热工仪表中的自动化控制及其应用

(山西京玉发电有限责任公司,山西朔州 037200)

0 引言

伴随技术进步,热工仪表的功能性有很大提升,而且热工参数的获取也更为准确、高效,特别是热工自动化技术的应用,提高工业生产智能化管控水平。在生产运行中,热工仪表是不可或缺的,借助线缆通信,构建出热工仪表自动控制系统,在热工系统状态监测与控制中发挥关键性作用,下面将就此展开详述。

1 热工仪表自动化简述

在工业生产中,为获取到准确的压力、温度、流量等设备工艺状态,通常设计有热工仪表系统,其包含有多种功能性表计、校验等装置,如管路仪表、热工信号校验仪、程控仪等,而且各装置间由通信电缆相连,在生产控制中作用显著。同时,电子信息、自动化技术与热工仪表的融合,使其更具技术性及智能化特点,热工仪表功能及设计也更加精密,在进行设备检测及状态识别时,热工仪表基本可实现自动、精确、智能控制,热工参数的获取也更为高效、可靠,不仅可对设备及工艺异常进行及时精准反馈,而且热工仪表还具有自适应功能,使工况处于可控范围。在安全、经济、高质量生产中,热工仪表自动化应用,发挥着关键性作用,应予以重视。

2 热工仪表自动化控制功能

2.1 分散控制系统(DCS)

在实际应用中,要想实现热工仪表的自动化控制,通常会设计为DCS模式。针对各生产工序,将其热工仪表以计算机局域网来实现互联与控制,进而构建出网络化的DCS控制系统。因其处理器是分散布置的,往往存在于热工仪表现场,较好的弥补集中控制下的系统隐患,即使有单个处理器故障,热工仪表DCS系统整体仍能可靠运行。同时,通过构建DCS系统,可有效控制系统规模,减少热工仪表通信电缆成本投入,经济性较好,而且还能灵活扩展热工仪表系统。

2.2 自动控制及调节功能

在热力系统中,其自动调节功能的实现,还需借助热工自动化技术,而且热力设备的温度、压力等参数,在经热工仪表获取后,还可作为系统控制调节的输入。以电厂热力系统为例,热工自动控制的应用集中在几点范围[1]:

(1)机炉协调控制,在发电单元模块中,通常汽机与锅炉是相对应的,要想稳定机炉发电状态,应对其进行统一调控,基于热工仪表构建起协调控制系统,可有效降低机炉状态变化影响。(2)燃烧系统,在机组运行中,燃烧系统控制与发电功率关系密切,可通过热工仪表自动控制实现对燃烧系统温度、压力等关键参数的调控。(3)主汽压力系统,当涉及到水温控制时,也需利用热工仪表,并且采用模糊控制方法,能够显著提高主汽调节功能,对热力系统运行作用显著。

2.3 热工测量功能

在热工仪表系统中,热工测量是其基础性功能,也是热工自动化技术的实现的根本保障,其测量对象涉及压力、流量等多种热工参数,具体内容[2]:

(1)流量。在进行该类热工仪表设计时,主要是基于压差原理,通过利用节流装置完成对流量的测量任务,能够较好的减少流量误差,并且还有较高的热工参数测量精度。(2)压力。在热工仪表装置中,主要是借助压力传感装置,在应变作用下,能够准确获取热力系统压力参数,进而实现对压力的监测与控制。(3)温度。这也是热工仪表的主要测量对象,借助其内部传感器件,热力系统中的温度能够以真实、精确的数据进行呈现。(4)液位。在工业生产中液体介质有较多应用,而为有效监测液位变化,通常需借助液位传感装置来保障热工测量准确性。

3 热工仪表自动化设备安装

要想保障热工仪表功能的稳定性,必须要掌握其设备、表盘、管线等安装要点,减少安装失误的发生,确保热工仪表使用安全性及功能稳定性,具体安装要求如下[3]:

3.1 设备和表盘安装要点

在生产现场,热工仪表的安装要与设计相符,在明确安装位置的基础上,需就热工系统整体构造加以分析,并梳理好现场设备,掌握热工仪表安装相关设备数量及类别,还要完成热工仪表的现场校验工作,杜绝质量、性能不达标的仪表设施,做好安装准备工作。同时,考虑热工仪表的设计功能,需借助定值测试的手段,来分析其仪表性能可靠性,并且只有通过相关测试,相应的仪表设备方可用于热工系统安装,这也是系统获得功能稳定性的基本要求。此外,安装工艺的选择,也对热工仪表有重要影响,要知道自动化仪表的安装,往往对工艺合理性较为敏感,一旦出现接线混乱等问题,将会降低热工仪表使用性能,也会加大维护难度,所以须对热工仪表设备安装工艺可行性加以校验,并针对性进行改进,以保证仪表设备及表盘安装可靠性。

