关于自动化仪表在汽轮机系统改造中的具体运用分析

周水箭

[摘    要]在社会经济与科技不断进步的影响之下，电力生产技术也在进行相应的革新与进步，能够更好地促进电力系统生产水平的发展，实现高质量的电力能源输出。在汽轮机系统的运行过程中，蒸汽系统的工作温度、流量控制等多个环节都会影响实际生产效率和质量，必须重视对其硬件系统的升级和改造，运用现代化监控调节的方式促进其运行的安全高效。文章系统性地介绍自动化仪表的运行原理与分析，结合汽轮机系统改造的要点，详细分析自动化仪表设备在其中的具体应用和优势。

[关键词]自动化仪表;汽轮机系统;应用分析

[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）09–0–02

[Abstract]Under the influence of the continuous progress of social economy and science and technology， power production technology is also undergoing corresponding innovation and progress， which can better promote the development of system production level and realize high-quality power resource output. In the operation of steam turbine system， many links such as working temperature and flow control of steam system will affect the actual production efficiency and quality. We must pay attention to the upgrading and transformation of its hardware system， and use modern monitoring and regulation to promote its safe and efficient operation. Therefore， this paper will systematically introduce the operation principle and analysis of automatic instruments， combined with the key points of steam turbine system transformation， and analyze the specific application and advantages of instrument equipment in detail.

[Keywords]automatic instrument; turbine system; application analysis

随着电力行业的飞速发展，在设备的优化管理上也投入了更多的精力和资金，运用自动化的处理方式帮助管理人员快速掌握设备的运行参数和状态，采用相对应的方式发出调控的指令和要求，使火电生产更加稳定高效。汽轮机是火力发电生产当中重要的蒸汽调控设备，对于热能利用率和电力输出有很大影响，必须要作为系统优化改造的主要研究对象，选用更加匹配的自动化仪表加强处理效果，使蒸汽输送、温度控制等多个环节能够高效运转，形成高质量电力能源输出。

1 自动化仪表设备的运行概述

1.1 工作原理分析

自动化仪表设备与单纯的仪表显示器相比有很大的差异，能够更好的对生产系统当中的各项参数进行监测和传输，且将后续的有效调控也集成在一起，使整个系统的功能更加完善。自动化仪表能够独立完成运转与调控，且属于生产系统的自动化控制当中一个重要的组成部分，这一特性也使得自动化仪表在许多机械化生产体系当中得到了广泛的应用。在仪表设备的工作过程当中可以有效实现数模信息的转换，能够更好地根据系统特性和实际需求进行调解和传输，使收集到的相关信号能够按照频域和时域等进行精确反馈。自动化仪表的种类很多，可以满足测温、测压等不同的需求，在数据信息的准确性上能够得到较好的优化，相较于人工处理的模式更具高效性。在自动化仪表当中有专门的软件系统可以对转换后的电流参数进行分析和调控，通过可编程逻辑的方式实现输出调节。

1.2 仪表控制分类

根据自动化仪表的工作原理和基本类型，可以分为温控、压控和流量控制等不同的种类，其适用场所和参数特征存在一定的差异，还是要根据实际情况进行合理选择。在温控系统当中，仪器仪表会和电阻电偶等电力零件连接在一起，通过线路当中电力参数的变化合理反馈监测的温度。在压控系统当中，根据弹性压力和液柱压力等不同的设计原理实现位控变化，使实际压力调节处于动态平衡的状态下。流量监测系统能够根據安装管道处的实际尺寸展开科学计算，详细推测汽轮机组运行时的气体状态，为后续的启停调节做好参照。

