仪表自动化技术在热电厂中的标准化应用

周水箭

【摘要】随着计算机控制技术发展，大型火电生产中各项设备运转都可以通过自动化监测与调控的方式确保生产的安全高效。因此，本文阐述了仪表自动化的相关概念，系统地介绍了应用于热电厂中的仪表安装检测过程，并详细讨论仪表自动化技术在热电厂生产过程中的标准化应用。

【关键词】仪表自动化;热电厂;标准化

【DOI 编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2022.02.036

Standardized Application of Instrument Automation Technology in Thermal Power Plant

ZHOU Shui-jian

（Guangxi Liuzhou Steel Group Co.，Ltd.，Liuzhou 545002，China）

Abstract：With the development of computer control technology，the operation of various equiμment in large-scale thermal power production can ensure the safety and efficiency of production through automatic monitoring and regulation. Therefore，this paper expounds the related concepts of instrument automation，systematically introduces the instrument installation and detection process applied in thermal power plant，and discusses the standardized application of instrument automation technology in the production process of thermal power plant in detail.

Key words：instrument automation;thermal power plant;standardization

近年来电力生产水平不断提高，在对各个设备的监控与管理过程中，仪表自动化技术可以更好地实现远程调控，减少人工成本的投入，并保证系统生产的安全与稳定。在监控管理系统的应用中要保证与自动化技术有效融合，仔细研究不同生产环节中设备的运行特点，通过合理设计建立主辅机和总线控制的生产體系，优化热电生产效率，并对系统的设备配置进行升级调整，使其能够更加充分地利用热力实现电力转化，加强系统保护作用。

在热电厂发电过程中，各项设备的联合运行与大规模生产会导致人工管理效率低下，所以，必须要应用自动化的信息采集与通信来实现有效调控。信息化控制的应用能够更好地提升电力生产设备动态调节的灵活性，更好地满足现代化城市供电的高负荷需求。

1热电厂自动化系统的安装调试

自动化控制系统由基层传感、信息通信和中控平台等几个重要的部分组成，在和热电厂发电体系结合在一起时必须要关注设备的安装与调试，加强对线路连接的排查，确保采集到的数据信息能够准确地反映出热电厂生产的实际状态。对热控设备的调试要注意核对其检测的分度值，确保数据指示归零，并且探测设备的安装不能影响热电生产的实际运行，避免产生安全隐患和经济损失。热电厂发电过程中会产生高温和灰尘，所以对一些灵敏度高的设备要及时进行清理和吹扫，避免因环境因素造成数据采集不准确，影响后续的状态判断和指令下达。

2仪表自动化系统的标准化应用

2.1扩展管理信息

在城市火力发电系统规模不断扩大的影响下，单纯采用人力管理的方式所获取的有效生产信息较为有限，不利于对系统的状态进行全面的预测和把控。自动化系统能够对热电厂发电过程中的每一个仪表进行有效的监测，在数据获取量和管理有效性上得到明显改善。自动化系统还可以运用数据对比与分析的方式检验每一个仪表采集到的参数和设备额定功率之间的偏差，通过综合判断使后续的自动调整指令更加科学合理。这不仅有效拓展了热电厂生产管理信息，还能节约人力投入，同时在设备的升级和改造中能够更好地控制信息刷新速率，提升设备调试效率。

2.2累积高级算法

为保证热电厂生产控制的科学与合理，在数据分析处理中要运用有效的运算方式将数据还原为设备的实际运行状态，确保发出的相应调控指令能够有效提升生产系统的运转效率。由于整个数据采集和分析的过程都是通过仪器设备自动完成的，所以对前期的软件编写和算法优化有很强的依赖性，必须要符合热电厂生产的实际状况，综合考虑该系统的电力产量和成本投入，形成一套科学的运行框架。在自动化系统长时间的运转过程中能够积累更多的实际数据，而这些数据就是完善自动化系统数据库和加强系统自主学习的有效来源。通过对一些简单的对比处理进行优化和完善，形成更符合设备运行需求的高级算法模块，提升指令操控的精确性。

