探討電力自動化儀表的可靠性

中電裝備山東電子有限公司 王 林

城鎮(zhèn)化進程帶動了城市和鄉(xiāng)村建設(shè)，如今各行各業(yè)建設(shè)都離不開穩(wěn)定安全的電力，對發(fā)電、輸電安全性和電力質(zhì)量也提出了更高要求。在自動化科技推動下，電力系統(tǒng)發(fā)電等工作開始建設(shè)熱工儀表和相關(guān)技術(shù)建設(shè)電廠自動化生產(chǎn)控制系統(tǒng)，以對電廠設(shè)備運行壓力、溫度等參數(shù)進行自動化監(jiān)測和控制，為發(fā)電廠安全生產(chǎn)提供技術(shù)支持。而當(dāng)前電力系統(tǒng)應(yīng)用自動化儀表尚存在一些技術(shù)性問題，導(dǎo)致自動化儀表在安裝和運行等過程中出現(xiàn)一些故障，不利于自動化儀表可靠發(fā)揮其監(jiān)測、預(yù)警等作用，給電廠生產(chǎn)運行埋下了一些安全隱患。

1 電力自動化儀表的具體應(yīng)用分析

隨著我國自動化技術(shù)突飛猛進，電力設(shè)備的需求也推動其在電廠熱工系統(tǒng)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用、迅速發(fā)展。隨著電廠各設(shè)備裝置更新?lián)Q代，儀器自動化控制水平不斷提升，一般分為自動檢測相關(guān)、自動調(diào)節(jié)、控制開關(guān)順序、設(shè)備開啟的自動保護及綜合自動化等技術(shù)應(yīng)用類型，儀表相關(guān)軟件也不斷更新，使整個系統(tǒng)實現(xiàn)更精確數(shù)據(jù)采集、傳輸和設(shè)備互聯(lián)、遠程參數(shù)設(shè)置等功能，也提升了自動化儀表智能性和可靠性，具體而言，當(dāng)前電力自動化儀表有以下幾點應(yīng)用：

1.1 信息采集

電力系統(tǒng)應(yīng)用自動化儀表，首要目的是實現(xiàn)自動化的精確信息采集，如電廠檢測儀器可檢測整個生產(chǎn)線溫度、壓力、流量等參數(shù)信息，從而判斷工作線負荷情況，幫助工作人員進行及時、合理作業(yè)控制，從而保證生產(chǎn)設(shè)備安全運轉(zhuǎn)，如利用感應(yīng)元件連接機組設(shè)備，建立相應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸路徑，以對電力設(shè)備進行自動化信息監(jiān)控，技術(shù)人員通過感應(yīng)信息也能在更短時間找明故障位置和故障原因，從而提高故障檢修效率，保障電力生產(chǎn)工作可靠、穩(wěn)定開展。

1.2 信息處理及自動控制

電力自動化儀表在實現(xiàn)自動信息采集基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)較強信息分析及處理功能，該功能主要是基于其調(diào)整功能來實現(xiàn)的。一般為保證整個機組及生產(chǎn)線安全運行，均會在儀表程序上設(shè)置參數(shù)預(yù)設(shè)自我約束及自動調(diào)整機制，從而實現(xiàn)儀表自動化信息處理和一定程度的自動控制，而以自動化儀表實現(xiàn)的生產(chǎn)控制系統(tǒng)，可運用編程技術(shù)來發(fā)生調(diào)控指令對一般進行的合理的自動化控制，在收集、處理儀表信息時，通過數(shù)據(jù)線纜等進行遠程調(diào)控，據(jù)指令識別和控制儀表運轉(zhuǎn)情況，從而提升自動化儀表運行可靠性，有效避免人工操作帶來的運轉(zhuǎn)波動性大等問題，也降低了控制工作危險性。

1.3 遠程監(jiān)控與自動報警

基于無線傳感器等技術(shù)，管理人員可遠程查看儀器對外界和自身監(jiān)測信息，從而不受時空限制，進行集中信息采集、匯總和處理。在互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)支持下，進行自由、靈活數(shù)據(jù)溝通，是進行遠程管理基礎(chǔ)，也為后續(xù)設(shè)備日常維護、保養(yǎng)數(shù)據(jù)支持。在自動監(jiān)測基礎(chǔ)上，對于控制系統(tǒng)設(shè)置合理的監(jiān)測指標或報警閾值，或結(jié)合相關(guān)技術(shù)模型，即可實現(xiàn)自動化報警、預(yù)警等功能，電廠生產(chǎn)中應(yīng)用自動化儀表監(jiān)測和報警技術(shù)，目前主要應(yīng)用于對機組設(shè)備溫度監(jiān)控與報警，即通過分析感應(yīng)元件的溫度數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，發(fā)出相應(yīng)等級警報信號，幫助監(jiān)管部門在短時間內(nèi)快速控制火災(zāi)隱患，從而保障機組設(shè)備安全、可靠運行。