2 汽轮机系统改造的要点分析

2.1 电液联动阀门

在汽轮机组当中的蒸汽抽取时需要依靠阀门的调节来控制流量大小，而在压强的影响之下，蒸汽的抽取可能会出现逆向流动的问题，直接影响了汽轮机组的正常运行。这种联动阀门系统的引入能够更好地实现止逆控制，和系统内部其他高速旋转的叶片之间形成有效的压力对抗，实际工作转速可达到3000r/min以上。通过电液联动的改造形式，更有利于减少系统在设计过程当中的空间占据问题，以更小的力矩获得更大的调控空间，且减少了阀门启停过程中产生的额外摩擦作用，使实际生产运行过程当中产生的损耗更低。电液联动阀门是一种精度更高的系统零件，材料的抗性能力也得到了很好的提升，更符合汽轮机组运行时的高温高压环境。

2.2 电磁阀的改造

电磁阀是汽轮机组最重要的硬件结构之一，在进行系统改造时必须要加以关注并保证其基础功能的有效实现。在原有的汽轮机组系统当中采用较为单一的阀门工作很容易产生系统卡顿的问题，而采用电磁阀的工作模式则可以较好地规避这一缺陷，使阀门的响应速度和灵敏度得到了有效的提升。在汽轮机组的运行过程当中，若出现了转速超标的问题会因为线路当中电力参数的改变而触发电磁阀门，可直接对系统运转实行有效的反馈调节，充分维护汽轮机组运行的稳定。电磁阀门的应用是一种自动化调控技术的重要体现，并在实际改造过程中设计冗余双系统，可以保证在一侧阀门损坏时快速开启备用线路，维护机组的稳定和安全，给后续的检修排障预留出充足的时间。

2.3 MCS系统改造

在许多大型的汽轮机组运行过程当中，系统的刷新频率和零件的实际工作状态之间会存在不匹配的情况，特别是在对相应的仪表设备进行信息采集和传输时会导致一定的迟滞现象，不利于快速进行系统分析和指令下达。MCS系统的改造能够更好地改善扫描和更新周期不匹配的问题，以毫秒级别的刷新频率作为调控基础，能够更好地适配汽轮机组当中每一个组件的运行特性，有效提升了自动化系统运行的可靠性。在汽轮机组件的实际连接当中会存在一些线路交叉和干扰的问题，而在MCS系统当中将线路的隔离进行了有效的细化调节，有效控制了线路当中的干扰影响，且每两路的交叉线路当中都会设立系统的并行运行，更好地保证对每一线路当中仪表参数获取的有效性。

3 自动化仪表的实际应用与优势

3.1 触控系统调节

触控调节是一种本地控制的调节方式，可以根据技术人员对仪表信息的合理判断，采用对应的方式实现人工干预，使汽轮机组的运行能够保证在高效且稳定的状态下。在触控系统的应用过程当中，必须要从软件的运行方面加强逻辑的优化和判断，人工触控方式的中断优先级调制系统最高，便于在实际应用的过程当中发出的相应指令能够快速完成。触控调节系统是在仪表自动化运行过程当中形成的一种有效干预和控制，特别是在一些紧急情况之下，运用触控调节的方式实际可靠性和稳定性更高，且在中控平台内可以直接操作汽轮机组的每一个组件运行，整个调控模式的集成化程度更高，也规避了逐个环节进行排查和调控的复杂性，在控制箱面板调节方面具有较强的应用优势。

3.2 远程开关控制

根据汽轮机组系统的运行实况来看，高温高压的环境对于人工实操会带来一定的困难，更应当利用机械化调控的方式实现有效处理，也能够便于在汽轮机组运行出现突发情况时直接实现一键关闭。在远程开关控制当中需要根据仪表信息的实际反馈探究启停方案，并注意对所反映出的数据信息预留一定的容错空间，能够有效规避一些误判和误停的问题，避免给生产企业造成不必要的经济损失。在远程开关控制当中需要设定不同的优先级判定，即每一个指令实操都要对应相应的汽轮机组内部零件实际运转形式，对一些影响波及范围较大的运行环节可以采用区域性的关停方式来维护安全，而对一些影响范围较小的则可以采用更加经济高效的方式加以应对和处理。

