自動化儀表在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

林芹芹

（山東?；瘓F(tuán)有限公司熱力電力分公司，山東 濰坊 262700）

自動化儀表是電廠系統(tǒng)的一個關(guān)鍵部件，是現(xiàn)代火力發(fā)電廠的重要組成部分，包括管路、程控以及就地表計。盡管國內(nèi)儀表的自動化降低了勞動密集程度，但仍提高了生產(chǎn)率，這是當(dāng)前電力體系的一個關(guān)鍵問題。熱工儀表在蒸汽、高溫、高壓、高濕度、灰塵等復(fù)雜而漫長的環(huán)境中工作，要避免測量誤差，避免控制回路故障，提高描述系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確性，其日常維護(hù)和調(diào)試就尤為重要。我國電廠規(guī)模不斷擴(kuò)大，給我們的電力系統(tǒng)帶來巨大挑戰(zhàn)和機(jī)遇，加強(qiáng)研究熱工儀表的安裝和運(yùn)行自動化程度的提高至關(guān)重要。

1 熱工儀表自動化技術(shù)概述

熱工儀表自動化是電廠整個運(yùn)行系統(tǒng)的重要組成部分，用作控制熱工儀表和技術(shù)參數(shù)反饋。由傳感器、變送器和顯示單元組成，其工作方式是將傳感器與被檢測設(shè)備連接，通過變送器將檢測到的設(shè)備參數(shù)信號轉(zhuǎn)換處理，反饋到顯示器。接收到相關(guān)信號后，顯示器進(jìn)行直觀顯示，從而簡化操作。

（1）熱工自動化技術(shù)綜述。近年來，隨著我國工業(yè)化的高速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)體系的數(shù)量不斷擴(kuò)大，單位內(nèi)部控制參數(shù)發(fā)生了巨大變化，從而也增加了復(fù)雜性。為確保電力生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性、安全性和正常運(yùn)行，在電力生產(chǎn)系統(tǒng)引入熱工儀表裝置發(fā)揮越來越重要的作用，這些儀器儀表用于對整個電力生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)控制，特別是通過引進(jìn)熱工自動技術(shù)。

一些工業(yè)企業(yè)正在開發(fā)軟件和功能，以自動化傳感、控制和系統(tǒng)集成，從而實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)系統(tǒng)的自動化監(jiān)控、微調(diào)、保護(hù)和控制。此外，熱工過程的自動化允許實(shí)時監(jiān)控生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行情況、操作參數(shù)等，有效控制設(shè)備、系統(tǒng)停機(jī)時間，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備和運(yùn)行系統(tǒng)的潛在問題，應(yīng)用自動化技術(shù)維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，提供技術(shù)支持和安全性以提高企業(yè)生產(chǎn)力，避免經(jīng)濟(jì)損失。

（2）熱工儀表自動化技術(shù)特點(diǎn)。當(dāng)應(yīng)用主要以智能、自動化和科學(xué)管理為特點(diǎn)的熱工儀表自動化技術(shù)時，熱工儀表可以充分發(fā)揮其在生產(chǎn)中的技術(shù)優(yōu)勢，從而為熱工儀表自動化技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供重要保障。電力運(yùn)行中熱工儀表自動化用于電廠的科學(xué)管理，利用理論分析和技術(shù)，獨(dú)特的學(xué)習(xí)功能和模塊從熱工儀表的功能、自動化等方面思考和模擬大腦，在運(yùn)行模式下自動進(jìn)行維修、檢測、報警和故障排除。集成技術(shù)應(yīng)用程序，如人工智能、電子工程和自動化，有效減少儀表誤差，確保電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化和高效監(jiān)控，近年來推動了企業(yè)電子儀表、計算機(jī)自動化技術(shù)等的應(yīng)用范圍，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的操作和管理。

2 基于熱工儀表自動化技術(shù)應(yīng)用分析

（1）安裝熱工儀表表盤和相關(guān)設(shè)備。熱工儀表自動化技術(shù)及其系統(tǒng)復(fù)雜，首先，需要對儀器設(shè)備進(jìn)行合理的選擇和訂制，以便能夠隨后安裝調(diào)試部分，確保儀表的自動運(yùn)行，充分發(fā)揮其功能，并在安裝或使用儀表前，認(rèn)真準(zhǔn)備熱工儀表前期工作，熟悉解熱工儀表的操作和用途，以確保所有設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行，并確保電氣設(shè)備的最佳運(yùn)行。安裝儀表裝置前，操作人員必須檢查儀表的所有設(shè)備，以確保它們符合電廠運(yùn)行系統(tǒng)的參數(shù)要求，仔細(xì)檢查現(xiàn)場安裝并確定每個設(shè)備的安裝和技術(shù)步驟，保證按照技術(shù)要求進(jìn)行裝配工作，為儀表的后續(xù)工作做下良好的開始。

