浅析发电厂热工仪表自动化技术及故障排除措施

引言

当前电力行业面临高效生产与安全运行的双重要求，热工仪表作为监测、控制热力过程的关键设备，其自动化水平成为衡量发电厂现代化程度的重要标志。传统仪表运维模式已难以适应高参数机组的运行需求，故障频发导致的停机风险及能耗增加问题凸显，推动热工仪表自动化技术优化及故障处理体系完善成为行业发展的迫切课题。

1 发电厂热工仪表自动化技术概述

发电厂热工仪表自动化技术是以温度、压力、流量等热力参数为监测对象，通过传感器、变送器、控制系统等组成的集成化体系，实现对发电过程的实时感知、数据传输与智能调控。该技术融合了自动化控制理论、计算机技术及传感技术，借助分布式控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）等核心设备，构建起覆盖锅炉、汽轮机、发电机等关键设备的监测网络。其通过将现场采集的模拟量信号转化为数字信号，经运算处理后驱动执行机构，达成热力过程的精准调节，不仅减少了人工干预，还显著提升了参数控制精度。同时，该技术具备数据存储与分析功能，为机组运行优化、故障预警提供数据支撑，是现代发电厂实现高效、安全、经济运行的重要技术保障。

2 发电厂热工仪表自动化运行中的常见故障类型

发电厂热工仪表自动化运行中，常见故障类型多样。传感器故障较为普遍，如温度传感器因长期处于高温环境出现灵敏度下降，压力传感器受介质腐蚀导致测量偏差；变送器故障常表现为信号转换失真，多由电路老化或接线松动引发；显示仪表故障则体现为数据跳变或无显示，与元器件损耗、电源不稳定相关。此外，系统通信故障时有发生，因传输线路干扰或协议不兼容造成数据传输中断；执行机构故障如调节阀卡涩、挡板失灵，多源于机械磨损或控制信号异常。环境因素也会诱发故障，高温、潮湿易导致仪表绝缘性能下降，粉尘堆积会影响传感器检测精度。这些故障不仅干扰参数监测的准确性，还可能引发控制逻辑紊乱，威胁机组稳定运行。

3 发电厂热工仪表故障排除与维护措施分析

3.1 制定规范化的故障诊断流程

制定规范化的故障诊断流程是提升热工仪表故障处理效率的基础。流程需以参数异常现象为起点，先通过 DCS 系统调取历史曲线与实时数据，对比标准阈值定位异常参数关联的仪表回路。接着开展分层检测，先检查电源电压、接线端子等外部回路，排除接触不良或供电故障；再对传感器、变送器等核心部件进行离线校验，采用替换法验证元件性能。同时，结合设备运行年限、维护记录建立故障概率模型，优先排查高风险部件。诊断过程中需形成标准化记录表单，详细记录故障现象、检测数据、排查步骤及结果，确保每一步操作可追溯。此外，流程需明确各环节责任主体与时间节点，通过闭环管理机制避免漏检、误判，为快速定位故障根源、减少停机时间提供制度保障。

3.2 实施定期校准与比对检测

实施定期校准与比对检测是维持热工仪表测量可靠性的核心举措。需结合仪表在热力系统中的重要程度及运行工况，制定分级校准计划：对锅炉主蒸汽温度、汽轮机真空等关键参数仪表，采用每月一次的高精度校准；对辅助系统压力、流量仪表，每季度开展常规校准。校准过程需严格遵循国家计量技术规范，使用经溯源认证的标准设备，通过多点校验法验证仪表在全量程范围内的误差值，对超差仪表立即进行参数修正或部件更换。

同时，建立多维度比对机制：横向比对同工况下冗余仪表的测量数据，纵向比对仪表历史校准记录与当前性能指标，跨系统比对热工仪表数据与工艺计算值的一致性。每次校准与比对均需生成包含环境参数、校验点数据、修正值等信息的报告，纳入设备全生命周期档案。通过动态评估校准效果，持续优化校准周期与方法，既能及时消除仪表漂移带来的测量偏差，又能为预判仪表寿命提供数据支撑，从根本上降低因计量失准引发的机组运行风险。