3.3 逻辑编制优化

为保证系统运行与指令发出时的有效响应，在处理过程当中要关注对系统逻辑与算法的编制优化处理，确保实际运行的稳定性和指令发出的科学性。在进行逻辑编制的优化调整时要注意将系统内的机组硬件完全关闭，能够更好地杜绝不同模块的电力触发和冗余问题。在编制优化时要先将汽轮机组当中的驱动模块予以释放，使硬件系统内的各个阀门都可以按照相应的操作指令完成动作。在阀门驱动后需要将仪器仪表所显示的实际参数信息，如电磁阀转数等进行横向对比，若不符合限定的标准范围则会反馈“0”表示低电平驱动，通过系统调节将此处的阀门转数进行对应的调节，驱动指令会直接作用在电磁阀调控中，使整个汽轮机组的自动化调控能够形成一个逻辑闭环。

3.4 自动检测分析

根据自动化仪表的运行原理来看，其主要的监测和调控是根据仪表仪器来实现的，这和直接安装传感探测的调控有本质的区别，但是在自动化的检测分析中基本更加精确可靠。在汽轮机组等机械化设备的运营中，不能使用人力参与的方式进行调控处理，而自动化检测的方式在效率方面更具优势。通过对汽轮机组工作压力、温度的仪表参数采集掌握实际运行状态，对比机组的额定运行要求，并充分考虑到煤炭燃烧和通风量等信息，形成一个综合化的统筹调节，由中控系统发出相应的判断指令，调节汽轮机组的运行，对蒸汽的压力和温度等形成动态平衡的处理，使检测分析能够有效促进电力生产的稳定运行，且将准确操控、稳定运转的优势融合在火电生产的过程中。

3.5 制造执行应用

在制造执行方面的优化和改造是自动化仪表的主要优势，可以改善监测对象单一的问题。在计算机网络的飞速发展之下，更多的升级改造是通过软件系统的更新实现的，运用自动化仪表可以更好地减少该环节下的成本投入，使硬件系统的接口能够和软件编制之间形成良好匹配。在火电汽轮机的运行过程中会产生许多的数据参数，包括EPR、CPR、MES等，通过统一的制造执行可以使信息处理环节更加高效统一，避免了不同线路信息和不同类型信息之间产生的隔绝性，使系统编程控制更具全局性。在系统口径统一的运行状态下，汽轮机中不同生产需求和资源可以形成协同参考，在运行效率和生产质量上的优化效果得到了明显提升。

3.6 精细化的调控

在火电生产汽轮机组的运行过程中，会涉及整个机组组件的系统化调控，减少不同零件运行过程中产生的相互干扰问题，以精细化和全局化的模式实现工作参数的调节与优化。由于在许多高温蒸汽运行系统的生产运行过程当中整体的管控规模过于庞大，单纯依靠人力管控和集中管理很难发布最科学和全局的工作指令，必须要实现分阶段、分环节的运行调控，实现精准化等应用需求。分布式自动化仪表设备的运行可以实现更加复杂、大体量的系统参数调控，且因為不引入通信传递的过程，在数据处理的及时性、精细度等方面都更加可控，避免因信息刷新不同步而引发的问题，将信息采集和指令响应有效衔接在一起，保证了对各类调控处理和事故应对的及时性。

4 结束语

总之，汽轮机组的运行正逐渐向自动化和机械化的方向发展，在软硬件升级改造的过程当中引入自动化仪表能够更好地促进系统的完善性，合理规避潜在隐患问题。在进行自动化仪表的运用过程中可以联合总线控制的方式对其进行远程调控，有效保障了突发性问题处理的及时性和安全性。在仪表运行过程中，可以通过自动化体系进行设备的监测和分析，按照编制好的软件发出相应的调控指令，使火电汽轮机组能够长时间维持在节能高效的状态下运转，实现参数的精细化控制。

参考文献

[1] 陈让曲，赵声玉.阀门的泄漏与控制[J].通用机械，2005（2）：11.

[2] 陈磊，金建祥，施一明，等.自动化仪表新技术的应用研究[J].自动化仪表，2003（5）：1-5.