（2）安裝自動化熱工儀表管路敷設(shè)和配線。電力系統(tǒng)熱工儀表管路的敷設(shè)功能是儀表實(shí)際運(yùn)行的重要組成部分，主要涉及機(jī)械、信號和敷設(shè)線路以及電，源、動力、吹掃與氣源管道等。在這些管路的實(shí)際安裝中，操作者必須按照實(shí)際操作，選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄒ源_保一次安裝都完成。此外，在儀表的管路敷設(shè)過程中，要充分考慮到儀表后續(xù)維護(hù)和修理工作，要方便于以后儀表的檢修維護(hù)。同時，儀表安裝在合適位置，儀表自動化受到外部影響減小。安裝與儀表相關(guān)的電纜時，必須確保電纜、接線盒和儀表沒有損壞，以確保儀表的平穩(wěn)運(yùn)行。

（3）調(diào)試管路吹掃和儀表。當(dāng)操作人員設(shè)置熱工儀表管路時，吹掃和儀表調(diào)試也是必要的步驟。如果在安裝過程中未執(zhí)行特定的吹掃和儀表調(diào)試操作，則可能會降低電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，影響熱工儀表和相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行，并嚴(yán)重干擾設(shè)備的聯(lián)動。如果在熱工儀表要求下進(jìn)行了具體的調(diào)試，會單獨(dú)調(diào)試熱工儀表運(yùn)行，檢測和調(diào)控相應(yīng)的數(shù)值和設(shè)備，從而使熱工儀表自動化沒有從技術(shù)和安裝中得到影響。

（4）管控電力系統(tǒng)。熱工儀表自動化較為先進(jìn)，用于資源密集型或技術(shù)密集型企業(yè)的生產(chǎn)。為了利用儀器儀表自動化的優(yōu)勢，各個生產(chǎn)主體必須提高技術(shù)發(fā)展和投資水平。在電力運(yùn)營中，熱工儀表自動化技術(shù)的應(yīng)用也使電力系統(tǒng)運(yùn)行的科學(xué)控制成為可能。儀表自動化可以與其他技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電廠全過程、電力系統(tǒng)設(shè)備控制、過程控制、數(shù)據(jù)分析和電力企業(yè)的科學(xué)發(fā)展。

3 電力熱工自動化儀表運(yùn)行中的關(guān)鍵點(diǎn)

（1）參數(shù)收集。熱工自動儀表的零部件之間相互聯(lián)系，當(dāng)一個零部件發(fā)生問題時，其他零部件會受到影響，從而影響儀表的正常使用，并且在嚴(yán)重情況下可能導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)故障。由于熱工自動化儀表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，因此，需要從工廠和制造商等類似來源收集和分析數(shù)據(jù)參數(shù)，以及注重儀表在日常應(yīng)用中收集運(yùn)行參數(shù)，以確保其正常運(yùn)行。

（2）強(qiáng)化電力熱工儀表日常維護(hù)。其維護(hù)運(yùn)行條件復(fù)雜，熱工工程儀表經(jīng)常受到環(huán)境條件、振動和污染的影響。因此，在自動運(yùn)行過程中，維護(hù)人員定期檢查自動儀表，檢查自動儀表的工作條件是否有很大差異，以避免高溫或高濕度條件下操作時間較長。如果自動儀表的運(yùn)行條件過于潮濕，可能導(dǎo)致漏電或停機(jī)。如果自動儀表運(yùn)行條件溫度過高，則在高溫下可能導(dǎo)致自動儀表容易損壞，從而導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行中斷，并嚴(yán)重?fù)p壞自動儀表內(nèi)部部件。此外，維修人員必須根據(jù)自動儀表的工作條件調(diào)整儀表技術(shù)，進(jìn)一步提高自動儀表的可靠性和穩(wěn)定性。

