火电厂热工自动控制可靠性分析

火电厂热工自动控制可靠性分析

孙博

大唐国际发电股份有限公司陡河热电分公司

摘要：近年来，我国在自动控制技术领域的研究取得了长足的进展，其研究成果不断被应用在生活生产的各个方面。火电厂热工自动化作为一种自动控制技术，其融合了热能工程技术、计算机信息技术以及自动化仪表仪器等相关技术，可实现对火电厂生产过程的各类参数进行实时监控。这一技术的运用，将有助于提高该行业的生产效率，提高企业利润，有效降低人力物力成本，实现火电企业的现代化革新与可持续发展。本文的研究对于提高火电厂热工自动控制系统的可靠性，提升运行效率和降低故障风险具有重要意义。

　　关键词：火电厂；热工自动控制；可靠性分析；故障模式；优化措施

1、提高热工自动化控制系统的意义

        火电厂发电，需要很多的机组共同完成，机组的热工自动化系统在整个机组工作中的作用非常重要，它不仅给机组的设备提供了一个稳定的运行环境，而且在机组设备出现意外故障时能通过与其他设备的联结进行过载保护等，最大限度地保护机组设备不会受到严重的损害。在机组运行时，通过对参数的监控以及分析，了解目前机组工作的状态，为机组设备参数的优化提供了依据。因此，热工自动化控制系统关系到整个火电厂的安全生产、平稳运行，以及良好的经济性。对自动化控制理论的研究过程一共经历了三个阶段，第一个阶段为：经典控制理论，第二个阶段为现代控制理论，第三个阶段为智能控制理论。但这三个理论并非是相互延续和发展的关系，而是属于相互配合共存的关系。火电厂为了进一步提升机组设备的有效运行，热工自动化控制系统的运用就显得非常有必要[1]。

2、火电厂热工自动控制系统概述

　　2.1火电厂热工自动控制系统的功能和组成

　　火电厂热工自动控制系统是一个复杂而关键的系统，由多个子系统和组件组成，以实现对火电厂热能生成、转换和分配过程的精确控制。该系统的功能和组成包括但不限于以下几个方面：

　　2.1.1燃烧控制：该子系统监测燃烧过程的参数，例如燃料供给、空气配比和燃烧温度等，并通过调节控制器实现精确的燃烧控制，以提高燃烧效率和减少污染物排放。

　　2.1.2锅炉控制：该子系统负责监测和调节锅炉的水位、压力、温度和流量等参数，确保锅炉的安全和稳定运行，并通过控制燃料供给和空气调节实现热能的最优利用。

　　2.1.3汽轮机控制：该子系统对汽轮机的转速、负荷、蒸汽温度和压力等进行监测和调节，以实现对发电机的控制和电力输出的稳定调节。

　　2.1.4辅助设备控制：该子系统涵盖了火电厂中各种辅助设备的控制，包括水处理系统、风机和泵站的控制，确保这些设备的正常运行和协调工作。

2.1.5数据采集与处理：火电厂热工自动控制系统还包括数据采集和处理的功能，通过传感器和仪表收集各种参数数据，并对这些数据进行处理、分析和存储，以支持系统的监测、诊断和优化[2]。

3、火电厂热工自动化的结构

        从狭义的角度来讲，火电厂热工自动化是一种通过自动化设备替代生产设备工作时人工操作的部分，通过对火电厂热工自动化控制能够有效的强化设备管理能力和准确度。对于提高火电厂的经济效益、降低经营成本有着十分重要的作用。当前我国在火电厂热工自动化控制方面主要有四个组成部分。分别为自动化控制系统、自动化监测系统、自动报警系统、自我保护系统。其中自动化控制系统就是将整个火电厂工作流程全部覆盖进行管控，当设备的运转不符合正常标准时，自动保护系统会立刻启动，对问题地点进行诊断和检测，一旦出现数据问题则立刻停止生产。而自动报警系统会实时提示工作人员对问题数据进行修正，保证出现的事故对火电厂造成的损害降至最低。而自动监测系统则会对火电厂热工的各项数据进行实时监测，其中包括设备温度、压强、内部流量等[3]。

