［關鍵詞］火電廠；熱控自動化系統(tǒng)；穩(wěn)定性；因素分析；運維管理

［中圖分類號］TM621 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0108–03

1火電廠熱控自動化系統(tǒng)使用現(xiàn)狀

火電廠熱控自動化系統(tǒng)在近年來得到了快速發(fā)展，應用范圍不斷擴大，已成為現(xiàn)代火電廠不可或缺的重要組成部分。傳統(tǒng)的人工控制方式已逐漸被自動化控制所取代，先進的DCS（分散控制系統(tǒng)）和FCS（火電廠控制系統(tǒng)）等技術被廣泛應用。DCS系統(tǒng)可實現(xiàn)對整個火電廠的集中控制，包括鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等主要設備，并通過人機界面（HMI）提供直觀的操作界面，方便操作人員監(jiān)控和控制整個生產(chǎn)過程。FCS 系統(tǒng)則更專注于火電廠的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對鍋爐燃燒、汽輪機調(diào)速、發(fā)電機勵磁等關鍵環(huán)節(jié)的精確控制，確保機組的安全穩(wěn)定運行。除了傳統(tǒng)的DCS 和FCS 系統(tǒng)，近年來還出現(xiàn)了基于云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術的智能熱控系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可實現(xiàn)更加精準的預測、控制和優(yōu)化，進一步提升火電廠的運行效率和能源利用率。

2影響火電廠熱控自動化系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素分析

2.1環(huán)境因素影響系統(tǒng)運行

火電廠運行環(huán)境復雜多變，高溫高濕環(huán)境會加速系統(tǒng)硬件設備老化，降低元器件性能，甚至導致設備故障。例如，控制柜內(nèi)部的溫度過高會導致元器件的電氣性能下降，進而影響系統(tǒng)控制精度。高濕度環(huán)境會導致設備表面凝結水珠，造成電路短路，引發(fā)系統(tǒng)故障。機組運行產(chǎn)生的振動噪聲會影響系統(tǒng)信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性，導致系統(tǒng)誤動作。例如，傳感器在振動環(huán)境中會產(chǎn)生誤差，影響控制精度。此外，來自其他設備的電磁干擾也會影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準確性，導致控制偏差。例如，高壓電磁場會導致系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)誤碼，影響系統(tǒng)控制指令的準確執(zhí)行。

2.2系統(tǒng)故障影響正常運行

熱控自動化系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，任何一部分出現(xiàn)故障都會影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行。硬件故障包括控制柜、傳感器、執(zhí)行機構等設備的故障，會導致系統(tǒng)控制失效。例如，控制柜內(nèi)部的電源模塊故障會導致系統(tǒng)斷電，無法正常工作；傳感器出現(xiàn)故障會導致系統(tǒng)無法獲取準確的運行數(shù)據(jù)，影響控制精度；執(zhí)行機構故障會導致系統(tǒng)無法執(zhí)行控制指令，影響機組運行狀態(tài)。軟件故障包括軟件程序存在漏洞或錯誤，導致系統(tǒng)運行異常。例如，軟件程序中的邏輯錯誤會導致系統(tǒng)控制指令錯誤，影響機組安全運行。此外，通信故障也會導致系統(tǒng)無法正常運行。例如，網(wǎng)絡連接故障會導致系統(tǒng)無法與其他設備通信，影響系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。

2.3操作因素影響系統(tǒng)運行

操作人員的操作水平和維護意識對熱控自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性至關重要。操作失誤會導致系統(tǒng)運行參數(shù)偏差，甚至引發(fā)安全事故。例如，操作人員誤操作導致系統(tǒng)參數(shù)設置錯誤，可能會引發(fā)機組超負荷運行，甚至導致設備損壞。維護不到位會導致設備老化、性能下降，增加故障發(fā)生率。例如，設備沒有定期維護，導致設備積塵、腐蝕，容易出現(xiàn)故障。此外，操作人員缺乏專業(yè)知識和技能，也會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。例如，操作人員無法及時發(fā)現(xiàn)故障，導致故障擴大，影響機組正常運行。