2.3实现节能降耗

从热电厂生产的实际能量转化过程来看，电力资源主要是通过燃烧放热将富余煤气转化为可供冶炼生产使用的电能，而通过生产优化和节能处理能够更好地保证对富余煤气的充分利用，提升能量转换的效率，在保障电力生产企业经济效益的同时实现电力资源持续稳定输出。通过对富余煤气的燃烧过程分析，自动化调控系统能够根据富余煤气的燃烧程度对蒸气的送入口倾角进行合理调节，形成一个动态平衡的状态，进而完成高质量的电力输出。在废气的处理中，运用自动化系统可以详细掌握污染物排放情况，确保其净化处理效果。节能降耗是热电厂生产的主要发展趋势，也是产业升级的重要目标，所以要合理运用自动化技术实现革新发展。

2.4仪表故障分析

将热电生产过程中所有仪表进行自动化监控可以更好地对运行参数进行对比分析，提前掌握系统生产中可能发生故障的环节，为系统的安检维修工作提供翔实的信息基础。从热电厂生产的运行环节来看，在煤气燃烧的过程中会产生高温，且整个系统运行的连续性较强，一旦发生设备损坏或故障问题不仅会造成系统停运和相应的经济损失，还有可能因为高温或高压而带来安全隐患。作为热电厂生产的管理人员，必须要重视对相关仪表参数的检验和校正，通过定期维修的方式查验仪表的运行状态，且需要对线路连接口等进行逐项排查，避免因线路老化而产生数据不精准的问题。仪表检测是保证电力生产稳定的重要环节，在相应的控制编程中也需要纳入该项工作，确保热电厂生产中温度、压力等环节参数保持稳定。

2.5运行实时监测

热电厂生产是一个连续运转的过程，在进行仪表自动化技术应用时必须要关注监控系统的工作情况，随时查验不同仪表的运行参数，并形成一套完备的生产工作记录，便于在后续运维调控时进行翻阅查验。仪表自动化系统会直接和计算机网络连接，通过通信系统将采集到的数据信息传递给中控平台，且通信线路和传感器的刷新频率须要保持一致，规避信息延迟问题的出现。在仪表系统监测中要根据不同设备的运行特性合理调控工作状态，如在燃烧仓内要多设置温度传感，在气室内要多设置压力传感等，确保监测信息能够翔实反映电力生产系统的运行状态，并和主控平台中的分散化管理形成有效融合，促进多线程协作的合理开发与应用。

2.6现场总线控制

主辅机运行和总量控制是目前热电厂中应用较为广泛的一种自动化系统，该系统能够有效将控制、通信和显示等环节结合在一起，使管理人员的工作更加直观便捷。在总线控制系统内部必须要实行标准化的模块分隔，根据不同环节和设备的运行特点，采用对应的线路连接和控制模式，确保在进行信息传输和参数调节时能够独立可靠。在总线控制的运行系统中，要在每一个线路连接节点处设计传感探测，通过DCS形成配套化的运行调控，减少系统运行过程中产生的各项冗余问题，不断减轻系统的运行负荷。在热电厂生产规模逐渐扩大的背景下，总线控制的方式也更加偏重运用模块化处理方式进行性能优化，确保对不同仪器设备精确有效地管控。

2.7升级系统配置

在规模庞大的热电厂生产系统中，必须要定期对自动化系统和仪器仪表的运行进行升级和质检，使其能够满足高负荷运转的生产需求。如在燃烧供热环节可以运用复合化的电力配置模式促进设备有效运转，将高压和低压旁路分别按照1：0.65的参数进行有效调控，使热电厂生产过程中的气源切换和再热器能够达到额定的运行状态，优化调节设备的运行性能和整体系统中产生的相互影响。为了使自动化系统对生产过程起到监控和调节作用，有效保护系统安全，需要对其进行升级处理，使机组系统的电力负荷容量能够得到扩充。在进行扩容调峰时要充分考虑设备参数的性能要求，特别是对锅炉燃烧、蒸气释放等可能会产生系统扰动的环节必须要加强关注，避免出现系统跳闸等问题。

