电厂热控自动化系统运行稳定性的研究

电厂热控自动化系统运行稳定性的研究

孙倩

中国电建集团河南工程有限公司  河南郑州  450000

摘要：火电厂的热控自动化系统主要采用分散控制系统（Distributed Control System,DCS）自动调整电厂内容锅炉、汽轮机、调压阀门、介质管道以及泵组等工作设备的运行温度。具体应用中，热控自动化系统系统运行稳定性直接影响火电厂发电装置的整体生产效率和经济效益。若热控自动化系统生产中存在稳定性问题，其不仅会影响火电厂生产经营效益，还可能会引发各类生产安全事故，不利于火电厂的长久健康运行。因此，综合分析电厂热控自动化系统的运行稳定性，提出热控自动化系统的运行稳定性提升措施，保障系统的持续稳定运行，具有一定现实意义。

关键词：电厂热控；自动化

1 电厂热控自动化系统的基本结构

（1）过程控制单元。过程控制单元是热控自动化系统自动化控制管理的重要控制单元。整个过程控制单元采用的过程控制站中集成有微处理器设备，该处理器与现场仪表之间需要采用一定的顺序逻辑进行相互连接，为保障连接成效，需引入分散I/O单元模块，该模块一方面与现场总线仪表和传统现场仪表达成物理连接，另一方面也与过程控制站达成物理连接，以实现仪表设备与过程控制系统之间的数据交互。此过程中涉及的硬件设备包括二次回路电源、I/O输出输出单元、CPU单元、信息通信单元等。

（2）操作站单元。操作站单元是电厂主控制室中系统实时/历史运行参数显示和人机交互单元。其中，人机交互单元功能是向操作人员提高人机交互操作接口，实现设备运行参数调节、系统运行报警、报表打印等功能；实时/历史运行参数显示功能则是与过程控制单元达成数据交互后，实时显示系统主要运行参数的人机交互界面，方便操作人员实施操作热控自动化系统和电厂工作设备运行情况。另外，热控自动化系统还可为操作人员提供历史数据查看功能，便于操作人员查看历史数据信息以及故障溯源，提升系统分析和故障处理效率以及效果。

2 电厂热控自动化系统运行的问题

2.1 系统维护检修问题

热控自动化系统与电厂中的其他工作设备相同，也需要安排专业技术人员实施定期故障检修，以保障热控自动化系统的持续稳定运行。通常情况下，热控自动化系统主要故障检修工作内容包括以下3个方面。

（1）根据过程控制单元中的传统现场仪表和现场总线仪表故障检修工作现场设备管壁。例如，检查分析锅炉蒸发段、过热段、再热段的工作现场设备管壁温度参数，并结合热控自动化系统的周期性数据采集结果，综合分析工作现场设备关闭是否存在温度示数异常情况，避免因温度数据异常而导致生产安全隐患。

（2）定期停电检查锅炉炉膛压力保护装置和压力传感器的设备性能情况，若发现异常问题应及时检修或替换。另外，还应全面检测灭火机构的灵敏度，以保障热控自动化系统在发现工作设备异常运行情况时的快速处理效果。

（3）检查工作设备管线压力阀门的质量及性能，并检查汽轮机的起动功率和汽包水位情况。另外，还应检查工作设备运行过程中是否存在超载、超压、超速的异常情况，若发现异常，应在快速处理异常问题的同时，对热控自动化系统进行故障检修。

总之，热控自动化系统的定期检修虽然能提高热控自动化系统的运行稳定性，但会因停产而为电厂带来经济损失。同时，这种故障检修方式难以实现热控自动化系统运行过程的全面检测分析，具体检修工作也可能留有潜在安全隐患，对于各类突发问题的防治效果较为不足，仍可能会导致热控自动化系统运行中存在安全生产事故。