2 電力工自動化儀表出現(xiàn)故障的原因分析

2.1 密封不良

導(dǎo)致電力自動化儀表發(fā)生故障原因較多，就技術(shù)層面而言，密封不良和受較強震動是常見原因，這兩個因素與自動化儀器安裝水平密切相關(guān)。電力自動化儀表密封工作較復(fù)雜，且基于不同環(huán)境有不同密封需求，若安裝人員在儀表密封中，未嚴格按技術(shù)規(guī)范對儀表盤等進行密封，很可能導(dǎo)致儀器在后期運行中出現(xiàn)儀表盤進水汽等問題，如在夏季等雨水多或潮濕環(huán)境下，若儀表盤密封不嚴，很可能因進水汽導(dǎo)致儀器無法正常運行、正常傳輸數(shù)據(jù)。

2.2 振動因素

一般而言，電力自動化儀表常安裝在大型生產(chǎn)設(shè)備或管路上，因此儀表實際運行中會遭遇大幅度振動。若機械設(shè)備出現(xiàn)長時間、大幅度振動，很可能導(dǎo)致其出現(xiàn)電源接觸不良、零部件松散、固定螺栓松動、局部開焊等現(xiàn)象，若未進行及時檢修處理，很可能影響儀表檢測可靠性。

2.3 人為因素和不可預(yù)估因素

電力自動化儀表可靠性與其安裝、檢修維護等技術(shù)性工作密切相關(guān)，而技術(shù)人員水平直接決定了這些工作質(zhì)量。目前電力系統(tǒng)中常存在的故障，很大一部分原因是人為因素導(dǎo)致的，與安裝技術(shù)，檢修技術(shù)、維護技術(shù)與儀器運行安全、耐久性直接相關(guān)，因此也影響著自動化儀器使用可靠性。而檢修、維護等工作質(zhì)量，不僅與操作技術(shù)相關(guān)，還與相關(guān)工作制度、管路制度有較大聯(lián)系。另外，電力自動化儀器穩(wěn)定性還存在一些不可控、難預(yù)估的因素，這是因儀器運行及系統(tǒng)管路環(huán)境較復(fù)雜，許多工況異常難以被及時發(fā)現(xiàn)和處理，如生產(chǎn)設(shè)備的一些較小非正常運轉(zhuǎn)，可能會損壞儀表，而基于監(jiān)測復(fù)雜性以及一些技術(shù)性問題，很可能出現(xiàn)一些無法預(yù)估的儀器故障。

3 提升電力自動化儀表可靠性技術(shù)探析

3.1 儀表安裝技術(shù)要點

安裝前技術(shù)人員應(yīng)全面了解控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及所安裝儀器、儀表類型、參數(shù)，對所安裝設(shè)備進行功能測試，確定功能符合設(shè)計要求，校驗和調(diào)節(jié)熱工儀表性能，控制設(shè)備操控范圍，建立相應(yīng)技術(shù)體系，據(jù)安裝重點制定合理、可行的安裝計劃。

選擇安裝位置，如測溫元件應(yīng)選擇能代表被測溫度且不受強烈振動及物理沖擊位置，如在二次風(fēng)溫或出煙口等位置安裝溫度測點，安裝泵、風(fēng)機、電機軸承等設(shè)備溫度、電阻測點儀器時，應(yīng)通過安裝壓簧、套管等進行緊貼安裝，在保證儀器不受環(huán)境因素出現(xiàn)故障時，保障測量準確度、可靠性。

進行設(shè)備及儀表盤安裝。安裝施工時首先應(yīng)清理現(xiàn)場，合理把控安裝設(shè)備進場數(shù)量、時間和暫放位置，避免影響施工作業(yè)或造成設(shè)備損壞，在儀表監(jiān)測合理后按相應(yīng)技術(shù)規(guī)范進行具體操作，在安裝溫度、壓力等取源元件時，應(yīng)在安裝結(jié)束后再次進行有效定值測試，對其運行功能和規(guī)范性進行測驗，儀表電源盤、控制盤等是其表盤安裝重點。此外，據(jù)儀器安裝位置，采取安裝保護套管等措施，如在高溫、高壓、高速流體沖擊等為主，須安裝強度合適保護套管，還應(yīng)考慮保護套管對測溫、測壓等元件正常工作的影響，采用合適厚度、材料及裝配方式，避免引起測量數(shù)據(jù)滯后。管線鋪設(shè)、配線安裝，也是自動化儀表安裝關(guān)鍵環(huán)節(jié)。管線鋪設(shè)時需管理好信號、電源、測量等內(nèi)容，確保儀器安裝工作及管線等資源調(diào)度工作高效、合理開展，避免安裝返工，管線鋪設(shè)應(yīng)充分考慮施工可操作性，合理選擇鋪設(shè)地點，避免周圍存在磁場等干擾源，從而保證儀表運行可靠性。

