火力发电厂热控系统风险辨识与可靠性提升

1 火力发电厂热控系统概述

火力发电厂热控系统主要由数据采集装置、控制系统、执行机构以及人机界面等部分组成。数据采集装置通过各类传感器，如温度传感器、压力传感器、流量传感器等，实时获取设备运行过程中的热工参数，如温度、压力、流量、液位等，并将这些模拟信号转换为数字信号传输至控制系统。控制系统根据预设的控制策略和采集到的数据，对执行机构发出控制指令，执行机构则通过调节阀门开度、电机转速等方式，实现对设备运行状态的精确控制。人机界面为运行人员提供了直观的操作和监控平台，方便运行人员实时了解设备运行情况，并根据实际需求进行干预和调整。

2 热控系统风险辨识

2.1 硬件风险

传感器作为热控系统的数据采集前端，长期处于高温、高压、高湿度等恶劣环境中，容易出现故障。例如，温度传感器可能因热电阻丝老化、断裂而导致测量不准确；压力传感器的膜片可能因长期受压而损坏，造成压力测量偏差。传感器故障会导致控制系统接收到错误的数据，进而引发控制失误，影响设备的正常运行。

控制器是热控系统的核心部件，负责数据处理和控制指令的发出。控制器可能因硬件老化、电子元件损坏、散热不良等原因出现故障。例如，控制器的 CPU 芯片可能因过热而性能下降，导致数据处理速度变慢，甚至出现死机现象；控制器的电源模块故障可能导致整个控制器无法正常工作，使热控系统失去控制功能。

2.2 软件风险

热控系统的控制软件在开发过程中可能存在漏洞，这些漏洞可能在系统运行过程中被触发，导致系统出现异常。例如，软件中的逻辑错误可能导致控制策略执行错误，使设备运行状态失控；软件的兼容性问题可能导致与其他系统或设备之间的数据传输异常，影响热控系统的正常运行。

为了修复软件漏洞、提升系统性能，热控系统的软件需要定期进行升级。然而，软件升级过程可能会引入新的问题。例如，升级后的软件可能与现有硬件不兼容，导致系统运行不稳定；升级过程中如果出现中断或错误，可能会损坏软件系统，使热控系统无法正常工作。

3 热控系统可靠性提升策略

3.1 优化硬件配置

应优先选用符合 IEC60751 标准的铂电阻温度传感器和 SIL3 认证智能压力变送器。高温高压区域推荐陶瓷封装双冗余热电偶，工作温度- ⋅200^∘C ～1200^∘C 并带自诊断功能，偏差超量程 1.5% 自动报警。振动敏感区域压力传感器需配置脉冲阻尼器和防震支架以抑制 30Hz 以下振动。控制器应选用符合 IEC61508SIL2 的 DCS 系统，关键回路采用三重模件冗余。锅炉主控、汽机 DEH 等子系统应部署扫描周期 <50ms 的独立 SIS 系统。辅网控制系统可采用模块化 PLC，配置 gtrsim30%I/O 余量。执行机构需 IP68 防护智能电动型，关键阀门配双作用气缸和电磁阀冗余。高温蒸汽调节阀建议用硬化合金阀杆配 0.5 级定位器。粉尘区域执行机构应设正压吹扫系统，维持箱内气压高于环境 200Pa 。

建立设备全生命周期管理系统，对重要硬件实施预防性维护策略。通过振动分析仪定期检测电机轴承状态，当振动速度有效值超过 4.5mm/s 时安排检修。运用红外热像仪每季度扫描电气柜连接点，温升超过环境温度35℃的触点需立即处理。配置备品备件智能仓储系统，关键模件库存量应满足 72 小时应急更换需求，并实施周期性通电检测制度，确保备件存储期不超过 18 个月。

3.2 强化软件管理

软件开发商应及时关注热控系统软件中存在的漏洞，并发布相应的补丁程序进行修复。火力发电厂应建立软件漏洞管理机制，定期检查软件的漏洞情况，及时安装补丁程序。在进行软件升级时，要制定详细的升级计划，进行充分的测试和验证，确保升级后的软件与现有硬件和其他软件系统兼容，不会引入新的问题。同时，要做好软件升级前后的数据备份工作，防止数据丢失。

加强热控系统的数据安全管理，采取数据加密、访问控制、数据备份等措施。对传输中的数据和存储在设备中的数据进行加密处理，防止数据被窃取或篡改。设置严格的用户权限，只有经过授权的人员才能对数据进行访问和修改。定期对数据进行备份，并将备份数据存储在安全的位置，以便在数据丢失或损坏时能够及时恢复。

3.3 改善运行环境

为减少电磁干扰对热控系统的影响，对热控系统的电子设备进行电磁屏蔽。采用屏蔽电缆传输信号，在设备外壳和机柜上安装屏蔽层，将电磁干扰隔离在设备外部。同时，完善热控系统的接地系统，确保设备接地良好。合理设置接地电阻，减少接地回路中的干扰电流，提高系统的抗干扰能力。

在热控系统的机房和设备安装区域，安装空调、除湿机等设备，控制环境的温湿度在适宜的范围内。设置温湿度传感器，实时监测环境温湿度变化，并通过监控系统进行报警。当温湿度超出正常范围时，及时采取措施进行调节，确保热控系统的电子设备在良好的环境下运行。

对热控系统的设备安装区域进行防尘处理，安装空气过滤器，减少灰尘进入设备内部。定期对设备进行清洁，清除设备表面和内部的灰尘。对于存在腐蚀性气体的区域，要采取防腐措施，如对设备进行防腐涂层处理、选用耐腐蚀的设备和材料等，延长设备的使用寿命。

3.4 加强人员培训

建立分层培训体系，按岗位制定差异化方案。新员工完成 120 学时岗前培训，重点学习热控原理图识读、DCS 组态操作及 SIS 报警处理流程。在岗人员每季度开展 16 学时演练，强化 RB 工况参数整定、磨煤机跳闸应急处置，响应时间需低于规程值 90% 。技术团队每年 48 学时专项研修，涵盖智能 PID 算法、通信协议诊断等前沿技术，采用"理论 ^⋅+ 实操 + 复盘"模式，如给水泵案例教学要求通过 HMI 参数追溯故障并完成全流程操作。

构建数字化考核机制，用 KKS 编码关联操作记录，设立参数准确率（≥98% ）、诊断时效（ ⩽15 分钟）等指标。实施五星级工程师认证，分级授予系统权限（如四级可改主 PID 参数）。每月发布技术通报解析典型案例，季度组织新技术研讨。建立云端知识库集成说明书、逻辑图等资料，支持三维模型联动检索，确保技术人员可随时调取 SAMA 图分析。

4 结束语

火力发电厂热控系统的可靠性对于电厂的安全、稳定运行至关重要。通过对热控系统进行全面的风险辨识，明确了硬件故障、软件漏洞、环境因素及人为操作失误等方面的风险。针对这些风险，采取优化硬件配置、强化软件管理、改善运行环境及加强人员培训等可靠性提升策略，能够有效降低热控系统的故障发生率，提高其可靠性和稳定性。在实际工作中，火力发电厂应持续关注热控系统的运行状态，不断完善风险辨识与可靠性提升措施，确保热控系统始终处于良好的运行状态，为火力发电厂的高效、安全运行提供有力保障。随着技术的不断发展和进步，热控系统的可靠性提升工作也将不断深入和完善，为火力发电行业的发展做出更大贡献。

参考文献

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