3保障火電廠熱控自動化系統(tǒng)穩(wěn)定性的有效措施

3.1改善系統(tǒng)功能單元設計

為了提高火電廠熱控自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要從系統(tǒng)功能單元的設計入手，進行優(yōu)化和改進：①提高硬件設備的可靠性，選用抗干擾性能強的元器件。例如，選擇耐高溫、抗潮濕、抗振動的元器件，以適應火電廠復雜多變的運行環(huán)境。同時，要加強設備的防腐蝕處理，延長設備的使用壽命。②采用冗余設計，保證系統(tǒng)關鍵部件的可靠性。例如，采用雙電源供電、雙通道通信等冗余設計，確保系統(tǒng)在單個設備出現(xiàn)故障的情況下，仍然能夠正常運行。③加強系統(tǒng)硬件的防雷防靜電措施，防止雷擊和靜電對設備造成損壞。④軟件設計方面，優(yōu)化軟件程序，提高軟件的抗干擾能力。例如，采用模塊化設計，將軟件程序劃分為不同的功能模塊，提高軟件的可維護性和可擴展性。同時，要采用嚴格的測試方法，對軟件進行充分的測試，確保軟件的穩(wěn)定性和可靠性。此外，要定期更新軟件版本，修復軟件漏洞，提升軟件的安全性。

3.2添加系統(tǒng)控制硬件

為了提高火電廠熱控自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還可以通過添加一些控制硬件來提升系統(tǒng)的可靠性。例如：①添加UPS 電源，保證系統(tǒng)電源的穩(wěn)定性。UPS 電源能夠在市電出現(xiàn)故障的情況下，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源，確保系統(tǒng)正常運行。②添加濾波器，消除電磁干擾。濾波器可有效濾除來自其他設備的電磁干擾，減少干擾對系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?。③添加隔離器，防止不同系統(tǒng)之間相互影響。隔離器可將不同的系統(tǒng)隔離開來，防止相互之間的干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如可將控制系統(tǒng)與通信系統(tǒng)隔離開來，防止通信系統(tǒng)故障影響控制系統(tǒng)運行。④添加硬件監(jiān)控設備，實時監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，并采取相應的措施，防止故障擴大。如可添加溫度傳感器監(jiān)控控制柜內(nèi)部溫度，防止溫度過高導致設備故障。

3.3設置系統(tǒng)保護裝置

為了提高火電廠熱控自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要設置相應的保護裝置，及時發(fā)現(xiàn)并處理各種故障，避免故障擴大，影響系統(tǒng)正常運行：①設置硬件故障檢測裝置，及時發(fā)現(xiàn)并處理硬件故障。例如，可設置控制柜內(nèi)部溫度監(jiān)測裝置，當溫度過高時，發(fā)出報警信號，并自動啟動降溫措施，防止設備過熱損壞。還可以設置電流監(jiān)測裝置，當電流過大時，及時切斷電源，防止設備短路燒毀。②設置軟件錯誤檢測裝置，及時發(fā)現(xiàn)并修復軟件錯誤。例如，可設置軟件運行監(jiān)控程序，監(jiān)控軟件運行狀態(tài)，當發(fā)現(xiàn)程序錯誤時，及時停止程序運行，并記錄錯誤信息，以便進行后續(xù)分析和修復。此外，還可以設置數(shù)據(jù)校驗程序，對數(shù)據(jù)進行校驗，確保數(shù)據(jù)的準確性和完整性，防止軟件錯誤導致數(shù)據(jù)錯誤。③設置通信故障檢測裝置，及時發(fā)現(xiàn)并解決通信故障。例如，可設置網(wǎng)絡連接監(jiān)測程序，監(jiān)控網(wǎng)絡連接狀態(tài)，當網(wǎng)絡連接斷開時，及時發(fā)出報警信號，并嘗試重新建立連接。還可以設置數(shù)據(jù)包校驗程序，對數(shù)據(jù)包進行校驗，確保數(shù)據(jù)包的完整性和正確性，防止通信故障導致數(shù)據(jù)丟失或錯誤。

3.4實現(xiàn)系統(tǒng)控制的全自動化

3.4.1硬件運行自動化

硬件運行自動化指將原來需要人工操作的設備運行過程，通過自動化控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。例如，可實現(xiàn)自動開關機，減少人工操作誤差。當系統(tǒng)需要啟動或停止時，可通過自動化控制系統(tǒng)完成，避免人為操作失誤導致的設備損壞。還可以實現(xiàn)自動監(jiān)測設備運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障。例如，可以設置設備運行參數(shù)監(jiān)測程序，實時監(jiān)測設備運行參數(shù)，當參數(shù)超出設定范圍時，及時發(fā)出報警信號，方便操作人員及時處理故障。