3.2 電力自動化儀表調(diào)試要點

在自動化儀器安裝完成后應(yīng)對變送器、傳感器、調(diào)節(jié)閥等進行單獨校驗和測試，并制定周期性校驗工作制度，保障儀表在后續(xù)使用中測量準確性，并避免聯(lián)合校驗因單個儀表故障導(dǎo)致其他設(shè)備故障。首先查看裝置外觀是否完好，利用測量工具進一步檢測功能是否正常，最后進行調(diào)試工作，觀察儀表溫度、壓力等指針變化，調(diào)試至其測量范圍、精度與系統(tǒng)運行要求相一致，待指針變化平穩(wěn)后結(jié)束調(diào)試工作。

進行設(shè)備聯(lián)合校驗，進一步檢查自動化儀器及系統(tǒng)可靠性、精準度。以電控閥門聯(lián)合校驗、調(diào)節(jié)過程為例，需對聯(lián)合各儀器強度、靈敏度及氣密性、泄漏量等參數(shù)進行嚴格測量和檢查，并通過中控平臺發(fā)送指令，觀察各儀器執(zhí)行情況，不斷反復(fù)以上操作直至儀器各項參數(shù)符合要求、功能良好。

開展系統(tǒng)調(diào)試。通過系統(tǒng)工作調(diào)試設(shè)備前需保障單獨調(diào)試、聯(lián)合調(diào)試均順利完成，系統(tǒng)校驗先從輸入、輸出信號差異檢測開始，接著模擬分析自動化儀表各項參數(shù)變化，全面、合理調(diào)整報警閾值，構(gòu)件合理監(jiān)測與報警系統(tǒng)，最終通過試運行進行精度測試，保證自動化儀表監(jiān)測、報警功能均能到達設(shè)計精度要求。

3.3 儀器及系統(tǒng)的可靠性分析

為確定自動化儀器及系統(tǒng)可靠性，需對其進行可靠性分析，分析影響其可靠性因素、綜合效應(yīng)及系統(tǒng)故障模式、概率等內(nèi)容?？衫每煽啃詻Q策表來分析控制系統(tǒng)，影響儀器可靠性的因素可能多重的，因此需分析各部件失效機理，從而演繹歸納引起儀器故障綜合效應(yīng)，對故障因素、模式進行定性描述，然后據(jù)部件失效率算出系統(tǒng)故障概率，為儀器運行及維修等階段提供有用技術(shù)參考。首先，據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成生成詳細決策表，描述部件可靠性與各影響因素及影響結(jié)果具體關(guān)系；然后，利用符號算法處理決策表贅化部分，歸并冗余數(shù)據(jù)，使決策表更簡明、清晰、全面的描述系統(tǒng)可靠性狀態(tài)；最后，合成決策表，描述系統(tǒng)各部件詳細、準確關(guān)聯(lián)性，闡明各故障綜合作用原理，并進行故障定性和定量化表述，描述故障發(fā)生形式及相關(guān)儀器的狀態(tài)信息，并計算出各儀器故障率，從而為維護工作提供理論依據(jù)，對高頻故障進行更嚴密檢修維護。

3.4 電力自動化儀表的維護管理工作

火力發(fā)電等方面電力自動化儀表處在復(fù)雜運行環(huán)境中，環(huán)境影響因素較多，導(dǎo)致不可靠因素增加，對防振動、防污染等技術(shù)要求更高。因此，需加強儀表運行期間維護管路工作，保證儀表處于較可靠運行狀態(tài)。其維護管理應(yīng)從優(yōu)化技術(shù)和管路兩方面著手，就技術(shù)層面而言，技術(shù)人員要具備全面分析儀表故障及故障處理技術(shù)能力，要想確保能夠及時處理電力儀表故障，技術(shù)團應(yīng)具備快速制定針對性的故障處理方案及全面排查電力儀表故障能力，提高電力自動化儀表應(yīng)用可靠性。儀表檢修及維護中技術(shù)人員應(yīng)通過深入分析儀表各項參數(shù)波動情況，結(jié)合觀察法、敲擊法及相關(guān)設(shè)備快速分析、判斷儀表故障位置及原因，如進行多層面、多時段DCS系統(tǒng)拉曲線分析，判斷儀表壓力等參數(shù)是否正常，然后采取及時、合理處理，保證儀表后續(xù)可靠運行。要檢修時需準確記錄參數(shù)曲線變化，檢修完畢應(yīng)及時更新信檢修電子記錄，如記錄更換元件的型號、運行狀況等內(nèi)容，以便后續(xù)能全面調(diào)度檢修記錄，更及時發(fā)現(xiàn)、預(yù)測儀表可能出現(xiàn)磨損、老化等問題，從而提升其維護技術(shù)水平，保障可靠運行。另外，儀表維護管理還涉及對儀表運行環(huán)境管理，若儀表處于溫度高、潮濕等環(huán)境下，需加裝保護設(shè)備，避免儀表出現(xiàn)漏電、高溫損壞等問題，保證儀器穩(wěn)定、可靠運行。