电厂热工自动化系统的改造技术探究.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 79 电厂热工自动化系统的改造技术探究 刘柠毅 国能河北龙山发电有限责任公司，河北 邯郸 056400 摘要：摘要：随着社会的不断发展和能源需求的持续增长，电厂作为能源的重要生产基地，也被提出了更高的要求，其热工自动化系统的高效运行对于保障电力供应的稳定性、提高发电效率以及保障安全生产至关重要。而就当前实际情况来看传统的电厂热工自动化系统在效率、安全性和智能化方面的问题日益明显，所以推动电厂热工自动化系统改造具有非常重要的现实意义。本文将首先就电厂热工自动化系统改造的意义做简要介绍，然后分析当前电厂热工自动化系统的问题，最后就改造技术展开详细的讨论，希望能够为相关工作者提供有效的参考。关键词：关键词：电厂；热工自动化系统；再造技术 中图分类号：中图分类号：TP273 在电厂的运行过程中，热工自动化系统扮演着至关重要的角色，它能够实时监测、控制和优化热能转换过程，从而提高发电效率、降低运维成本，同时保障电厂的安全稳定运行。随着电厂设备老化和技术水平的日新月异，许多传统热工自动化系统逐渐暴露出效率低、控制精度不高以及安全性方面存在风险等问题1。为了满足新时代对电力行业的更高要求，电厂热工自动化系统的改造势在必行。基于此本文将重点就电厂热工自动化系统的改造展开探讨和研究。1 电厂热工自动化系统的改造的意义 电厂热工自动化系统改造是一个复杂的系统工程，它通过传感器、控制系统、数据处理、算法优化和人机交互等关键要素的有机组合，实现了电厂运行的智能化、高效化和安全化。对于电厂乃至整个社会都有非常重要的意义。1.1 提高发电效率 电厂热工自动化系统的改造能够有效提升提高发电效率。传统的热工系统的自动化和智能化方面程度不高，可能无法实时监测设备状态和工艺参数，导致能量转换过程中的能量损失和浪费。而通过引入先进的传感器技术和控制算法，自动化系统能够实时采集和分析各项关键数据，优化发电设备的运行状态。系统可以根据负荷需求和燃料特性，智能调整锅炉、汽轮机等设备的运行参数，使其在最佳工况下运行，从而实现热能转换的最大效率。这不仅可以节约燃料成本，降低能源消耗，还能提高电厂的发电量，增加收益2。通过提高发电效率，电厂可以实现更好地满足社会的用电需求，同时也对能源资源的可持续利用做出积极贡献。1.2 降低运维成本 通过推动电厂热工自动化系统的改造，同样能够使运维成本得到显著降低。传统的热工系统在运维过程中，对于人力的依赖性依然较高，运行过程中往往需要许多操作员进行设备监测和调整。然而，自动化系统的引入能够实现设备的远程监控与智能化控制，减少了对人工的依赖。操作员可以通过人机交互界面实时了解设备状态，及时发现问题并采取措施3。此外，自动化系统还可以进行设备健康状态的预测和故障诊断，有助于及时进行维护，减少停机时间和维修成本。运维成本的降低意味着电厂的运行成本将减少，对电厂经济效益的提升具有重要意义。1.3 强化运行安全 热工自动化系统改造还可以显著提升电厂的运行安全性。自动化系统能够实时监测设备的运行状态和参数，对异常情况做出及时反应。一旦发现设备运行出现异常或超出安全工况，系统将自动发出警报并采取相应的措施，如关闭设备或调整运行参数，确保设备和工艺处于安全稳定的状态。此外，自动化系统还可以预测设备的健康状况，提前预警可能发生的故障，从而有助于避免潜在的安全风险。通过强化运行安全，电厂可以降低事故发生的概率，保障人员的生命安全和设备的完整性，维护电厂的良好声誉4。2 电厂热工自动化系统改造中遇到的常见问题 中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 80 从当前我国的实际情况来看，主要大型电厂基本都是用的国产 DCS 系统，从整体上来看，自动化、智能化程度不高，导致电厂的运行效率还有较大空间。近年来，热工自动化改造在很多电厂也在稳步推进，并取得了一定的成就，但依然存在着一些问题。其中以下问题较为突出。2.1 技术选型与集成问题 在我国当前实施电厂热工自动化改造中，技术选型与集成是一个复杂而关键的问题。电厂热工自动化系统涉及多种技术和设备，如传感器、控制系统、数据处理等。不同厂家的产品和技术标准存在差异，可能导致在系统集成过程中出现兼容性问题和信息孤岛现象。