4、火电厂热工自动控制系统的可靠性分析

　　4.1可靠性分析的基本概念和方法

可靠性分析是评估系统在特定条件下正常运行的能力，并确定系统故障的潜在原因和影响的过程。在火电厂热工自动控制系统中，可靠性分析旨在识别潜在的故障模式、评估系统的可靠性水平，并提供改进和优化的建议。
　　可靠性分析的基本方法包括故障数据的收集和准备、故障模式的识别和分类、可靠性分析工具和技术的应用。这些方法可以结合使用，以全面评估系统的可靠性和确定潜在的故障因素。
　　4.2数据收集和准备
　　数据收集是可靠性分析的关键步骤。需要收集与火电厂热工自动控制系统相关的故障数据、设备运行数据和维护记录等。这些数据可以通过设备监控系统、操作记录和维修报告等渠道获取。
　　收集到的数据需要进行准备和整理，包括数据清洗、缺失值处理和数据格式转换等。此外，数据应进行时间序列分析，以便于后续故障模式的识别和分析。
　　4.3故障模式识别和分类
　　故障模式的识别和分类是可靠性分析的核心环节。通过对收集到的数据进行统计分析和数据挖掘技术的应用，可以识别出系统中存在的故障模式和潜在的故障原因。

　　故障模式可以通过故障树分析、故障模式识别和机器学习等方法进行分类和描述。这样可以更好地理解系统中的故障特征和相互关联，为进一步的可靠性分析和改进提供依据。
5、火电厂热工自动控制系统的可靠性优化
　　5.1故障预防和检测
　　故障预防和检测是提高火电厂热工自动控制系统可靠性的关键措施。通过采取预防性维护措施，例如定期检查、清洁和校准关键设备和传感器，可以降低故障的发生概率。此外，引入故障预警系统和智能监测技术，能够实时监测设备运行状态，及早发现异常情况，并采取相应的纠正措施，以防止故障的扩大和影响系统的稳定运行。
　　5.2维护策略和计划
　　制定合理的维护策略和计划对于提高火电厂热工自动控制系统的可靠性至关重要。基于可靠性分析的结果，可以制定预防性维护计划，包括定期检修、设备更换和升级等，以减少设备故障的发生。此外，采用合适的维护管理系统，对维修工作进行计划、调度和执行的优化，以确保设备的及时维修和保养，提高系统的可靠性和可用性。
　　5.3备件管理和库存控制
有效的备件管理和库存控制是确保火电厂热工自动控制系统可靠性的重要因素。通过建立合理的备件清单和库存控制策略，可以保证关键备件的及时可获得性。采用合适的库存管理技术，例如基于故障统计分析的备件需求预测和经济批量采购，可以降低库存成本和减少备件过剩和缺乏的情况。此外，建立备件管理的信息系统，实现备件的追踪和管理，提高备件的利用率和管理效率。
通过实施故障预防和检测措施、合理的维护策略和计划，以及有效的备件管理和库存控制，可以显著提高火电厂热工自动控制系统的可靠性。这些措施有助于减少设备故障和停机时间，提高系统的可用性和生产效率。同时，它们也能够降低维护成本、提高资源利用效率，并对火电厂的安全运行和可持续发展产生积极影响。
6、发展方向
        随着火电厂的不断发展进步，数字化发电理论已经成为当下人们研究的重点，通过对发电设备的一体化控制，实现将火电厂的发电管理、设备控制、实时监控以及移动办公等功能整合为一体化系统中。真正实现火电厂的资源、设备、人员的统一化管理。在数字化发电系统中优化火电厂的产业链整合效果。以此整合优化系统中各项数据，系统设计的完善也可同时实现。相较于经典控制理论，现代控制理论在研究范围和深度方面进步明显.当前我国的许多火电厂都在使用国际品牌的自动化控制系统。因此需要加强对热工自动化控制技术的研究力度，不断发展我国自己的热工自动化控制技术。
7、总结
　　总之，通过综合实施故障预防和检测措施、合理的维护策略和计划，以及有效的备件管理和库存控制，可以显著提高火电厂热工自动控制系统的可靠性。这将带来诸多好处，包括减少故障和停机时间、提高系统的可用性和生产效率，降低维护成本和资源浪费，以及确保火电厂的安全运行和可持续发展。因此，可靠性优化措施应成为火电厂管理的重要组成部分，为行业的可持续发展做出贡献。
　　参考文献：
        [1]鲁生录.自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用[J].中外企业家，2019（28）：235.
        [2]甘尚.自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用研究[J].企业技术开发，2021（8）：61-91.
　　[3]多机组核电厂动态人因可靠性分析：现状与展望[J]. 邹衍华，张力.  核科学与工程. 2021（05）