火电厂热工自动化的安全系统研究

摘要：火电厂作为我国发电行业中的一个主要组成部分，在电厂中有着举足轻重的作用。实现火电厂热工自动化，不仅是火电厂安全且稳定运行的保障，同时也是提高其运行质量与效率的主要途径。为了推动火电厂自动化技术的发展，不断升级其安全系统，为社会经济发展提供更为充足的电力支持。下面文章就火电厂热工自动化安全系统的重要性进行分析，结合以往的实践经验以及技术积累，深入研究和分析火电厂热工自动化系统。

关键词：火电厂；安全系统；热工自动化；建设

随着科学技术的不断进步，人们生活水平的不断提升，我国火电厂热工自动化技术也取得了相应的发展，同时社会对电力的要求也越来越高。在这种形势下，不仅火电厂的安全运行变得尤为重要，同时其热工自动化安全系统的高质量和高效率的运行也变得越来越重要。下面文章就热工自动化安全系统的重要性进行分析，基于对其的分析，结合笔者多年的工作经验与技术积累，就热工自动化安全系统进行详细地分析与探讨，望通过本文内容的研究，可使火电厂的运行更为安全和高效，从而为社会电力的发展提供一个有力的支持。

1.火电厂热工自动化安全系统的重要性

该系统是基于人性化原则来进行设计的，不仅是确保电网正常运行、操作人员的生命安全以及机组安全生产的一个重要保障，同时也是电力运行的关键所在。火电厂的发展在很大程度上主要取决于热工自动化安全系统的科学性以及先进性，通过安全系统来实时监控火电厂内的操作过程与生产过程，使其可自动保护电厂在运行与操作过程中设备、人员的安全，迅速将故障的根源找出来，并提供相应的解决途径，从而确保生产不间断、安全且顺利的进行，为火电厂可持续发展提供坚实的技术基础。

随着科技的发展，近年来，热工自动化安全系统也取得了一定的发展，而这也使得热工自动化在自动控制、故障定位以及设计保护等方面有了一个更加安全的保护伞。从上述内容的阐述，我们可以看出火电厂热工自动化安全系统不仅是其他系统安全、正常运行的前提，同时也是火电厂稳定、安全生产的一个重要保障。

2.火电厂热工自动化安全系统的发展

我国火电厂热工自动化安全系统主要经历了三个发展阶段，如下：

2.1.低级阶段

该阶段主要在20世纪80年代这一时期，其特征主要是以报警为主，关于跳闸保护项目方面的内容较少，在处理事故与故障时，着重强调的是人的作用，一般由运行人员来处理事故与故障。该阶段的热工技术较为落后、电网的容量比较小、可靠性低、参数变化慢且机组容量小。

2.2.适应大机组发展阶段

在 20世纪90年代的时候，我国电力行业开始进入到了大机组和大电网时期，其热工技术也得到了快速的发展。在这种形势下，出现了一种新的设计理念，其主要表现在以下几个方面：第一，将保护设备、人身和电网为第一作为其安全指导思想。第二，在设计、调试和选型上充分体现出了人的能动性，在处理事故和故障时，主要利用的是热工保护技术，而运行人员则主要起着辅助的作用。

在该阶段，因汽轮机不能及时降低负荷，汽温与汽压的急剧下降，造成蒸汽带水，使汽轮机与管道容易受到水的冲击，在这种降负荷的过程中，使得电厂处于一种低负荷运行状态，很容易出现汽轮机胀差或者产生较大的热应力等，这些事故在该阶段是较为常见的。

2.3.完善化发展阶段

随着热工自动化安全理念的深入，以及热工自动化安全配置的不断引进，近年来，火电厂在运行和发展过程中，设备损坏与人身伤害等事故开始大幅度减少，为了使其更好地适应时展的需求，在客观上要求热工技术需要进一步完善，即在原有的基础上，加大热工自动化安全系统的构建，在确保设备、人身和电网的安全下，尽量减少误动，从而使机组获得更大的发电经济效益。

3.热工自动化安全系统应用的相关技术

3.1.DCS安全技术的地位与应用

DCS系统的高效且正常运行是确保火电厂设备以及机组有序、稳定运行的一个重要前提。构建与发展DCS系统应针对两个方面的内容：第一，提高DCS系统安全技术的稳定性和可靠性，即提高对机组和设备的监控能力，提高其处理故障和事故的能力；第二，科学配置DCS系统的后备监控设施，有效缓冲DCS故障，减少DCS故障对于正常运作与生产所造成的影响，通过较低的成本来处理安全事故，以此达到节约成本的目的。