此外，技术选型也涉及对不同技术方案的评估和选择，需要综合考虑系统的可靠性、稳定性、适用性和成本等因素。如果技术选型不合理或集成不当，可能导致系统运行不稳定，影响改造效果。所以这就要求在实施热工自动化给改造前，务必要进行全面的技术研究和方案评估。可以借鉴国内外成功案例，了解不同技术的优劣势，并根据电厂的实际情况进行合理选择。同时，需要加强不同技术之间的交流与合作，促进技术的共享和互联互通，提高系统集成的效率和水平5。2.2 老旧电厂改造难题 我国存在许多老旧电厂，其原有设备和系统架构不适合直接进行自动化改造。一些过时的技术与设备，无法与现代化的热工自动化系统不兼容；或者设备已经服役多年，经历了频繁的运行和负荷波动，导致设备老化和损耗，部分设备的性能可能下降，甚至出现频繁故障。再加上很多电厂进行过多次的改进和扩建，导致系统结构复杂，存在大量的冗余和混乱6。这些问题都使得老旧电厂改造通常需要进行系统的全面更新，包括设备替换、网络改造等，改造成本较高，技术难度较大，改造过程面临着很大的挑战。2.3 系统运维与维护 电厂热工自动化系统改造后，还需要对其实施有效的运维和维护，这是一个长期且重要的任务。系统的稳定运行需要不断的监测和调整，如果缺乏有效的运维团队和管理机制，可能影响系统的效率和安全性。而就当前一些电厂推动热工自动化系统改造后的情况来看，在运维与维护方面存在着一定的问题。一方面缺乏专业的运维团队7。一些电厂在自动化改造后可能没有成立专门的运维团队，或者运维团队的技术水平有限，无法及时发现和解决系统运行中的问题。另一方面缺乏完善的维护管理机制，导致热工自动化系统无法得到有效的定期维护和更新，对系统的稳定性和高效性造成一定的影响。3 电厂热工自动化系统的改造技术与策略 给予当前科技发展现状以及我国电厂运行的实际情况，在热工自动化系统改造方面，应集中运用以下的技术和策略，推动电厂运行效率的全面提升。3.1 先进传感器技术的应用 在当前电厂热工自动化系统改造过程中，传感器技术是非常具有应用价值的改造技术。先进传感器技术在电厂热工自动化系统中的应用对于提高系统的监测和控制能力、实现智能化运行至关重要。通过运用传感器能够实时监测电厂设备的运行状态和各项关键参数，为运维人员提供准确、全面的数据支持，从而提高电厂的发电效率、降低运维成本，以及提升运行的安全性和可靠性。利用温度传感器，能够实时监测锅炉、汽轮机、发电机等设备的温度变化，帮助运维人员了解设备的热工状态，及时发现温度异常情况并采取相应措施。比如，通过对锅炉燃烧温度的监测，能够对燃烧予以优化控制，提高燃烧效率，降低燃料消耗。通过运用振动传感器可用于监测电厂旋转设备的振动情况，如发电机、泵等。通过振动数据的采集与分析，运维人员可以判断设备的运行状态，及时发现轴承磨损、不平衡等问题，避免因振动异常而导致的设备损坏。其他还有诸如压力传感器、流量传感器等等，都能够通过提供准确的监测数据，可以实现设备的智能化监控与控制，提高电厂的运行效率、降低能耗和运维成本，进一步提升电厂的安全性和可靠性。3.2 数据采集与处理系统的优化 数据采集与处理系统的优化在电厂热工自动化系统改造中是非常重要的环节。高效、稳定的数据采集与处理系统能够实时采集设备运行数据，并对大量数据进行高效处理与分析，为运维人员提供可靠的信息支持，从而优化电厂运行决策和管理流程。首先，合理运用大数据与云计算技术。在电厂热工自动化系统中，数据采集与处理涉及大量的数据，传统的数据处理方式可能面临计算能力不足和存储资源有限等问题。中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 81 因此，采用云计算和大数据技术是优化数据采集与处理系统的重要策略之一。通过引入云计算和大数据技术，可以实现海量数据的存储和快速处理，实现数据的实时采集、存储和分析，大大提高了数据处理的效率和准确性。其次，做好数据质量控制。在数据采集与处理系统中，建立完善的数据质量控制与异常检测机制，对采集的数据实施有效的识别与优化，发现数据异常，系统会自动进行标记并报警，同时将异常数据从处理流程中排除。这样可以确保采集到的数据准确可靠，为后续的数据分析和决策提供可靠依据。避免由于误差或异常数据可能导致错误的决策和操作，甚至影响电厂运行的安全性和稳定性。最后，强化数据集成与共享。