（3）熱工儀表日常校驗(yàn)。為了確保熱工儀表的準(zhǔn)確性，對熱工儀表的定期校驗(yàn)必不可少。成熟的校驗(yàn)系統(tǒng)對于確保熱工儀表與自動化儀表正常運(yùn)行至關(guān)重要。只有完善熱工儀表校驗(yàn)系統(tǒng)，其參數(shù)的準(zhǔn)確性和自動運(yùn)行效率才能得到保證。日常工作要考慮科學(xué)方法，開發(fā)高效的檢測校驗(yàn)系統(tǒng)，確保熱工儀表正常運(yùn)行。

4 電力熱工自動化儀表故障的原因

（1）人為因素。在熱工自動化儀表日常維護(hù)中，可能會存在不適當(dāng)?shù)牟僮?。這些行為可能會影響熱工自動化儀表維護(hù)工作的質(zhì)量，并影響儀表的正常使用狀態(tài)。當(dāng)前，人為因素是設(shè)備自動化運(yùn)行故障的主要原因。

（2）環(huán)境影響。在自動化儀表操作過程中，還有可能由于環(huán)境問題，對儀表設(shè)備造成影響，如設(shè)備周圍可能會出現(xiàn)潮濕的蒸汽和粉塵，儀表在高溫、高壓環(huán)境下工作，以及雨雪天氣對室外熱工儀表設(shè)備密封性的要求。

（3）振動問題。其不會直接導(dǎo)致儀表故障，但振動問題會引起其他的儀表缺陷發(fā)生，從而導(dǎo)致整個儀表設(shè)備出現(xiàn)問題，最終間接影響整個電廠運(yùn)行系統(tǒng)。類似如儀表接線柱螺絲脫落、連接線松動、焊接處的裂開等的存在，這些都可能導(dǎo)致儀表設(shè)備出現(xiàn)故障。

（4）不可預(yù)見的因素。由于不可預(yù)見的因素而導(dǎo)致計量表失效的可能性很小，但很難控制，很難制定有效的預(yù)防措施和有針對性的維護(hù)措施。

5 熱工儀表自動化現(xiàn)場故障分析

（1）故障前后熱工儀表分析。在其正常運(yùn)行期間，工作人員必須了解制造技術(shù)、性能、功能等，用于記錄熱工儀表的運(yùn)行數(shù)據(jù)。在熱工儀表發(fā)生故障時，首先分析了生產(chǎn)材料的變化和機(jī)器負(fù)荷的變化。然后記錄，故障后的相關(guān)數(shù)據(jù)，并與熱工儀表設(shè)備正常運(yùn)行時的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以根據(jù)數(shù)據(jù)差異分析故障部件。一般來說，熱工儀表的操作數(shù)據(jù)會變成曲線，如果是死線，熱工儀表本身很可能故障發(fā)生。

（2）儀表故障參數(shù)分析。在儀表生產(chǎn)過程中，相關(guān)參數(shù)發(fā)生變化，如果參數(shù)采集曲線變化較大，儀表本身很可能出現(xiàn)故障，因此參數(shù)曲線往往是儀表故障分析的主要依據(jù)。當(dāng)熱工自動化儀表處于正常運(yùn)行狀態(tài)時，曲線變化在相關(guān)參數(shù)中進(jìn)行調(diào)節(jié)。維修人員應(yīng)徹底調(diào)查儀表參數(shù)的變化，并記錄數(shù)據(jù)路徑，以確定故障原因，仔細(xì)分析儀表故障的原因，對問題進(jìn)行故障排除，并制定有效的解決方案，盡量減少故障影響。儀器調(diào)試期間，維護(hù)人員必須確保準(zhǔn)確掌握熱工自動化儀表的性能、功能和運(yùn)行數(shù)據(jù)。這樣，故障區(qū)域就可以通過比較故障前、后的數(shù)據(jù)來定位。如果DCS 儀表出現(xiàn)異常時，可以通過現(xiàn)場檢查來觀察儀表數(shù)據(jù)，從而確定異常原因，但較大差異的主要原因在于儀表系統(tǒng)本身的故障。簡而言之，熱工自動化儀表運(yùn)行中必然會出現(xiàn)故障，其中測量對象特性、控制閥等的變化特別注意。

