电厂热工自动控制系统运行中存在的问题分析及优化措施

王春

（国家能源集团宿迁发电有限公司，江苏 宿迁 223800）

基于低碳环保理念下，电厂热工自动控制系统能够保障相关设备的稳定、安全运行，降低设备运行成本，减少控制人员投入，提升电厂生产节能效率。由此看出，电厂热工自动控制系统也是未来发展的主流趋势，热工自控系统作为整个电厂的核心系统，还会受到各种因素影响威胁稳定运行，为此需要综合考虑热工自控系统实际运行特征，总结其在运行中的具体问题，形成有效解决策略，提升电厂生产的安全性。

1 电厂热工控制系统分析

1.1 热工控制系统

电厂中的热工自控系统主要涵盖三部分构成，分别是控制模块、运行系统以及检测模块。大部分条件下，各种先进的现代化热工自控系统还融合了保护预警、自动化检测以及顺序控制等功能，因为电厂相关设备所处环境相对复杂，普遍处于高温高压以及易燃环境内。热工自控系统随着相关技术持续创新发展，系统功能不断优化。热工自控系统是一种以计算机系统为基础的自动控制系统，全面集成计算机、信息网络、自动控制、信息通信以及屏幕显示等多种技术，在稳定运行、迅速反应以及精准控制等方面具有突出优势，系统还可以对各种运行数据进行全面采集处理，支持闭环管理、顺序控制以及联锁保护等操作。处于热工自控系统内，随着信息技术的加速发展，进一步提升了整个系统运行可靠性和安全性，初步实现了控制系统和单机组控制的融合发展，能够进一步提升系统功能覆盖范围，增强机电控制能力。单元机组能够进行集中控制，在电气系统内融合自动控制系统，可以促进电厂内的高压、低压电源系统以及各个单元机组电气发变组顺利实现自动化监控。机组操作台中设置自控系统，相关操作员在发现系统通信故障以及安全运行故障后，能够利用后备控制措施进行自动停炉以及停机运行控制目标。

1.2 控制系统意义

热工自控系统作为电厂整体运行核心部分，可以保障各种设备装置的安全运行，实时监控电厂中的核心装置运行参数，假如设备不可控，热工自控系统中的保护模块可以和其他装置产生联动反应，联系现实状况对系统设备形成针对性保护策略，预防设备损伤持续扩大，威胁系统稳定运行。此外，还能够缩减人员伤害，为此需要进一步提高重视，提升热工自控系统操作安全性和可靠性。在社会经济持续建设发展中，进一步深化热工自控系统相关研究，并融合各种创新技术，影响电厂设备安全。比如，电厂内部各个机组运行中，相关数据存储容量以及采集效率相继提升，保障了各项数据准确性，能够进一步提升电厂热工自控系统的运行效率。在设备运行中，应用热工自控系统可以促进电厂实现稳定发电。但因为热工测量范围持续扩大，被测对象持续增加，容易导致设备误动问题，为预防上述问题，需要提升热工自控系统运行的稳定性，优化各种设备机组的运行效率。

2 电厂热工自动控制系统运行问题分析

2.1 系统软硬件问题

热工自控系统内普遍会结合电厂实际生产管理需求，额外针对各个重要生产设备节点设置控制节点，融合DEH、CCS 以及BMS 等措施，提升电厂机组运行安全性，支持系统处于电厂运行故障下能够自动停止机组运行，保护安全生产。而在实际运行中，电厂中的热工自控系统容易受到各种因素影响，从而削弱系统运行的稳定性，威胁生产安全，比如，各个系统、设备在进行网络信息通信中容易产生流量断点等问题，出现突发性通讯故障，形成流量过载现象，处于流量限制保护措施不足和防护机制短缺条件下，整个系统中的通信网络以及传输路线将会产生严重堵塞，无法将系统命令传递到各个节点、部件当中，导致对应电厂设备无法进行准确动作，产生操作失误问题。除此以外，热工自控系统在实际操作中还存在信号处理速度缓慢、信息无法正常输出以及设置值不合理等问题，阻碍系统运行。

