，從而不能獲得設(shè)備的重要性能參數(shù)。若這些性能參數(shù)存在不匹配的情況，會(huì)導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)故障甚至?xí)霈F(xiàn)停機(jī)的狀態(tài)，而這些會(huì)給機(jī)組的正常運(yùn)行帶來巨大的安全隱患。其中《檢修規(guī)程》的條例是經(jīng)過長期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來的，并且熱工自動(dòng)化設(shè)備大多屬于電子產(chǎn)品，由于這些設(shè)備的工作環(huán)境差從而導(dǎo)致老化速度快其性能也逐漸降低，所以電廠對(duì)于設(shè)備的定期檢修是至關(guān)重要。

熱工自動(dòng)化在火電廠蛻變的道路中逐漸發(fā)展起來的，與此同時(shí)，自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)程也為我國的電力事業(yè)提供了良好的基礎(chǔ)條件?，F(xiàn)階段對(duì)于熱工自動(dòng)化建設(shè)方面，我國進(jìn)行了一系列的技術(shù)改革，并且目前電廠熱工自動(dòng)化也得到了多方面的發(fā)展。目前熱工自動(dòng)化已經(jīng)被廣泛使用于電廠，在現(xiàn)階段的發(fā)展基礎(chǔ)上，利用新型的設(shè)計(jì)理念，努力開發(fā)與我國實(shí)際情況相符的電廠系統(tǒng)[4]。

3 火電廠熱工自動(dòng)化檢修技術(shù)常見的問題

火電廠熱工自動(dòng)化檢修技術(shù)最常見的問題有很多，其中最為突出的有以下幾點(diǎn)：老機(jī)組問題、閥門關(guān)閉時(shí)間問題、SOE系統(tǒng)時(shí)間分辨率問題、熱控設(shè)備電源切換問題等等

3.1 老機(jī)組問題

老機(jī)組問題是目前火電廠自動(dòng)化檢修中最為重要的一個(gè)問題，包括以下幾個(gè)方面：（1）老機(jī)組自動(dòng)化最常見的問題就是機(jī)組整體運(yùn)行水平過低。其中最突出的問題有：煤耗量高、煤炭可利用率低、運(yùn)行人員多。（2）老機(jī)組自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)測量原件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能差、質(zhì)量低。（3）老機(jī)組的主機(jī)使用壽命過短，在主機(jī)的設(shè)計(jì)方案上存在著許多不足。（4）老機(jī)組的設(shè)備質(zhì)量整體不足，并且設(shè)備售后體系不健全。

3.2 閥門關(guān)閉時(shí)間問題

閥門的關(guān)閉時(shí)間檢測主要是包括汽輪機(jī)的主機(jī)和給水泵輪機(jī)閥門和抽氣逆止門。根據(jù)《檢修規(guī)程》中的要求對(duì)其進(jìn)行檢測，由于閥門的關(guān)閉時(shí)間一般在100～500ms之間，所以對(duì)于測試的結(jié)果要求通常在毫秒級(jí)。目前，很多電廠為了符合《檢修規(guī)程》中的要求，將閥門臨時(shí)接入到SOE系統(tǒng)中，用來測試閥門的關(guān)閉時(shí)間，但是這種做法是不符合要求的。

3.3 SOE系統(tǒng)時(shí)間分辨率問題

目前國內(nèi)外各種的DCS系統(tǒng)測試中看出，DCS系統(tǒng)存在大量SOE系統(tǒng)時(shí)間分辨率超標(biāo)的情況?！稒z修規(guī)程》規(guī)定SOE系統(tǒng)的時(shí)間分辨率為1ms。而國內(nèi)的某些DCS系統(tǒng)的SOE系統(tǒng)的時(shí)間分辨率甚至是《檢修規(guī)程》要求的10倍以上。當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，超標(biāo)的SOE系統(tǒng)時(shí)間分辨率的數(shù)據(jù)是沒有用的，SOE系統(tǒng)也失去了存在的價(jià)值。

3.4 熱控設(shè)備電源的切換問題

熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的常規(guī)檢修項(xiàng)目有：DCS系統(tǒng)機(jī)柜、計(jì)算機(jī)和自備不間斷電源（UPS）供電電源切換時(shí)間的測試。為了保證電源故障時(shí)設(shè)備能夠正常工作，《檢修規(guī)程》規(guī)定電源的切換時(shí)間少于5 ms。而目前國內(nèi)大部分電廠對(duì)于熱控設(shè)備電源切換問題操作不規(guī)范甚至是不進(jìn)行該項(xiàng)目的檢測。有些電廠出現(xiàn)熱控設(shè)備電源切換問題時(shí)甚至選擇將設(shè)備進(jìn)行重啟，這樣的做法將大大縮減設(shè)備的壽命。假如切換時(shí)間正好處于臨界時(shí)間時(shí)，就存在不確定的情況。

