探讨电力自动化仪表的可靠性

中电装备山东电子有限公司 王 林

城镇化进程带动了城市和乡村建设，如今各行各业建设都离不开稳定安全的电力，对发电、输电安全性和电力质量也提出了更高要求。在自动化科技推动下，电力系统发电等工作开始建设热工仪表和相关技术建设电厂自动化生产控制系统，以对电厂设备运行压力、温度等参数进行自动化监测和控制，为发电厂安全生产提供技术支持。而当前电力系统应用自动化仪表尚存在一些技术性问题，导致自动化仪表在安装和运行等过程中出现一些故障，不利于自动化仪表可靠发挥其监测、预警等作用，给电厂生产运行埋下了一些安全隐患。

1 电力自动化仪表的具体应用分析

随着我国自动化技术突飞猛进，电力设备的需求也推动其在电厂热工系统等领域广泛应用、迅速发展。随着电厂各设备装置更新换代，仪器自动化控制水平不断提升，一般分为自动检测相关、自动调节、控制开关顺序、设备开启的自动保护及综合自动化等技术应用类型，仪表相关软件也不断更新，使整个系统实现更精确数据采集、传输和设备互联、远程参数设置等功能，也提升了自动化仪表智能性和可靠性，具体而言，当前电力自动化仪表有以下几点应用：

1.1 信息采集

电力系统应用自动化仪表，首要目的是实现自动化的精确信息采集，如电厂检测仪器可检测整个生产线温度、压力、流量等参数信息，从而判断工作线负荷情况，帮助工作人员进行及时、合理作业控制，从而保证生产设备安全运转，如利用感应元件连接机组设备，建立相应数据传输路径，以对电力设备进行自动化信息监控，技术人员通过感应信息也能在更短时间找明故障位置和故障原因，从而提高故障检修效率，保障电力生产工作可靠、稳定开展。

1.2 信息处理及自动控制

电力自动化仪表在实现自动信息采集基础上，可实现较强信息分析及处理功能，该功能主要是基于其调整功能来实现的。一般为保证整个机组及生产线安全运行，均会在仪表程序上设置参数预设自我约束及自动调整机制，从而实现仪表自动化信息处理和一定程度的自动控制，而以自动化仪表实现的生产控制系统，可运用编程技术来发生调控指令对一般进行的合理的自动化控制，在收集、处理仪表信息时，通过数据线缆等进行远程调控，据指令识别和控制仪表运转情况，从而提升自动化仪表运行可靠性，有效避免人工操作带来的运转波动性大等问题，也降低了控制工作危险性。

1.3 远程监控与自动报警

基于无线传感器等技术，管理人员可远程查看仪器对外界和自身监测信息，从而不受时空限制，进行集中信息采集、汇总和处理。在互联网等技术支持下，进行自由、灵活数据沟通，是进行远程管理基础，也为后续设备日常维护、保养数据支持。在自动监测基础上，对于控制系统设置合理的监测指标或报警阈值，或结合相关技术模型，即可实现自动化报警、预警等功能，电厂生产中应用自动化仪表监测和报警技术，目前主要应用于对机组设备温度监控与报警，即通过分析感应元件的温度数据进行监测，发出相应等级警报信号，帮助监管部门在短时间内快速控制火灾隐患，从而保障机组设备安全、可靠运行。

2 电力工自动化仪表出现故障的原因分析

2.1 密封不良

导致电力自动化仪表发生故障原因较多，就技术层面而言，密封不良和受较强震动是常见原因，这两个因素与自动化仪器安装水平密切相关。电力自动化仪表密封工作较复杂，且基于不同环境有不同密封需求，若安装人员在仪表密封中，未严格按技术规范对仪表盘等进行密封，很可能导致仪器在后期运行中出现仪表盘进水汽等问题，如在夏季等雨水多或潮湿环境下，若仪表盘密封不严，很可能因进水汽导致仪器无法正常运行、正常传输数据。

2.2 振动因素

一般而言，电力自动化仪表常安装在大型生产设备或管路上，因此仪表实际运行中会遭遇大幅度振动。若机械设备出现长时间、大幅度振动，很可能导致其出现电源接触不良、零部件松散、固定螺栓松动、局部开焊等现象，若未进行及时检修处理，很可能影响仪表检测可靠性。

2.3 人为因素和不可预估因素

电力自动化仪表可靠性与其安装、检修维护等技术性工作密切相关，而技术人员水平直接决定了这些工作质量。目前电力系统中常存在的故障，很大一部分原因是人为因素导致的，与安装技术，检修技术、维护技术与仪器运行安全、耐久性直接相关，因此也影响着自动化仪器使用可靠性。而检修、维护等工作质量，不仅与操作技术相关，还与相关工作制度、管路制度有较大联系。另外，电力自动化仪器稳定性还存在一些不可控、难预估的因素，这是因仪器运行及系统管路环境较复杂，许多工况异常难以被及时发现和处理，如生产设备的一些较小非正常运转，可能会损坏仪表，而基于监测复杂性以及一些技术性问题，很可能出现一些无法预估的仪器故障。