2.8一键起停保护

在火力发电过程中出現各类安全事故需要紧急应对时，都必须通过一键启停保护快速完成线路的切断，这样才能避免事故范围扩大。在自动化系统中能实现这一远程控制的需求，在主辅机的线路连接上引入DCS操控，运用系统化的连锁控制和分部指令释放，使生产的每一个环节都能够形成有效衔接，并通过系统化的综合判定辨别当前设备的运行状态。如在后续水泵启动时，若探测到水的流量偏小时，会运用系统调节的方式将后续的鼓风进行协同操作，能够有效避免不同设备运行失控的问题。在APS设计中，可以充分考虑到这种系统化的管控逻辑应用，更有利于促进热电厂生产系统自动化应用发展，将各类潜在的安全隐患控制在可控范围之内。

2.9生产燃烧优化

在自动化控制系统中建立燃烧控制与优化的数据库，使系统运行时在常规指令发放和仪器仪表运行性能之间得到平衡，使锅炉燃烧和DCS控制之间能够得到科学的优化调整。在自动化系统中建立翔实的数据库和人工智能优化都是进行燃烧减排的重要基础和前提。

同时，通过在系统中引入更加精确的风煤监测，掌握设备的实际运行情况，将传感探测的硬件系统连接在生产运行的每一个设备管道中，有效实现热电生产的精细化管控。企业管理人员还可以根据热电燃烧与发电量之间的比例关系掌握当前的系统耗能情况，通过横向对比实现人工干预和机器调节同步进行的运行模式。

2.10气温控制应用

在煤燃烧过程中产生的热蒸气必须要经过严格的温度控制和调节才能保证电力生产的安全性，而由于这项数据参数的特殊性，在进行采集和传输时会出现一定的迟滞，不利于实现高效精确的温度调控。在自动化系统中可以采用ATC处理的方式对蒸气温度实行动态化的采集和管理，能够根据锅炉的实际运行状态调控温度采集与传输的刷新效率，使整个监测体系能够维持在动态平衡的状态下。在ATC系统中对于蒸气温度的测定是基于试温器、汽轮机和热流量等多个参数协同判断得出精确数值，并根据预设的温度范围进行对比判断，发出相应的指令对过热器进行有效调控，确保炉腔内蒸气温度在可控范围内。

2.11容错安全防护

为避免自动化系统在运行过程中产生数据偏差问题，必须要设计一定的容错范围，减少不必要的跳闸断电现象发生。根据热电厂生产过程中不同设备与环节的运行特性，所设置的容错保护参数范围也应有相应的调整。如在汽轮机的监测保护中需要设置超速保护和跳闸保护两方面的功能协同使用。在数据的冗余配置中还需要考虑通信系统本身的运行特点，可设置三选二的模式进行平均计算，避免误判或误动。在保护设计中还可以通过软件逻辑优化的方式进行处理，将一些固定的物理信息作为计算机数据处理的辅助参考，特别是在热工信号的应用中，这种协同判断的工作模式能够保证系统故障诊断的精确性。

3结语

在火力发电过程中运用自动化快速处理信息并掌控热电厂生产各个环节的实际状态，加强对生产参数的调控优化，进而达到对火电资源的有效节约。在自动化系统中实现一定的容错防护，通过更加综合化的判断来掌握各组件的实时状态，对潜在的安全隐患等进行实时监测，既能避免误判对实际生产造成的影响，也可以对设备故障及时进行维修排障，维护电力生产的稳定。

【参考文献】

[1]张宏伟，白羽.电气自动化技术在电厂生产经营中的应用[J].科技创新导报，2015，12（29）：23-24.

[2]孟建伟.电气自动化技术在热电厂中的应用[J].科技创业家，2013（23）：88.

[3]卢永林.电气自动化技术在电气工程中的应用分析[J].商品与质量，2016（31）：121-122.