4 火電廠熱工自動(dòng)化檢修技術(shù)常見問題的創(chuàng)新研究和處理endprint

4.1 老機(jī)組的新型處理方法

老機(jī)組問題一直是火電廠最棘手問題之一。經(jīng)過一系列的創(chuàng)新研究我們可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新改革：首先，老機(jī)組自動(dòng)化改造是為了提高老機(jī)組的工作運(yùn)行水平。改造的過程中要考慮到降低煤碳消耗，提高煤炭使用效率。提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少勞動(dòng)人數(shù)，并且能夠解決適應(yīng)調(diào)頻調(diào)峰的要求。所以，老機(jī)組自動(dòng)化改造工作須和主機(jī)、輔機(jī)的技術(shù)更新工作相結(jié)合進(jìn)行。其次，老機(jī)組自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)測量原件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能和質(zhì)量已經(jīng)不能適應(yīng)新的生產(chǎn)條件的需要，這樣就需要對(duì)這些元件進(jìn)行升級(jí)、換代。我們著重選擇一批性能好、質(zhì)量高的元器件，以適應(yīng)現(xiàn)在的生產(chǎn)任務(wù)的負(fù)荷。其中需要格外關(guān)注的是與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連的閥門，因?yàn)檫@個(gè)閥門會(huì)直接影響改造的效果。第三，對(duì)老機(jī)組自動(dòng)化改造應(yīng)長遠(yuǎn)考慮。由于老機(jī)組的主機(jī)使用壽命過短，在主機(jī)的設(shè)計(jì)方案上存在著許多不足，這就使得老機(jī)組經(jīng)常會(huì)被“回爐改造”，這就耽誤了電廠的生產(chǎn)任務(wù)。在老機(jī)組改造時(shí)還要考慮裝置選型和功能等方面進(jìn)行全面、長遠(yuǎn)的考慮，并提出合理的設(shè)計(jì)方案。最后，老機(jī)組的改造過程中新加入的原件設(shè)備的質(zhì)量是自動(dòng)化改造工作成敗的關(guān)鍵，所以應(yīng)選擇信譽(yù)良好的供貨商。選擇供貨商時(shí)應(yīng)該注意：供貨商應(yīng)該有合法資格證明和健全的質(zhì)量保證體系；供貨商賣出去的不僅僅是產(chǎn)品，還要包括售后服務(wù)。假如電廠對(duì)DCS系統(tǒng)或其他設(shè)備和產(chǎn)品質(zhì)量不甚清楚時(shí)，就可以撥打售后服務(wù)電話進(jìn)行咨詢，通過調(diào)查研究，對(duì)幾家廠商進(jìn)行招標(biāo)[5]。

4.2 閥門關(guān)閉時(shí)間問題的新型處理方法

在電廠汽輪機(jī)閥門關(guān)閉時(shí)間測試中發(fā)現(xiàn)，大部分的閥門關(guān)閉時(shí)間都會(huì)超出《檢修規(guī)程》幾十毫秒。因?yàn)樵O(shè)備廠家很難通過改造閥門的結(jié)構(gòu)縮短關(guān)閉時(shí)間，所以上面的問題很難通過閥門廠家解決。但是通過長時(shí)間的工作研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于閥門關(guān)閉時(shí)間超出《檢修規(guī)程》幾十毫秒的問題是可以解決的。通過在工作中研究測試各種不同型號(hào)的繼電器動(dòng)作時(shí)間，可以發(fā)現(xiàn)普通繼電器和快速繼電器的動(dòng)作時(shí)間差幾十秒。所以，對(duì)于閥門關(guān)閉時(shí)間問題上我們可以在儀器型號(hào)上進(jìn)行創(chuàng)新改革。將普通繼電器替換為快速繼電器，那么這個(gè)問題就可以解決了。