3.2 管线铺设和配线安装

热工仪表在安装时,要想满足其对测量、电源供给及信号传输要求,需要合理安装各类管线、配线等。而且考虑到热工仪表管线布线较为复杂,如何准确的走线、布线,关系着热工仪表安装效率及经济性,为此,应当做好仪表管线设计工作,需对热力系统现场调研,分析管线铺设方案可行性,以免因此而出现热工仪表安装返工问题。除了环境因素外,当涉及到热工仪表管线、配线铺设时,还需从维护、检查便利性考虑,合理规划管线布局,优化其最终呈现效果。而且,还要提高仪表接线工艺水准,使热工仪表接线更为可靠、安全。同时,考虑磁场干扰因素,在进行热工仪表安装时,不仅要做好设备本体隔离,还要在管线布设时,尽可能远离生产现场的高干扰区域,确保热工仪表性能稳定性。

3.3 做好管路吹扫及仪表调试

在实际使用中,仪表调试往往是热工仪表自动化设备安装的基础性工作,可使其处于高精确的运行状态,而且管路吹扫也是热工仪表持续运行的保障,为此,应提高对调试、吹扫等安装工序的重视。由于热工仪表的应用对象,往往是高温、高压的管道等热力设施,所以在安装时,要在正常工作状态下进行仪表调试,满足其今后使用要求。待完成仪表调试工作,还需进行生产工艺分析,研究单体仪表状态的对应关系,验证监测数据的完整性,使仪表更加可靠安全运行。

3.4 热工仪表系统试运行

对于企业来讲,热工仪表自动化控制系统在投运前,还需在系统整体安装的基础上,充分进行试运行工作,以检验热工系统可靠性。具体操作流程如:(1)单体系统的检测,需保证在生产系统运行状态下,对热工仪表入口参数准确性加以校验,分析其功能是否健全且精确。(2)较大容量的机组,热工系统试运行工作重点不仅在于关键性的热工参数,还需验证其联动控制功能,以免出现热工仪表失控风险,使热工仪表远程控制更为可靠。(3)要注意热工系统联动试运行,应当更替进行远方与就地操作,按要求投入压力、控制等仪表,全面检测仪表系统,为自动控制功能实现奠定基础。

4 热工仪表自动控制应用要求

4.1 重视设备检修与维护

在实际生产环境中,基于自动化技术的热工系统,其本身需要长期不间断运行,再加上复杂、恶劣的工作条件,热工仪表系统故障往往是必然的结果,要求迅速进行故障定位,并制定热工系统检修方案,使其发挥正常的仪表及控制功能[4]。

(1)要进行故障状态分析,要结合化工仪表运行数据,研究对比其故障前后数据异常情况,然后在分析仪表设计图纸及安装记录的基础上,根据其系统自身定位情况,尽快的找出故障仪表,并确定基本的检修思路。而且在运行维护中,热工仪表系统会留存大量的运行数据,可将其作为故障研判的依据。(2)要重点就其故障参数加以分析,在热工仪表实际使用中,其所呈现出的参数曲线往往是有正常波动范围及变化规律的。而若监测到有明显的仪表参数异常,则可确定热工仪表有故障发生。参数评定是热工仪表故障研究的重要手段。在实际使用中,DSC仪表故障、死线等问题也较多出现,需要结合运行参数及故障形式加以判别。若仪表参数波动丧失规律性,而且无法加以控制,则较大可能出现工艺性故障。若负责温度监测的热工仪表在参数获取上存在滞后,需重点就其变送装置、热电阻等加以检测。

4.2 系统误动、拒动问题防控

热工仪表在长期使用中,可能因DCS系统异常或者电缆故障而出现仪表误动、拒动等问题,会严重破坏生产稳定,为此,需重视热工系统误动、拒动问题防控,主要从两方面入手:

(1)改进DCS系统设计。经应用实践可知,热工系统误动的一大原因便是,DCS系统端子板在使用中出现保险熔断而未及时更换,所以要在DCS系统设计增添信号反馈回路,及时掌握电流异常。不仅如此,拒动问题也对热工系统有较大危害,主要原因在于不稳定的电流输入信号。要想发挥热工系统保护及控制功能,便要预防拒动问题,需改进其电流回路,使其具备信号质量检测功能,若有较差信号出现,可通过信号质量检测加以获取,将其断开便不会干扰到热工仪表动作,系统拒动问题将得以避免。(2)加强电源及电缆维护。在热工系统中,电源或电缆故障,也会引发误动问题,为此需要加强其管理,要求如:1)在机柜安装中,要控制好模件数量,尽可能仅带单个模件,而且作为机柜而言,要结合其供电电源容量,合理配置机柜电源,以免超出容量限制。2)做好输出电压检查工作,以免电源模件电压低于限值,对于电压不稳定的电源模件需予以更换。3)对于电缆与电源接头部分,因常有超温问题,也需作为重点检查对象,如有异常需加以紧固,以免因此而导致热工仪表误动。

5 结语

综上所述,自动化技术与热工仪表的深度融合,不仅是技术发展必然结果,更是现代工业发展的需要。所以,应重视热工自动化技术,使其在热力系统监测、控制中有更好应用效果,通过完善热工仪表自动化控制功能,规范热工仪表设备安装,掌握热工仪表检修、故障分析要点,实现热工系统效能的稳步提升。如今,热工仪表已呈现出智能化发展趋势,更多的智能仪表实现了实用化,带来更高的经济效益。