（3）診斷故障。電廠運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)各種運(yùn)行故障。在使用蒸汽、電、水分析和汽機(jī)設(shè)備時出現(xiàn)各種故障，其中儀表自動化技術(shù)完全可以充分發(fā)揮功能，及時處理故障情況，減少故障。采用熱工儀表自動化技術(shù)進(jìn)行故障排除，可以在系統(tǒng)運(yùn)行過程中自動捕獲其他設(shè)備和系統(tǒng)的故障消息。數(shù)據(jù)分析可以確定系統(tǒng)運(yùn)行是否正常。對于潛在的錯誤或異常，自動化模塊會執(zhí)行相應(yīng)的異常分析，主要使用相關(guān)的內(nèi)部算法、自動化技術(shù)等進(jìn)行故障分析，為錯誤處理提供重要的參考。過去，在對電力系統(tǒng)進(jìn)行故障排除時，大多數(shù)情況下，問題區(qū)域和故障原因很難判定。在這種情況下，很難處理故障。通過將熱工儀表自動化與模糊意識形態(tài)相結(jié)合，儀表自動化在故障診斷中的應(yīng)用優(yōu)勢變得越來越明顯。例如，一些電力公司采用自適應(yīng)模糊控制器，將專家和技術(shù)人員的控制經(jīng)驗(yàn)與儀表自動化技術(shù)相結(jié)合。通過有效結(jié)合，可在故障時自動監(jiān)控和分析熱能量參數(shù)，確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

6 電力熱工自動化儀表的維護(hù)

（1）改進(jìn)熱工自動化儀表日常管理。熱工自動化儀表工作環(huán)境惡劣，振動、污染問題極其多見，為了提高熱工自動化儀表運(yùn)行中的各項參數(shù)性能，定期巡檢儀表工作狀態(tài)，觀察儀表工作環(huán)境的變化，避免更長、更密集的溫度和濕度。操作環(huán)境中的高濕度可能導(dǎo)致儀器泄漏，高溫可能損壞設(shè)備中的部件和程序，導(dǎo)致儀表不能自動運(yùn)行。熱工儀表維修人員通過了解各類儀表性能，選擇合適的儀表型號，提高了熱工儀表對生產(chǎn)環(huán)境的適應(yīng)性，保證了生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。此外，維修人員必須重視管理儀表設(shè)備，防止設(shè)備和部件丟失。

（2）根據(jù)常見故障采取有針對性的預(yù)防措施。防范人為因素的辦法主要是加強(qiáng)員工培訓(xùn)，提高員工操作技術(shù)和業(yè)務(wù)水平，調(diào)整合適的熱工儀表維護(hù)人員。供電企業(yè)應(yīng)通過合理的獎懲制度，提高員工工作熱情。主管監(jiān)察員還必須進(jìn)行日常監(jiān)測，以確保儀表維護(hù)工作符合標(biāo)準(zhǔn)，并認(rèn)真對待工作方式。儀表人員在日常維護(hù)中，應(yīng)注意電纜外皮有無破損，是否造成短路，儀表進(jìn)線口密封是否嚴(yán)密，并在必要時設(shè)置保護(hù)外殼，室外設(shè)備應(yīng)做好雨天防進(jìn)水措施，設(shè)備進(jìn)線口的孔、洞等應(yīng)密封完好。振動引起的測量誤差主要使緊固螺釘與墊圈相匹配，盡量選擇型號相匹配的熱工儀表。對于焊縫問題，應(yīng)完成焊縫。更換電纜，并在未連接時重新連接。意外因素引起的問題可能使早期確定的維護(hù)措施變得困難。這就要求維護(hù)人員嚴(yán)格遵守操作程序，盡量減少由意外因素引起的問題。

（3）及時更新檢修記錄。熱工自動化儀表維護(hù)檢修工作必須記錄下來，應(yīng)建立檢修記錄臺賬，檢修臺賬記錄應(yīng)齊全、規(guī)范、數(shù)據(jù)正確，及時檢查并記錄被更換設(shè)備的參數(shù)，以確保維護(hù)檢修記錄及時更新，實(shí)時了解儀表的運(yùn)行參數(shù)，從而對儀表本身的危險情況進(jìn)行評估。

7 結(jié)語

綜上所述，熱工行業(yè)的自動儀表技術(shù)不僅保證了電力系統(tǒng)的高效安全運(yùn)行，而且也為促進(jìn)供電和電力企業(yè)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。因此，電廠負(fù)責(zé)人在日常生產(chǎn)和管理中應(yīng)認(rèn)識電力系統(tǒng)熱工自動化儀表技術(shù)的作用和技術(shù)優(yōu)勢，儀表工作人員也應(yīng)提高業(yè)務(wù)能力和水平，經(jīng)常積累經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)和管理的自動化，減少能源使用，降低事故風(fēng)險，真正發(fā)揮熱工自動化儀表技術(shù)的價值。