2.2 控制元件问题

热工自控系统中的压力计、液位表、电磁阀、测温装置、流量表等基础元件在持续运行中，随着运行时间延长容易产生质量下降和设备老化等问题，导致严重运行故障。系统实际操作中，无法对相关故障冗余问题进行准确识别，导致信号传输故障和命令识别错误等问题，基于错误信号指导下，容易使系统发送错误行为命令，从而使电厂机组设备产生误动以及拒动等问题。结合往期工作经验分析，相关元件故障在热工自控系统所有故障总和中所占比例超出一半，会直接影响系统的稳定运行。电缆回路问题方面，电缆回路故障普遍是因为电缆铺设不合标准以及规范性不足导致的，比如，高温区铺设电缆、电缆老化、绝缘层受损以及接线部位进水等问题都会导致线路产生断路和虚接等问题，导致热工自控系统产生操作误动问题。

2.3 设计安装问题

电厂中的热工自控系统系统涵盖多样化技术和多种设备，系统规模较大，为此在实际规划布置、安装、测试中也容易产生各种问题，从而影响系统运行，导致热工自控系统产生误动以及拒动等故障。比如，汽水取样管在初期设计环节未能综合考虑各种因素影响，留下一定隐患，存在运行缺陷，导致水位表具体量程出现误差，从而影响流量汽包水位准确性，在水位跳闸情况下，无法准确传输相关信号，导致热工自控系统整体运行中容易遇到各种锅炉事故。或像是汽包水位变送器所处环境不合理以及安装中出现问题，也容易导致后续测量结果失准，不能对汽包水位拒动操作形成合力保护，增加了电厂内部锅炉缺水故障概率。

3 电厂热工自动控制系统运行优化策略

3.1 优化系统设计

当前处于电厂全面实现自动化发展背景下，大电网以及大机组成为主流发展趋势，电厂内部各种发电机组逐渐从高参数进一步转化为单元机组，从最初的中小容量设备转化为大容量装置。为此在电厂实际运行中，需要针对热工自控系统现存问题开展综合分析，形成有效处理措施，也是促进电厂自动化转型的重要举措。在系统设计阶段，需要注重系统性能优化，为增强保护功能，需要针对各种执行设备实施全面监控，在过程控制站相关DPU 以及电源模块中合理渗透冗余设计思路，充分迎合热工自控系统的自动化操作需求。在部分重要节点热工信号传输环节可以增加冗余设计，对相同检测点信号进行反复取样，增强系统判断和监控能力，为保障系统安全性和可靠性，可以在各个卡件中合理设计核心测点通道，帮助分解故障压力。除此以外，关键检测节点的取样孔需要以多点取样为主，为顺利得到多点参数数据，提升检测结果准确性，可以利用互相独立措施，促进整个控制系统维持可靠、稳定运行，第一时间发现各种问题，预防事故问题发生。总体而言，热工自控系统中需要重点关注安装设计工作，从多种角度、层面入手实施科学测评。

优化设计热工自控系统，增强整个控制系统的故障预测、防控能力，将故障软化作为主要目标，对系统软硬件具体自主诊断能力进行不断优化。创新改善系统保护逻辑，辅助改善热工控制系统中的误动和拒动等问题。在系统优化设计中，注重不断提升系统设备运行的稳定性，延长设备应用性能，对系统所处环境的温度、杂质灰尘以及振动等环境工况进行不断优化，进一步降低外部环境因素对整个控制系统的不利影响。从基础原则角度分析，电厂针对热工自控系统实施综合设计中，需要按照稳定安全、经济适用、满足电厂实际的基础要求实施，明确电厂内部机组生产特征和运行规律，借助先进控制系统保障电厂机组的稳定、安全运行，实现自动化启停控制。

3.2 应用稳定元件

热工自控系统中各种元件稳定性会直接影响系统的效能，在新时期科技持续创新发展中，热工自控系统产业领域相继诞生了各种新型控制组件，提高了整个热工系统的自动化控制水平，同时也对整个设备元件提出了更高的要求，需要增强组件运行的稳定性，为提升系统运行效率，应该积极采取更稳定、成熟、安全的设备组件，避免盲目追求效益和先进技术，或为节约建设成本而忽略系统元件的更新替换工作，需要满足系统的安全运行需求，有效减少经济成本的支出。