电厂热工自动化系统通常由多个子系统组成，通过实现数据的集成与共享，确保各个子系统之间的数据交换和共享，并进行综合分析和决策。这样可以提高运维人员的工作效率，减少数据冗余，优化电厂的运行管理流程。3.3 控制算法与优化策略的改进 通过改进控制算法和优化策略，可以实现对电厂设备和工艺的智能化控制，提高发电效率、降低运行成本，以及优化电厂运行方案。首先可以运用模型预测控制。根据设备和工艺的数学模型预测未来的运行状态，然后根据优化目标制定最佳的控制策略。在电厂热工自动化系统中，应用 MPC 算法可以实现对设备运行参数的精准控制，提高设备的运行效率和稳定性。其次，采用自适应控制。自适应控制是一种能够根据设备运行状态和外部环境变化自动调整控制参数的控制策略。在电厂热工自动化系统中，由于运行条件的变化和设备老化等因素，传统的固定控制策略可能无法满足实际运行需求。因此，应用自适应控制算法可以实现对控制策略的自动优化和调整，提高控制系统的适应性和稳健性。另外，加强经济调度优化。保证电力供应需求的前提下，通过对发电设备的运行状态和发电成本进行分析和优化，实现电厂的经济性运行。在电厂热工自动化系统中，应用经济调度优化策略可以根据电力市场的电价变化和发电设备的运行特性，制定最优的发电计划和运行策略，降低发电成本，提高电厂的经济效益。3.4 人机交互界面的优化 直观、友好的人机交互界面可以帮助运维人员更好地了解设备状态和运行情况，提高操作效率和决策准确性，从而优化电厂的运行管理和响应速度。所以在电厂热工自动化系统改造中，应重视对人机交互界面的优化。一方面要加强图形化界面应用。通过引入图形化界面，可以将复杂的设备和工艺信息以图形化的方式展示，使运维人员可以直观地了解电厂各个设备的运行状态和运行参数。图形化界面还可以将设备的运行数据实时显示在图表中，使运维人员可以直观地查看设备的历史运行趋势，从而更好地进行设备状态分析和预测。另一方面加强响应式设计与智能化交互应用。响应式设计可以使界面在不同终端设备上自动适配和优化显示，使运维人员可以在不同的终端设备上随时随地进行操作和监控。智能化交互可以根据运维人员的习惯和需求，提供个性化的操作界面和功能设置，提高用户体验和操作便捷性。3.5 完善运维与维护机制 高效、科学的运维与维护机制可以保障热工自动化系统的长期稳定运行，提高设备的可靠性和运行效率，同时降低维护成本和减少设备故障，所以在推动电厂热工自动化系统改造的过程中，必须高度重视运维与维护机制的完善。在建立专业化的运维团队的基础上，一方面要建立完善的定期设备巡检与维护机制，通过定期对设备进行巡检，可以及时发现设备的异常状态和潜在故障，采取预防性维护措施，防止设备故障发生或扩大。另一方面要加强数据分析与预测维护。借助先进的数据分析技术，可以对设备运行数据进行实时监测和评估。通过数据分析，可以实现对设备的预测性维护，提前发现设备可能出现的故障，采取相应的维护措施，避免故障影响电厂的正常运行。4 小结 综上所述，电厂热工自动化系统改造对优化电厂运营，是实现电厂高效、安全、稳定运行的必然趋势。基于此，相关单位务必要高度重视热工自动化系统改造，积极引进和运用先进科技，以更好地满足社会的电力需求，为社会经济的发展做出更大贡献。参考文献 1梁馨月.电厂热工自动化系统改造技术分析J.现代工业经济和信息化,2022,12(1):245-252.2姜晓弢.基于电厂热工自动化系统改造技术分析中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 82 J.化工管理,2020(24):104-105.3黄厚凯.基于电厂热工自动化系统改造技术分析J.中国新技术新产品,2020(2):65-66.4徐宝禄.热工自动化技术改造分析J.城市建设理论研究(电子版),2017(8):83-84.5成路.基于火电厂热工自动化系统技术改造要点J.黑龙江科学,2014,5(7):278.6刘姝颖.火电厂热工自动化技术改造分析J.科技创新导报,2014,11(9):48-49.7王东盈,马叶革,曹金静.自动化控制技术在社会生产中的应用探讨J.价值工程,2014(23).8李飞宇.自动化控制技术在机械加工工艺中的应用研究J.科技风,2016(14).9马玉冬.新时期自动化控制技术的发展前景J.数字技术与应用,2013(9).10秦伟.自动化控制技术在电气工程中的应用J.电子技术与软件工程,2020(16).