火电厂热工自动控制系统运行过程中存在的问题及优化策略
摘要：热工保护系统对提高机组主辅设备的安全性起到重要作用，也是火力发电厂必备的重要组成部分。所以本文以热工自动控制系统在运行过程中出现的主要问题分析其原因进行分析，据此提出优化策略，以避免问题进一步扩大化与不必要的经济损失，有力保障电火电厂热力设备的安全运行，使热工保护工作的精密性更完善。
关键词：火电厂；热工自动控制系统；运行问题；优化策略
火电厂热工自动化控制系统一般由三部分组成，即检测益、执行设备以及控制系统。通常情况下，现代热工控制系统还会包括顺序控制、自动检测、报警与保护等内容，这是由于火电厂热力生产过程比较繁杂，其大部分设备的运行环境多为易燃、高压、高温等恶劣条件。热工自动化程度随着DCS控制系统的成熟发展而日益提高。所以本文在分析火电厂热工自动控制系统运行过程中存在的问题时，主要是根据火电厂在运行管理存在的不确定因素进行分析，并辅以掌握运行中各个机组的自身容量等特点进行了解。
1 DCS控制系统简述
DCS系统是以微机为基础的自动化控制系统，它集合了屏幕显示技术、通讯技术、控制技术以及计算机技术，在控制精度、反应速度、工作可靠性等方面可发挥明显的优势，还可有效采集和处理工作数据，完成保护联锁、顺序控制、闭环控制等功能。在DCS控制系统中，计算机技术的快速发展，极大提高了DCS系统的安全性和可靠性，当前也已完成了DCS与单机组事件控制的一体化工作，促使炉机电整体控制能力和DCS功能覆盖面得到有效的提高。DCS控制系统简述：（1）单元机组可发挥集中控制作用。将DCS技术纳入电气控制系统，使厂用高、低压电源系统、单元机组电气发变组实现DCS监控；也将机组DCS纳入烟气脱硝系统及汽机旁路系统的监控；（2）将公用网络设置在两台机能DCS之间，并借助网桥联接燃油泵房、空压机房等火电厂用电公用系统；而公用网络可独立设置操作站员站，同时监控公用系统可通过单元机组操作员站执行；（3）机组操作台上设有DSC、DEH操作员站及安全操作控制按钮。当操作员站发生故障或DCS发生通信故障时，要实现停机或停炉，可通过后备控制手段实现自动控制目的。
2 热工自动控制系统运行过程中存在的问题
由上述可知，随着DCS在电厂的广泛应用，其具有的可靠性、安全性、稳定性等优势，极大的提升了机组设备的可控性。如机组控制方式、控制点的设置以及控制室的布局都有了很大的变动。但招热工自动控制系统在运行过程中也存在不少问题。
2.1 DCS系统中软硬件问题
在DCS系统中，通常会在热工控制系统中加入BMS、CCS、DEH等重要过程控制点，以保障机组安全运行的能力，实现伴生故障的停机保护工作。但在运行过程中，热工自动控制系统的安全性和可靠性非常容易受影响。如网络通讯故障中的流量断点问题，就容易导致流量过载，在欠缺流量限制保护的状况下，整个系统控制网络和输入输出回路将出现阻塞现象，导致系统相关设备不能作出正确的动作。此外，DCS系统还会受设定值故障、输出模块缺陷、信号处理速度等原因的影响。
2.2 热工控制元件问题
如电磁阀、流量、液位、压力、温度等热工控制元件会由于老化或质量问题而导致故障发生，而系统在运行过程中，又无冗余识别能力，这就不可避免地使产生的信号出现错误，系统在错误信号下发出错误指令，就会导致拒动、误动的故障现象。据以往的实际工作经验，这类热工控制元件故障占热工设备故障一半以上，其对整个系统的功能的影响程度可想而知。
2.3 电缆回路问题
发生电缆回路问题，通常是由于布设的电缆不够规范，不合理造成的，如接线口进水、绝缘层遭受破坏、电缆老化或在高温区布设电缆等原因，都容易造成线路虚接、断路的现象，最终导致热工控制设备在运行过程中出现误动现象。
2.4 设计安装缺陷问题
火电厂热工自动控制系统是一个涉及多种设备，多门技术的复杂、庞大的系统。当系统在设计、安装、调试等方面处理不当，就很容易造成系统在运行过程中出现拒动或误动的问题。如汽包汽水取样管设计缺陷，造成水位表量程产生误差，进而使流量汽包水位不准确，水位跳闸信号的可靠性受到影响，随时都有可能造成系统在运行过程中发生锅炉事故。或如汽包水位变送器环境温度，当安装存在缺陷时也会造成测量误差，使汽包水位拒动无法得到有效的保护，也非常容易发生锅炉严重缺水事故。
3 解决热工自动控制系统运行问题的优化策略
当前电力工业逐渐进入高度自动化、大机组、大电网铁时代，火电厂的发电机组已由高参数发展到单元机组，中小容量发展到大容量。所以在实际工作中，不断就系统运行存在的问题进行分析、解决，是企业提高自动化程度的必不可少的一个环节。
3.1 设计方面着手优化系统运行性能
为提高保护执行设备的运行监控能力，将冗余设计思路引入过程控制站的电源和DPU中，已经显得非常普遍，但还远不能满足系统的自动化控制功能的需求。本文认输，也可将冗余设计引入系统所需要的一些重要热工信号中；多次取样同一个测量点信号，以提高监控能力和判断能力。同时，为提高系统的可靠性，应将系统一些重点的测点通道布置在不同的卡件上，以分散故障压力。此外，重要测点的取样孔，也应尽可能进行多点取样，且为了获取的多点参数的数据更为准确，可采取相互独立的方法，进而使系统的运行更加可靠，更能准确、及时发现问题，及时避免事故的发生。总的来说，在进行热工自动控制系统时，应重视设计、安装，多角度进行测评：（1）DCS控制系统的优化，以提高整个系统预防、软化故障能力为优化目标，侧重于其硬件质量和软件自诊断能力的优化；（2）系统保护逻辑的优化，应以降低热工控制装置的拒动、误动着手；（3）以延长相关设备的使用寿命和稳定性为优化目标，重点优化振动、灰尘、温度、温度等系统的工作条件及工况，以减少环境对热工控制设备的影响。原则上，发电厂的热工自动化系统和设备在设计过程中，应按照“符合国情、经济适用、安全可靠”的要求，在掌握机组特点的情况下进行，以追求机组安全、经济运行和满足启停的功能需求。
3.2 应用成熟稳定的元件
随着科学技术的迅速发展，新的热工控制元件纷纷涌现市场。热工控制自动化程度的越来越高，相应地也会对相应元件的可靠性提出更高的要求。所以为了保证系统的高效运作，有必要采用成熟、稳定、可靠的元件，但也不能盲目追求设备及元件的先进性，或为节省成本而不及时更新元件，应重视与系统运行安全性需求的一致性，以免造成不必要的经济成本。
4 结语
综上所述，火电厂热工自动化控制系统是现代电力企业迈向现代化发展水平的重要标志，也是其开发与管理的重要方式；同时，火力发电是我国电能的重要来源。所以，在当前火力发电技术的迅速发展的开据下，充分利用市场开发出来的各种新工艺、新材料、新技术，科学优化热工自动化控制管理系统，是有效预防系统运行系统的有效措施，也是避免造成不必要损失的重要途径，最终促进使系统成为电力能源生产运营的重要保障。
参考文献
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