火电厂热工自动化的可靠性分析及提升措施路辰飞

火电厂热工自动化的可靠性分析及提升措施路辰飞

路辰飞

中国能源建设集团天津电力建设有限公司天津市300380

摘要：随着电力行业体制改革及电网商业化运营、竞价上网的需要，以及火电机组要适应电网自动发电控制的要求，火电厂热工自动化系统也就显得愈发重要。文章对热工自动化系统的运行环境与形势进行了解析。交流了提高热工自动化系统可靠性的技术研究内容，以期为热工自动化系统的进一步发展提供不断拓展的空间。

关键词：热工自动化；可靠性；措施

引言

火力发电厂的安全生产，离不开热工自动化的可靠运行。随着电厂机组规模的扩张，热工自动化的覆盖面是越来越广。这一方面使主控系统掌握到全景数据，为生产的自动控制添砖加瓦；另一方面，外界因素的变数增加，也使热工自动化呈现一些问题，如联锁保护误动等。为了提升热工自动化的性能，有必要对其可靠性进行相关分析。

1热工自动化系统概述

热工自动化系统是火电厂的中枢，控制着汽包水位、蒸汽温度、锅炉燃料量、机炉协调等关键生产环节。随着技术的提升，热工自动化倾向于向一体化、智能化、透明化的发展方向。从组成上来说，热工自动化系统是一个庞大体系。显然，热工自动化系统节点众多，对其可靠性造成影响的潜在因素也多，运维工作量大。

2热工自动控制系统的组成

热工自动控制系统主要由以下几个部分包括分散控制系统、辅助系统、监控系统和网络系统。这区别于硬件的组成，主要是根据功能划分。下面具体介绍各部分的组成：

首先是分散控制系统。分散控制系统（DCS）是大多数电厂所采用的控制系统，是自动控制系统的核心部分。每个机组都有各自的分散控制系统，在两台机组之间的数据线通常是利用网桥连接到电厂的公用网络系统，例如燃油泵房、空压机房等。为保证安全，可以在公用网络某一节点设置操作员监控数据传送状态或者是通过单元机组操作员站实现对公用系统的监控。机组操作台上尽可能设置DCS和DCH操作员站，还要有安全停炉和停机的操作按钮，以防控制中心出现死机。如果条件不允许设置，那就必须有后备控制手段，确保在分散控制系统出现故障时能够安全地停机。其次是辅助系统。辅助系统主要是可编程控制器、交换机、人机交互接口组成，辅助系统在各个部分都会有，表现形式也各不相同，各辅助系统主要是为可实现各部分的无人监控而设置，最终可以实现控制中心监控管理，实现无人值班的运行模式。最后是实时监控系统和网络系统。实施管理系统包括两部分内容，一是设备运行状态的实时监控，另一部分是厂区管理信息的实时监控。实时监控配合机组的分散系统、辅助系统最终实现整个系统的实时信息的相互间传送。网络系统是整个系统的基础部分，主要的职责是数据传送，也就是传输通道。主要给数字视频传送数据，实现视频监控。

3当前热工自动化的可靠性分析

（1）因火电厂各部分分散性大，相互之间距离远，容易出现因信号传输慢而导致的热控逻辑混乱的情况；另外，各部分之间的生产环境不一样也会使热工自控系统的不同模块呈现不同的可靠性状态。

（2）因检修模式不科学，所以检修上耗费的人力物力与可靠性之间关系不大。

（3）就地控制设备因长期处于恶劣环境，比较容易出现老化或损坏；因产品质量差而导致的气动执行机构漏气或堵塞现象也不少见；另外，因建设阶段的马虎，设备在运行一段时间后出现接线和插件松动等现象，造成联锁保护的拒动或误动。

（4）控制系统的电源问题。从统计来看，电源对可靠性的影响主要为：1）长期振动造成电源接线松动或脱落；2）电源保险容量不匹配或电源附件（如继电器触点）耐压程度不够；3）电源未实现科学分路（指“一带多”），未配接UPS。

