电厂热工仪表自动化技术应用的研究与探析

李菲

摘要：热工仪表具有稳定性强、适应能力强、自动化程度高等特点，文章分析了热工仪表在电厂中的具体应用，探讨了热工仪表自动化现场故障。

关键词：热工仪表；自动化安装；现场故障；电厂

0前言

火力发电厂在工作中主要使用锅炉、汽轮机、发动机。电厂想要保证电站及电网的稳定运行就必须对锅炉的蒸汽及汽轮机的用汽量进行控制，让发电量与用电量在一定程度上面相等。外界环境的变化对于这些数据会造成一定影响，两者间的反应时间上面存在较大差距。

现阶段，我国电厂规模逐渐扩大，加强对热工仪表自动化安装与运行的研究具有十分现实的意义。

1热工自动化系统现状

我国电力工业在我国经济发展这20年内也进行着飞快的变化，目前在世界上面也处于较高的水平，热工自动化系统从原先的就地控制一直到现在的分散性系统（DCS）应用阶段。

目前，国内的电厂纷纷进入到了市场竞争中，开始出现电厂与电网分开管理的局面，信息化建设在电厂的运行中使用更加普遍，将生产运作再一次提升到了一个更新的高度。电厂在实际的运转过程中已经将单元机组与车间进行实时监控与管理的数字化系统，让电厂的信息管理系统运行技术更加倾向于以经济作为主要目标的市场经济运行模式，在一定程度上面将企业在发电过程中的经济成本进行了降低，提升了电厂对于生产过程中的管理水平，增加了在激烈的市场竞争中的生存能力。

2电厂热工自动化理论

2.1电厂热工自动化的概念

电厂热工自动化是指电厂的生产设备参数在应用于电厂生产过程中的信息处理、自动控制、测量和自动保护、系统自动报警等操作时在无人参与的情况下，通过自动化仪表和自动控制装置来完成相关操作的过程。电厂热工自动化技术应用的范围主要包括公用系统的自动化、主机的自动化和辅助设备的自动化，其主要功能包括实现设备参数的自动测量、实现设备参数的自动调节、实现生产设备顺序控制、实现设备的自动保护、发电系统综合自动化技术。热工自动化技术可以保障热工设备的安全，节省人力成本，提高运行效率。

2.2热工自动化发展历程

热工自动化应用研究由来已久，1766年波尔佐诺夫就发明了锅炉给水调节装置，蒸汽机离心摆调速装置在1784年由瓦特制作成功。20世纪50年代，我国电厂较多地采用母管制运行的方式，热工自动化程度较低。到20世纪70年代，集中控制方式被引入热工自动控制系统。直到1978年，才引入模拟组装仪表和单回路调节装置。20世纪70年代，DCS系统率先在国外被研制出来并应用到生产过程之中，

20世纪80年代我国开始引进并应用，DCS系统的广泛应用在很大程度上提高了自动化水平。

3热工自动化技术在电厂中的应用

3.1热工自动化仪表系统

电厂的热工仪表自动化技术可以有效地检测和监控电厂的热能电力参数，大大减少电厂生产事故，提高生产安全性。它应用热能工程控制理论结合电子计算机技术和高智能型器械仪表，实现电厂热工仪表的自动化。热工仪表自动化系统既有智能化设备，又有高新化技术，主要是对锅炉蒸汽设备及其他相应设备的运行进行控制，使得发电机组能在自动化条件下正常、安全运行。

3.2热工自动化测量系统

热工自动化测量系统由温度的测量、压力（真空）测量、流量测量、料位测量及液位测量等组成。温度测量大多数采用热电偶热电阻的传感器；压力测量变送器原理为电阻电容检测或位移检测原理，传感器为使用应变原理的弹簧管、膜片，数显在二次仪表中居多。流量测量大多数采用利用差压原理的标准节流件，少数采用涡轮流量计或齿轮流量计。料位测量以电容式或称重式传感器配4～20mA变送器测量，也有的用超声波原理或浮子式进行测量。液位测量通常以压差原理通过压力补偿机制测量为主。

3.3热工自动化安全系统

电厂热工自动化的安全系统与控制系统、警报系统等实物系统不同，它是一种无形的力量，在后台保护着其他系统的正常运行以及操作人员的人身安全。在电厂的热工保护、终端监控系统的动态监控、控制系统的安全运行以及所有安全技术的支持下，整个电厂热工自动化设备的运行才能够实现。因此，电厂的热工自动化设备离不开安全系统的保障。

热工自动化网络服务系统

热工自动化系统还使用网络通讯服务器终端对电厂各个部门进行统一控制，各个生产部门可以与智能网络终端相连，记录和整理生产现场工作情况，并通过信息传输服务器连接至主控中心通讯端口，采用通用传输数据协议设计的通讯端口，有利于计算机设备的通用连接。先进的网络隔离技术也被应用到电力热工自动化系统中，可实现数据的分流下载，减少数据端口的重复传输。

3.4热工自动化的DCS控制系统

大型发电企业以DCS系统应用为主流，热工自动化系统可以实现对生产过程的全面监测，对煤渣卸载，燃料加注等过程进行辅助编程，通过车间中控网络系统对故障进行实时监测，并于主控平台上对蒸汽燃烧系统和能源供给系统进行及时停机操作，有效防止事故发生。目前热工自动化在我国应用已达世界领先水平，电厂装机控制“一键化”操作模式已在一些大型企业实现。

4热工仪表自动化现场故障分析

4.1热工仪表故障前后分析

在热工仪表正常运行过程中，相关的操作人员需要对热工仪表的生产工艺、性能、作用等进行详细的了解，并将热工系统正常运行数据详细准确的记录。当热工自动化仪表发生故障时，首先应该分析机组生产原料变化以及机组负荷变化，然后对故障发生后相关数据进行记录，并将其与仪表正常运行时的数据进行对比，从而根据数据差异性分析查处故障所在。在正常情况下，热工自动化仪表运行数据变化为曲线，如果出现记录为死线时，很有可能是由于儀表自身发生了故障。

4.2热工自动化仪表故障参数分析

在热工自动化仪表生产过程中，相关参数是不断变化的，如果参数的记录曲线变化较大，很可能是热工自动化仪表自身出现故障，因此，常常将参数变化曲线作为仪表故障分析的主要依据。在热工自动化仪表正常运行时，相关参数记录曲线变化有序，而故障发生后曲线变化波动无序，并且也无法启动手动控制装置，这类故障主要是由于系统工艺造成的。如果DCS显示仪表发生异常，可以利用现场检查的方式对仪表数据进行观测，如果相差值较大，很大原因是由于仪表系统自身出现故障。

总之，热工自动化系统运行过程中，不可避免会产生故障，在故障发生时，需要对被测控对象、控制阀等特性变化特别重视。

结语

热工自动化仪表是电厂正常运行的基础，是实现现代化电力事业发展的前提。因此，在热工仪表运行过程中，相关操作人员需要不断总结经验，做好仪表的安装与配置优化，充分了解热工仪表的工作原理，确保在故障发生时及时处理。