3.2.FCS安全技术

尽管在火电厂热工自动化安全区域内，DCS安全技术有着非常重要的作用，占领着主要的地位，但是该技术还是存在着一些不足，比如对于系统控制还存在着一定的局限性，造成系统的发挥与运行均在不同程度上存在着问题。对此，为了有效控制热工自动化安全系统，实现系统的数字化通信，出现了一种新的安全技术，即FCS安全技术，该技术可有效克服DCS安全技术所存在的缺陷。

3.3.该系统为多元化且智能控制的系统

随着电子数控技术以及计算机技术的快速发展，我国火电厂热工自动化安全系统也开始向多极化和智能化的方向发展，出现了可操作性强、更为先进且更新的热工自动化安全技术。

4.火电厂热工自动安全系统中安全技术的改造

4.1.DCS系统以及其配套设施的改造

随着DCS系统的应用和机组容量的不断增大，DCS系统基本上覆盖了安全系统的所有功能，对于热工自动化的生产有着非常重要的作用，一旦该系统发生故障，就很容易造成机组的停运，甚者还会导致全厂的停运，引起一系列的安全事故，严重影响火电厂的整体运行。在目前这种形势下，对于DCS系统的改造主要是在其系统中添加相应的报警装置与监控装置。此外，单元机组还应满足以下配置标准：即主要的安全参数、机组跳闸和保护连锁动作应该有二值或者三值等。

4.2.热控仪表管路的安装与完善

在火电厂运行和生产过程中，经常会出现仪表错接、泄露和堵塞等相关问题，严重影响了火电厂热工自动化的安全生产。针对这些问题，笔者认为应该对热控仪表管路的安装进行相应的改造，其改造途径如下：第一，热控仪表管路的安装应该做到无堵塞、焊接口平滑、弯曲半径一致、无漏焊以及满足支架规范等，对成排所安装的这些阀门仪表应该尽量做到方向一致、 高度统一以及方便操作等，此外，表管坡度应该满足设计要求，对口不偏斜、敷设平整且管卡安全等；第二，压力表、阀门以及温度计的安装应该尽量做到密封与紧固，在使用合金钢材前，应对其进行专门的分析；第三，敞开的仪表管应该及时进行密封；第四，所采用的设备与管道应该为开孔的，同时还应采取相应的措施以防止杂物的落入。

4.3.RB功能的应用以及优化

为了确保机组供电的可靠性与准确性，单元机组的整体必须要具有相应的自动化水平，使单元机组不管是在正常工作的情况下，还是在比较特殊的情况下，仍旧可良好管控机组RB动作，确保机组的安全运行与不间断运行。

在火电厂应该配置与完善下列几种辅机的RB：即一次风机、给水泵、引风机、送风机等。对修改RB动作以后的主汽压力进行定值回路的设置。同时还要重新进行阶段性时间的设置，以此避免汽机调门的开启。

4.4.一次调频技术的应用与安全措施

在机组运行过程中，采用一次调频技术来对其生产过程进行管理和控制，可确保电网频率的安全性与稳定性。一次调频能够监视与控制电网频率所发生的变化，安全调度电网，对于提高系统的整体频率质量有着非常大的作用，同时还可提高其对功率发生变化的应对能力。

采用一次变频技术的安全措施主要有以下几点：第一，对一次调频在进行负荷调整时所产生的汽轮机热应力变化情况进行监视；第二，对一次调频机组调节使用的范围进行限制，以此避免其超过了调节极限。第三，限定一次调频的中气压变化范围。

4.5.热工自动化基础安全系统的建设

第一，设备的质量以及其可靠性是系统建设的前提。在选用设备时，应该重点判别设备以及其配套设施的性能与质量，选择质量好且性能强的设施。在购买安全技术设备时，应对不同厂家所生产的产品进行比较，如厂家信誉、供货以及其售后服务等，利用现代化电子技术全面升级火电厂内的网络与设备设施，继而确保热工自动化安全系统安全且有序的运行。

第二，合理引进先进的配套设施。在合理选择系统中所需的技术设备设施的同时，还应配备相应的先进技术，比如智能数控技术与光纤传感技术等，以此来辅助安全系统的运行，使其能够更好地发挥出作用，继而提高安全系统保障性能。

第三，对安全系统的执行元件、传感器以及测量元件进行改进。热工自动化安全系统主要是由传感器和与测量元件等所组成，对于一些和系统不匹配的这些元件，应该实施相应的改进，选择质量好其性能强的元件，从而为热工安全系统的运行提供最基本的保障。

参考文献：

[1]王维平，郭顺.智能控制及其在火电厂热工自动化的应用[J].中国新技术新产品，2011，（18）：120-120.

[2] 谢长江.DCS系统在火电厂电气控制方面的应用[J].北京电力高等专科学校学报（自然科学版），2012，29（9）：243.

作者简介：张洪刚（1984-9），籍贯：山东省潍坊市；工作单位：山东电力建设第三工程公司；学历：本科；职称：助理工程师；研究方向：电厂热控自动控制