4.3 SOE系統(tǒng)時(shí)間分辨率問題的新型處理方法

《檢修規(guī)程》規(guī)定DCS系統(tǒng)中SOE系統(tǒng)的時(shí)間分辨率為1ms。目前國內(nèi)外各種的DCS系統(tǒng)測試中看出，DCS系統(tǒng)存在大量SOE系統(tǒng)時(shí)間分辨率超標(biāo)的情況。因此，可以在設(shè)備安裝過程進(jìn)行創(chuàng)新研究，在新建機(jī)組投產(chǎn)前應(yīng)該進(jìn)行SOE系統(tǒng)時(shí)間分辨率測試，若測試結(jié)果不合格，應(yīng)與廠家溝通并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行完善。另外，對(duì)于投產(chǎn)了一段時(shí)間的舊機(jī)組，如果SOE系統(tǒng)時(shí)間分辨率僅為幾毫秒，那么由以前的分析得出的結(jié)論就有可能是錯(cuò)誤的。

4.4 熱控設(shè)備電源的切換問題的新型處理方法

對(duì)于DCS系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)電源，很多電廠的切換時(shí)間不滿足“5ms”的要求。在熱控設(shè)備電源切換時(shí)計(jì)算機(jī)停機(jī)，問題一般出在保安段或者UPS的電源上。所以，一旦計(jì)算機(jī)的電源切斷就會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)關(guān)閉，當(dāng)人工重啟時(shí)，會(huì)給系統(tǒng)運(yùn)行帶來巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)。由于這個(gè)缺陷的存在，可以在DCS系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)電源方面進(jìn)行一系列的改革創(chuàng)新，避免人工重啟帶來的一系列危害。

從以上幾個(gè)問題可以總結(jié)出，在電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修的過程中存在很多問題，出現(xiàn)問題的原因也是多方面：①電力行業(yè)發(fā)展迅速，但是熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修的專用儀器是近幾年才出現(xiàn)的，所以檢修工作的開展受到了制約。②大部分電廠對(duì)熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修的必要性認(rèn)識(shí)不夠，在技術(shù)方面和儀器配置方面達(dá)不到《檢修規(guī)程》的要求。③而對(duì)于相關(guān)的熱工實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)水平急需提高。④而目前來說最新的的熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的《檢修規(guī)程》在2004年頒布的，而最近十年以來電力行業(yè)發(fā)展迅速，目前出現(xiàn)的很多問題在《檢修規(guī)程》中是沒有涉及的，再加上行業(yè)內(nèi)部技術(shù)的保密性問題等，很少會(huì)有相關(guān)的培訓(xùn)。

5 結(jié)語

隨著火電廠熱工自動(dòng)化檢修技術(shù)工作的不斷發(fā)展，我們可以清楚的認(rèn)識(shí)到現(xiàn)有的火電廠熱工自動(dòng)化檢修技術(shù)的監(jiān)測與故障診斷技術(shù)存在的缺陷，比如診斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性、診斷率、正確率等等方面還備受詬??；目前，計(jì)劃性的自動(dòng)化檢修技術(shù)也漸漸受到人們的關(guān)注，目前實(shí)施的火電廠熱工自動(dòng)化檢修取得了顯著的效果。綜合看來，經(jīng)過改革后的電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)都已具備了系統(tǒng)提高的條件。比如自動(dòng)化系統(tǒng)的機(jī)組容量大大提升，要求機(jī)組必須有很高的自動(dòng)化水平；設(shè)備生產(chǎn)廠家在出售產(chǎn)品的同時(shí)還會(huì)提供免費(fèi)的技術(shù)培訓(xùn)，另外電廠已經(jīng)擁有了一批高學(xué)歷的技術(shù)人員。我們就火電廠熱工自動(dòng)化檢修技術(shù)中的常見問題進(jìn)行分析，并提出了一系列的分析處理方法，為電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的提升提供了必要的理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]林偉波.熱工自動(dòng)化儀表的應(yīng)用原理及故障維護(hù)[J].中國科技息，2009，（10）：129-131.

[2]馬丹.關(guān)于火電廠熱工自動(dòng)化的安全系統(tǒng)分析[J].科技傳播，2014，（01）：89+83.

[3]李生錄.自動(dòng)控制理論在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].中外企業(yè)家，2013，（28）：235.

[4]梁錦鳳.淺析火電廠熱工自動(dòng)化中自動(dòng)控制理論的應(yīng)用[J].大科技，2015，（16）：59-60.

[5]李子連，饒紀(jì)杭.淺談老機(jī)組熱工自動(dòng)化技術(shù)改造的建議[J].中國電力，1999，（4）：1-4.endprint