3.3 合理设计安装

热工自控系统需要合理进行冗余设计，保障设备稳定、安全运行，冗余设计也全面应用于系统整体热工信号中，在对同一信号进行多次调取。同时，提升监测判断准确性。此外，部分监测点也十分关键，需要针对各个元件设置专门检测通道，保障系统稳定运行。检测取样环节，需要注重多点位取样，提高各种取样数据准确性，优化热工系统控制效果，可以迅速发现相关问题。

基础准备工作是系统安装的重要环节，准备活动质量还会影响系统安装进度和安装效果，在各种仪表设备安装前，需要准备好各项技术材料、设备材料，保障技术工人准时入行，准备好安装验收表格等。安装资料准备中，需要明确相关行业标准、验收规范、设备安装设计图纸、安装流程图以及基础标准图等，在安装人员针对设计图纸实施全面会审后，才能指导安装。通过图纸会审及时发现其中的设计问题，判断相关技术文件、设计图纸是否完善。综合分析系统设备安装中的各种影响因素，率先排除各类故障，保障合理安装。

热工自控系统因为规模大、覆盖范围广，因此，安装工作也呈现出面广、纤长、点多分散的特征，因为工期限制，对安装施工提出更高要求。系统安装中还存在大量高空和交叉作业。安装作业面分布在不同区域，施工中不同衔接部件和安装参数也各不相同，对安装质量、效果也拥有不同要求。比如，管道内部工况，部分需要基于常温常压状态检测，部分需要处于高温高压状态检测，工况介质取样对象也十分丰富，涵盖蒸汽、氧气、水与油等介质，不同介质研究取样要求也完全不同。仪表设备安装也存在一定差异，部分需要在控制柜以及感控室中设置热工信号装置，部分则是进行就地安装。

多样要求下，进一步扩大了热工自控系统整体安装难度，导致安装施工中频繁出错，同时安装中还会受到其他区域进度影响。为此在系统设备安装前需要合理进行预先规划，设计完善安装方案，有序组织安装工期，注重和其他各个作业节点的衔接配合，如此才能促进系统顺利安装。

热工自控系统在安装各种热工仪表中，需要对各种入场设备进行全面检查，组织专人实施记录、清点，随后逐一进行单独检验。针对控制室合理安装仪表电源盘以及系统控制盘。安装中逐一和其他作业部门进行积极交流，现场做好不同作业协调配合，对于远程设备安装，应该尽量远离各种电磁严重干扰区域以及磁场源。现场仪表配线涵盖电缆、电缆桥梁、接线箱、保护装置以及控制系统等空间。针对现场不同设备进行合理配线，规范铺设电缆，结束线缆铺设后，进行管路试压检验，保障满足标准要求。

3.4 加强自动化建设

为进一步提升电厂各种生产设备的运行效率和运行安全性，应该注重技术创新。优化热工自控系统性能，全面融合自动化、智能化以及信息技术手段，增强整个控制系统的自动化操作水平，增强电厂企业综合竞争力。在电厂热工自控系统中，可以引入大型计算机系统以及专业化中控技术平台，通过融合先进技术支持，保障系统平稳运行。此外，电厂应该联系所处区域实际用电状况，准确把握当地用电峰值，融合智能分析以及大数据技术，创新现有热工自控系统。针对整个控制系统设计更完善的运行方案，健全相关操作机制，加强系统运行维护，制定细致管理方案，使热工自控系统始终维持最佳操作性能，突出应用价值。热工自控系统优化中，还要立足整个系统结构组成，注重技术优化和结构创新，在整个控制系统内全面融入各个控制节点，完善系统结构功能，提升整个系统操作方案的可行性，保障热工自控系统稳定运行。

4 结语

综上所述，热工自控系统作为电厂运行中的核心技术手段，能够保障电力设备稳定运行，是电力生产的基础保障，为此需要提高重视，加强热工自控系统研究，促进系统控制能力持续提升。电厂热工自动控制系统能够体现出电厂整体控制水平，通过结合系统控制中现存问题，采取有效处理措施，保障电厂热工自动控制系统的稳定运行，提升系统应用价值，为电力产业实现稳定、安全生产奠定良好基础。