3.3 加强接线系统与接地回路的检查

加强接线系统与接地回路的检查是保障热工仪表信号传输稳定性的关键环节。接线系统作为信号传输的通道，其端子排、接线柱易因振动、高温出现松动或氧化，需定期采用红外测温仪检测接点温度，用兆欧表测量绝缘电阻，确保各连接点接触电阻符合规范。对于多芯电缆，需核查屏蔽层接地是否可靠，避免电磁干扰引发信号失真。接地回路检查需重点验证接地电阻值，采用专用接地电阻测试仪测定系统接地与独立接地的电阻，确保不超过 4Ω ，同时排查跨接线虚接、接地体锈蚀等问题。此外，需清理接线盒内粉尘与凝露，更换老化线缆与密封件，通过绘制接线拓扑图标注关键节点，建立“检查 - 记录 - 整改”闭环机制，从物理连接层面消除信号传输障碍，为仪表精准测量奠定基础。

3.4 引入智能诊断与远程监控技术

引入智能诊断与远程监控技术是推动发电厂热工仪表运维模式升级的核心路径。该技术体系以物联网感知层为基础，在温度、压力等关键仪表加装智能传感单元，通过边缘计算节点对实时数据进行预处理，运用机器学习算法构建故障特征模型，可自动识别变送器零点漂移、接线盒受潮等细微异常，实现从“事后维修”向“事前预警”的转变。远程监控系统依托 5G 工业网关搭建数据传输通道，将分散于锅炉、汽机等系统的仪表状态信息汇聚至云端平台，运维人员通过三维可视化界面可直观查看设备运行参数、健康指数及预警等级，结合专家系统生成故障处置方案。同时，通过积累历史故障数据与维修记录，形成动态更新的诊断知识库，支持跨厂区故障案例共享与智能匹配。该技术的应用不仅将故障平均排查时间缩短，还能通过负荷预测优化维护窗口期，减少非计划停机损失，为构建智慧电厂运维体系提供关键技术支撑。

3.5 建立故障记录与维护台账制度

建立故障记录与维护台账制度是系统化管理热工仪表全生命周期的重要手段。该制度需明确台账涵盖的核心内容，包括仪表型号规格、安装位置、投运时间、历次故障现象、诊断过程、处理结果及更换部件信息等，形成完整的设备档案。故障记录需采用标准化表单，详细标注故障发生时的运行参数、环境条件及关联设备状态，为追溯故障根源提供数据链支撑。维护台账则需按周期记录校准数据、部件更换清单、性能测试结果等信息，通过数据对比分析可预判设备老化趋势。同时，借助信息化系统实现台账动态更新与检索功能，支持按设备类型、故障类型等维度进行统计分析，为优化维护策略、制定备品备件计划提供依据，从管理层面构建预防为主的运维模式，保障热工仪表长期稳定运行。

4 案例：汽轮机真空压力变送器信号跳变故障

某发电厂汽轮机运行中，DCS 系统显示真空压力值频繁跳变（范围 -98kPa 至 -85kPa），触发多次低真空预警，影响机组稳定。结合文件中“变送器故障多由电路老化或接线松动引发”的分析，运维人员先调取 DCS 历史曲线，发现跳变时段与机组振动峰值重合。排查时，先检查变送器电源电压（稳定 24V），再用兆欧表测量接线端子绝缘电阻，发现A 相接线柱因长期振动松动，接触电阻达 5Ω（标准 ⩽0.5Ω ）。处理过程中，重新紧固接线并缠绕防松胶带，用红外测温仪监测接点温度（恢复至35℃正常范围），信号跳变现象消失，真空压力稳定在-96kPa±0.5kPa。依据文件中“分层检测”原则，先排除外部回路故障，再结合设备运行工况（振动环境）锁定接线松动问题，通过物理连接修复与性能验证，快速恢复仪表正常运行。

结语

热工仪表自动化技术是发电厂高效安全运行的核心支撑，其故障处理能力直接影响机组效能。本文通过梳理技术内涵、剖析故障类型，提出的规范化诊断、智能监控等措施，为系统运维提供了实践路径。未来需持续融合前沿技术，完善管理体系，以提升热工仪表可靠性，助力电力行业高质量发展。

参考文献

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