（5）因周围环境过热或粉尘密度过大，控制系统（包括控制卡件、测量部件、执行部件和过程部件等）容易老化或损坏，甚至受到干扰而出现联锁保护误动。

4热工自动化控制系统的结构

在火电厂热工中，自动化控制系统主要有分散控制系统、辅助系统、监控系统和网络系统等部分构成，它是一个复杂的系统，各个系统具有不同的功能与作用：1）分散控制系统是自动化控制系统中的重要组成部分，是当前火电厂热工中应用最广泛的一种控制系统。它主要是将两台机组通过数据线进行连接，最后在连接到一个网络系统当中，为了保证系统运行的安全性与可靠性，发电企业还需要安排相应的技术人员对其进行监控，在条件允许的情况下，火电厂需要设置相应的操作点，并设置有相应的停机操作按钮，这样可以避免在操作或者运行过程中出现死机，无法向人们提供充足的电力；2）辅助系统是由可编程控制器、交换机、人机交互接口等装置组合而成，在火电厂热工中，每一个部分都会有一个辅助系统，只是他们会根据各个部分而具有不同的变现形式，通过辅助系统的安装，可以实现少人或者无人值守的要求，可以自动获取信息，从而对整个系统进行监督与控制；3）监控系统和网络系统主要有两个目的，一是为了对系统中电力设备的运行情况进行全方面的监督与控制；二是需要对火电厂所获取的信息进行监督与控制。

5提升可靠性措施

5.1技术层面

在技术层面提升热工系统可靠性，主要指元件选用、逻辑设置、软件优化等方面：（1）尽可能选择技术成熟、动作可靠的热控元件，同时建立质量追溯机制；（2）对重要热工信号的采集应符合冗余原则，即采用相互独立的方法提取同一信号，或在不同的卡件配置相同的测量通道，以分散故障风险；（3）DCS系统应采用双路冗余方式供电（即进线分别来自不同供电母线），且冗余电源应进行静态和动态切换试验。另外，热工保护的电源必须配置UPS；（4）根据火电厂各区域危险程度不同而优化软件，同时关注日常运行，发现遗漏立即制定整改方案，使软件整体处于最佳状态；充分运用APS技术，使电厂运行尽可能程序化，以此减轻运行人员强度、缩短机组启停时间并避免人为不安全因素；（5）在各单元机的DCS系统大量选用电子智能仪表，提高其智能化水平；（6）采用容错逻辑的设计方法来改进、完善和优化控制逻辑，降低逻辑失效概率。

5.2管理层面

（1）应急预案。如前所述，火电厂多采用分散控制系统。由于各DCS形式多样，质量不一，因此有可能发生通讯中断、模件损坏等高频故障。为了保证故障处置的科学、有依据，必须制定包含各类异常的应急预案，严格防止故障面的扩大化；（2）结合热工自动化系统检修运维规程，制定基于全寿命周期（即包含设计、安装、调试、运行、检修等各阶段）的风险评估体系，实现热工监督的精细化、科学化；（3）推广在线监测、红外测温等先进手段，并在此基础上开展状态检修工作，通过对设备运行趋势变化和细微状况的跟踪，掌控设备的健康状态，防患于未然；（4）做好仪表自动化校验管理一体化工作。测量仪表的数量与电厂机组容量相匹配，为了降低大量仪表同时校验时的出错率，应实现仪表校验的全程计算机管理；（5）做好设备消缺管理。重点是做好一般缺陷的规律掌握，重大缺陷的及时消缺；（6）加强检修资料管理。对保护图纸应实行专人负责，确保图实相符；做好检修资料的整理归档，确保保护系统相关资料的完整性和可追溯性；（7）严把验收关。不但要在新设备投产时编制验收卡进行持卡验收（按验收项目逐条验收），还应在定值修改、周期试验时做好验收工作，保证热工保护的准确性。

结语

随着经济的发展，我们对电力的数量需求和质量要求是越来越高，这在很大程度上取决于火电厂的正常、稳定运行。热工自动化是火电厂的中枢，它为电厂“多发电、发好电”提供技术支撑。因此，我们必须针对不同电厂的实际状况，经常性分析热工自动化系统的不足或缺陷，并从技术层面、管理层面想方设法去改进，使火电厂始终具备快速反应能力，使火电机组的可靠性不断提高。

参考文献：

[1]任浩波.热工自动化系统的运行可靠性与提高措施分析[J].硅谷，2011（03）

[2]车朝瑞.浅谈大型火电厂的热工自动化水平[J].中国高新技术企业.2009（12）