3 提升电力自动化仪表可靠性技术探析

3.1 仪表安装技术要点

安装前技术人员应全面了解控制系统结构及所安装仪器、仪表类型、参数，对所安装设备进行功能测试，确定功能符合设计要求，校验和调节热工仪表性能，控制设备操控范围，建立相应技术体系，据安装重点制定合理、可行的安装计划。

选择安装位置，如测温元件应选择能代表被测温度且不受强烈振动及物理冲击位置，如在二次风温或出烟口等位置安装温度测点，安装泵、风机、电机轴承等设备温度、电阻测点仪器时，应通过安装压簧、套管等进行紧贴安装，在保证仪器不受环境因素出现故障时，保障测量准确度、可靠性。

进行设备及仪表盘安装。安装施工时首先应清理现场，合理把控安装设备进场数量、时间和暂放位置，避免影响施工作业或造成设备损坏，在仪表监测合理后按相应技术规范进行具体操作，在安装温度、压力等取源元件时，应在安装结束后再次进行有效定值测试，对其运行功能和规范性进行测验，仪表电源盘、控制盘等是其表盘安装重点。此外，据仪器安装位置，采取安装保护套管等措施，如在高温、高压、高速流体冲击等为主，须安装强度合适保护套管，还应考虑保护套管对测温、测压等元件正常工作的影响，采用合适厚度、材料及装配方式，避免引起测量数据滞后。管线铺设、配线安装，也是自动化仪表安装关键环节。管线铺设时需管理好信号、电源、测量等内容，确保仪器安装工作及管线等资源调度工作高效、合理开展，避免安装返工，管线铺设应充分考虑施工可操作性，合理选择铺设地点，避免周围存在磁场等干扰源，从而保证仪表运行可靠性。

3.2 电力自动化仪表调试要点

在自动化仪器安装完成后应对变送器、传感器、调节阀等进行单独校验和测试，并制定周期性校验工作制度，保障仪表在后续使用中测量准确性，并避免联合校验因单个仪表故障导致其他设备故障。首先查看装置外观是否完好，利用测量工具进一步检测功能是否正常，最后进行调试工作，观察仪表温度、压力等指针变化，调试至其测量范围、精度与系统运行要求相一致，待指针变化平稳后结束调试工作。

进行设备联合校验，进一步检查自动化仪器及系统可靠性、精准度。以电控阀门联合校验、调节过程为例，需对联合各仪器强度、灵敏度及气密性、泄漏量等参数进行严格测量和检查，并通过中控平台发送指令，观察各仪器执行情况，不断反复以上操作直至仪器各项参数符合要求、功能良好。

开展系统调试。通过系统工作调试设备前需保障单独调试、联合调试均顺利完成，系统校验先从输入、输出信号差异检测开始，接着模拟分析自动化仪表各项参数变化，全面、合理调整报警阈值，构件合理监测与报警系统，最终通过试运行进行精度测试，保证自动化仪表监测、报警功能均能到达设计精度要求。

3.3 仪器及系统的可靠性分析

为确定自动化仪器及系统可靠性，需对其进行可靠性分析，分析影响其可靠性因素、综合效应及系统故障模式、概率等内容。可利用可靠性决策表来分析控制系统，影响仪器可靠性的因素可能多重的，因此需分析各部件失效机理，从而演绎归纳引起仪器故障综合效应，对故障因素、模式进行定性描述，然后据部件失效率算出系统故障概率，为仪器运行及维修等阶段提供有用技术参考。首先，据系统构成生成详细决策表，描述部件可靠性与各影响因素及影响结果具体关系；然后，利用符号算法处理决策表赘化部分，归并冗余数据，使决策表更简明、清晰、全面的描述系统可靠性状态；最后，合成决策表，描述系统各部件详细、准确关联性，阐明各故障综合作用原理，并进行故障定性和定量化表述，描述故障发生形式及相关仪器的状态信息，并计算出各仪器故障率，从而为维护工作提供理论依据，对高频故障进行更严密检修维护。

3.4 电力自动化仪表的维护管理工作

火力发电等方面电力自动化仪表处在复杂运行环境中，环境影响因素较多，导致不可靠因素增加，对防振动、防污染等技术要求更高。因此，需加强仪表运行期间维护管路工作，保证仪表处于较可靠运行状态。其维护管理应从优化技术和管路两方面着手，就技术层面而言，技术人员要具备全面分析仪表故障及故障处理技术能力，要想确保能够及时处理电力仪表故障，技术团应具备快速制定针对性的故障处理方案及全面排查电力仪表故障能力，提高电力自动化仪表应用可靠性。仪表检修及维护中技术人员应通过深入分析仪表各项参数波动情况，结合观察法、敲击法及相关设备快速分析、判断仪表故障位置及原因，如进行多层面、多时段DCS系统拉曲线分析，判断仪表压力等参数是否正常，然后采取及时、合理处理，保证仪表后续可靠运行。要检修时需准确记录参数曲线变化，检修完毕应及时更新信检修电子记录，如记录更换元件的型号、运行状况等内容，以便后续能全面调度检修记录，更及时发现、预测仪表可能出现磨损、老化等问题，从而提升其维护技术水平，保障可靠运行。另外，仪表维护管理还涉及对仪表运行环境管理，若仪表处于温度高、潮湿等环境下，需加装保护设备，避免仪表出现漏电、高温损坏等问题，保证仪器稳定、可靠运行。