3.4.2數(shù)據(jù)采集自動化

數(shù)據(jù)采集自動化指將原來需要人工記錄的數(shù)據(jù)，通過自動化系統(tǒng)進行采集和處理。例如，可實現(xiàn)實時采集系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，便于分析系統(tǒng)運行狀態(tài)。通過自動化系統(tǒng)實時采集設備運行參數(shù)、環(huán)境參數(shù)等數(shù)據(jù)，方便操作人員實時監(jiān)控系統(tǒng)運行情況。還可以實現(xiàn)自動記錄數(shù)據(jù)，方便進行歷史數(shù)據(jù)分析。通過自動化系統(tǒng)記錄所有數(shù)據(jù)，方便操作人員進行數(shù)據(jù)分析，找出系統(tǒng)運行規(guī)律，預測潛在故障。此外，還可以實現(xiàn)自動生成報表，方便對系統(tǒng)運行情況進行統(tǒng)計分析。通過自動化系統(tǒng)生成的各種統(tǒng)計報表，方便操作人員對系統(tǒng)運行情況進行分析，及時發(fā)現(xiàn)問題，并采取相應的措施。

4火電廠熱控自動化系統(tǒng)的運維管理方法

4.1監(jiān)控并檢測系統(tǒng)運行狀態(tài)

火電廠熱控自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行離不開有效的運維管理方法。監(jiān)控并檢測系統(tǒng)運行狀態(tài)是運維管理的重要環(huán)節(jié)，旨在及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行：①需要定期進行系統(tǒng)巡檢，檢查設備運行狀態(tài)。巡檢人員需要仔細檢查控制柜、傳感器、執(zhí)行機構等硬件設備，觀察設備運行是否正常，是否有異?，F(xiàn)象。例如，檢查控制柜內(nèi)部是否有積塵，傳感器是否連接正常，執(zhí)行機構是否有卡滯等。巡檢人員還需要查看設備運行參數(shù)，判斷設備是否處于正常工作狀態(tài)。②需要實時監(jiān)控系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)異常情況?，F(xiàn)代熱控自動化系統(tǒng)通常配備了數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，可實時采集設備運行參數(shù)、環(huán)境參數(shù)等數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)分析。監(jiān)控人員需要關注系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的變化趨勢，例如，設備溫度、壓力、流量等參數(shù)是否超出設定范圍，系統(tǒng)響應時間是否變長等。如果發(fā)現(xiàn)異常情況，需要及時采取措施，防止故障擴大。③需要分析歷史數(shù)據(jù)，找出系統(tǒng)運行規(guī)律，預測潛在故障。通過分析歷史數(shù)據(jù)，可了解設備運行狀態(tài)的變化趨勢，預測潛在故障的發(fā)生時間和部位。

4.2明確熱控自動化系統(tǒng)穩(wěn)定性指標

為了客觀評價熱控自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性水平，需要明確一些指標，作為衡量系統(tǒng)穩(wěn)定性的標準。這些指標可反映系統(tǒng)運行的可靠性、準確性、效率等方面，為系統(tǒng)設計、維護和改進提供參考依據(jù)?；痣姀S熱控自動化系統(tǒng)穩(wěn)定性指標見表1。

通過對表1 指標的監(jiān)控，可評估系統(tǒng)的穩(wěn)定性水平，并采取相應的措施，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。例如，可通過提高硬件設備質(zhì)量、優(yōu)化軟件程序、加強安全設計等措施，降低系統(tǒng)故障率和誤動作率，提高系統(tǒng)響應速度和控制精度，提升系統(tǒng)的安全性能。此外，還需要對系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)進行分析，找出系統(tǒng)穩(wěn)定性變化趨勢，并及時采取措施，防止故障發(fā)生，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

5結束語

保障熱控自動化系統(tǒng)穩(wěn)定運行是提高火電廠安全性和經(jīng)濟效益的重要保障。文章對火電廠熱控自動化系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性進行了研究。隨著科學技術的不斷發(fā)展，熱控自動化系統(tǒng)將更加智能化、可靠化，可為火電廠安全穩(wěn)定運行提供更加強大的保障。