火电厂热工自动化的可靠性分析及提升措施

火电厂热工自动化的可靠性分析及提升措施

摘要：火电厂热工自动化是火电厂发展的一种趋势,但由于自动化设备存在一定

特殊性,使用时也需注意管理.基于此,本文试从火电厂热工自动化可靠性方面的问

题说起,对提升其自动化可靠性的措施进行分析,旨在通过分析完善后续工作,提升

火电厂热工自动化的应用效果。

关键词：热工自动化；可靠性；措施

一、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。

二、热工自动化系统的现状与问题

2.1热工自动化控制系统应用现状

随着DCS在电厂中的广泛应用，其稳定性、安全性、可靠性优势，促进了机

组设备可控性的日益提升，机组控制室布局、控制点的设置和控制方式都发生了

根本性的变化。控制室位置和格局也日益多样化：控制方式实现了单元控制室内

集中监控，辅以水、煤、灰3个就地辅助监控室，以满足安装、调试、现场巡视

和异常工况处理的需要。

2.2热工自动化系统存在的问题

当前电厂热工自动化控制系统主要存在的问题，表现在整体控制程度不高：

热工检测及仪表工艺有待提高：安全监控和保护装置覆盖面窄，功能不全：机组

自动调节自动投入率低：程序控制投入使用少，执行机构存在回差。空行程，阀

门漏流，线性不好等问题：当机组负荷快速、幅度增大时，调节系统会对调解质

量产生很大的干扰。

三、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（特别是大型电厂），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（目前为定期检修），所以检修上耗费的人力物力与

可靠性之间关系不大（主要指那些运行状态较差的设备可能会在两次检修期间发

生故障）。

（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。

四、提升可靠性措施

4.1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。

4.2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。

五、对火电厂热工自动化系统的展望

5.1智能化是单元机组控制的发展方向

DCS系统的火电机组单元控制一体化在电力行业得到了普遍的应用，然而，DCS系统的智能化却在业界受到了严重的忽视。笔者相信，在科学技术不断发展、各个行业都为实现智能化付出不懈努力今天，我国火电厂单元机组自动化系统不

会落在其他行业的后面，电力行业也逐渐认识到智能化会给这个行业所带来的预

期收益，在未来的几年中，实现信息智能化的仪表装置和相关智能软件会在电力

行业中得到快速的发展和普遍的应用。

5.2人工智能在火电厂热工自动化控制领域的应用

随着模拟量控制系统的适用范围、质量的提升，今后可能会有大量的有关于

人工智能的研究成果出现。模拟量控制系统从模拟阶段正式步入实用阶段。目前

的温度和压力监控系统仅以某一点的温度和压力作为其检测的根据，忽略了整体

的温度、压力和其他影响因素，使得检测结果差强人意。相对于目前的技术水平，这个问题是很难克服的，但随着人工智能技术的快速发展，这些难题都可以通过

对人工智能技术的应用的到较好的解决。

5.3现场总线系统得到广泛的应用

DCS系统可以降低系统内部某个微处理芯片的故障而对整个监控系统的影响，同时，随着相关软、硬件技术的发展和完善，DCS系统的安全性和可靠性随之有