2.2 系统误动拒动问题

热控自动化系统在应用中主要发挥电厂火力发电设备运行中超压、超载、超温等异常运行工作自动化控制效果。在热控自动化系统正常运行情况下，若电厂火力发电设备出现异常运行情况，系统会根据采集的异常数据自动生成异常报警信号，并将信号传输至操作站，通知故障检修人员快速处理火力发电设备异常运行问题。但结合实际情况来看，热控自动化系统在应用中存在误动等情况。

3 电厂热控自动化系统的运行稳定性提升措施

3.1 构建故障自检模块

电厂热控自动化系统运行中，任何子系统动作时生产的同步监测数据均会存储至数据服务器，而操作站与过程控制站之间的数据交互数据也会在存储数据服务器中。因此，可将数据库服务器中的数据信息作为依据，通过构建系统故障自检模块实现热控自动化系统的故障自检分析效果。以过程控制单元仪表设备示数异常问题为例，出现设备示数异常后，系统微机保护模块会自动生成一组预警数据，该数据会以电子脉冲的形式经由工业以太网传输至操作站，操作站可通过专业数据滤波降噪软件对电子脉冲信号进行滤波、降噪、补偿和运算处理，进而形成对应的告警报文，实现仪表示数自动化处理效果。

目前，电厂热控自动化系统设计中会结合组态技术，所以在实施操作站异常数据报警功能构建时应采用PID控制模块、手动/自动操作逻辑切换模块、逻辑运算模块以及算法处理模块等多种功能模块，将整个操作站的功能进一步细分为操作站和工程师站两部分。其中，操作站主要负责热控自动化系统的功能操作与信息可视化显示；工程师站除具备操作站的基本功能网外，还需具备系统升级、数据库列表查询、系统组态管理等系统升级管理功能，以实现操作人员和技术人员的有效界定划分，保障技术人员更为专心地实施系统升级和功能调整。

3.2 系统逻辑控制优化

现阶段电厂热控自动化系统主要采用逻辑算法生产的控制指令实现控制单元的逻辑控制效果。因此，为保障热控自动化系统运行稳定性，应优化调整其逻辑控制功能。例如，某电厂送风机在运行中出现多次跳闸情况，检修人员查看系统历史数据后确认送风机调整主要原因为温度过高后，热控自动化系统自动执行跳闸动作。通过更为深入的故障排查后发现，送风机频繁调整的根本原因为送风机接线盒存在质量问题，使得送风机运行中动力电缆出现两点接地情况。故障检修过程中，检修人员确认送风机频繁调整的主要根源在于接线盒质量问题，次要问题为系统保护逻辑不完善。

3.3 增强系统抗干扰性能

电厂热控自动化系统运行中许多误动作问题均是由外部干扰引发，所以提高热控自动化系统运行稳定性还需要提升系统抗干扰性能。但电厂火力发电装置和热控自动化系统的实际工作环境较为恶劣，完全屏蔽外部干扰因素对热控自动化系统的影响较不现实。因此，热控自动化系统稳定性提升优化中，可重点根据常见的干扰问题实施针对性的系统优化。首先，针对电磁干扰和热辐射干扰问题，在热控自动化系统控制组件外部加设屏蔽层，以解决热控自动化系统与电气回路之间的电磁互感干扰；其次，在加设屏蔽层的基础上做好接地处理，以良好的接地解决热控自动化系统工作现场中存在的共模、差模干扰问题。最后，安装和检修热控自动化系统时，应重点标注系统中的关键设备及线路，并着重指出其中易干扰设备，说明相关设备的常见问题，为后续检修人员故障检修提供重要支持和参考，提升热控自动化姿态故障检修效率及效果。

4 结语

综上所述，热控自动化系统作为电厂安全生产的重要系统组成，其直接影响电厂整体生产经营效益和安全生产落实效果。因此，电厂必须重视热控自动化系统稳定性的保障，并通过构建故障自检模块、优化系统逻辑控制、增强系统抗干扰性能等多种方式不断提高热控自动化系统运行稳定性，进而最大限度地发挥热控自动化系统基本功能作用，为电厂长久健康发展提供重要支持。

参考文献

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