智能电厂仪表和传感器技术与趋势研究

陈伦 章维明

摘要：经济发展进入新常态，行业市场活力与竞争力逐渐提升，因此需要持续降低生产成本，维护企业经济效益，实现电力企业的长久发展。社会生产与生活的电力需求量提升，新能源、清洁能源不断发展，电气企业需要转变现有管理模式，通过创新驱动实现发展。同时注重创新管理体制，带动技术进步发展，全面提升生产运营效率，使企业生产成本降低，加强市场竞争实力。在现代背景下，大量建设智慧型电厂可以满足电力企业发展需求，同时注重管理模式创新。

关键词：智能电厂;仪表;传感器

引言

随着社会的不断发展以及互联网与人工智能的技术进步，技术迭代导致的国内外安全生产事故频发，特别是电厂特殊的复杂生产环境给安全管理工作提出了更高的要求。继黎巴嫩贝鲁特港口大爆炸發生后，北京南四环一储能电站又发生锂电池爆炸事故，针对国内外安全事故频发的现状，党的十九届五中全会提出要加快发展现代产业体系，推进能源革命，加快数字化发展，推动互联网、大数据、人工智能等同各产业深度融合，建设智慧能源系统，优化电力生产和输送通道布局。深入到企业集团层面，则要筑牢能源发展新跑道，打开企业发展的关键点，其中最为关键的一点就是新技术领域能力，数字化智能化技术是一个非常重要的切入点。而推动数字化智能化技术的发展和应用是每一家发电企业向多元化发展，能源基础技术向高层次发展的重要途径。

1智慧电厂内涵与意义

智慧电厂基于数字化电厂发展，合理应用先进技术，例如物联网、云计算、大数据技术等，智能化调度和管理电厂生产运营。在规划设计期间，需要注重电厂信号、信息内容数字化，通过网络技术交换数字化信息，实时共享跨平台信息。通过专家系统，处理电厂运营问题，同时注重管理决策优化。智慧电厂注重研究工作对象、物理对象，基于电厂全生命周期发展，量化、分析和控制电厂信息，使电厂发电成本降低，全面提升电网电量，降低设备故障安全隐患。电厂运营过程中，实现安全化管理、节能增效的目标。通过建设智慧电厂，可以确保电厂运行安全与稳定，将数字化信号作为载体，借助网络系统、云平台、计算机、信息技术，对人力资源配置予以优化，全面提升生产效率，使投资成本、运营成本、维护成本降低，提升电力企业生产管理的信息化与智能化水平，进一步增加企业发电效益。

2传感器技术

传感器作为一种监测装置，主要用来测量获取相关的数据信息，并将实际的数据信息以电信号的方式传输到配备的计算机体系中去，实现更加高效的数据传输效率，进一步提高了传统机电装置的控制力度。在信息化进程逐步推进的今天，越来越多的科学技术被应用于各行各业，传感技术也不例外，实现了机电自动化控制领域的广泛应用，有效地改善了机电自动化装置的同时，也能够推进相关机电自动化工作高质量开展和实施，保证整个机电设备能够安全、有序地进行工作，使其满足相关工作要求。此外，传感技术的广泛应用与我国未来机电控制体系的发展前景不谋而合，直接作用于机电专业。因此，就目前来说，传感器技术正朝着高效、健康方向发展，同时也有效地渗透于其他领域，例如，通过建立起计算机技术、传感技术的融合发展机制，能够有效地推进自动化控制技术的完善。目前我国也将开发和研究传感器技术提上日程，并且在现阶段已经取得了显著的发展成效，这也使得传感器的职能被进一步拓宽，实现了信号处理工艺的优化，使得传感技术能够广泛的应用于各行各业。除此之外，集成化、智能化也是传感器今后发展的重点趋势，通过对传感技术的不断优化，使得传统的机电自动化控制实现了由简单向复杂化的转变，能够有效地解决工作中面临的重点、难点问题，实现我国整个工业体系的健康稳定发展。

3发展现状

数字技术在仪器中的应用为提高其性能、精度和功能提供了很大的空间，随着智能电站现场总线技术的推广，智能仪器信息交流更加快捷方便，自动诊断和预测性维护等功能可以顺利实现。电力生产领域的仪器和传感器技术随着现场总线技术、计算机技术和先进算法的发展，一些具有特定功能的智能复杂仪器设备在这一领域占有越来越重要的地位。从科技出版物数量来看，我国电力生产智能仪器的技术研发和创新进入了第十三个五年计划的成熟阶段。在13个五年计划期间，国内电力生产行业的一些智能仪器产品，如压力变压器、温度测量单位、液位计等。，与西方发达国家的功能差异不大。但是，在贸易结算高精度测量仪器、高端在线分析仪器、安全仪器、非接触仪器和多阶段测量仪器等产品方面仍存在一定的劣势，质量、可靠性、关键绩效指标等方面仍存在缺陷。

4关键技术

4.1智能预警技术

一体化大数据平台的建立，使对系统以及主机工作情况的检测更加智能化与自动化，而且对于其中的不良情况还能够智能预警。智能预警技术的优势表现在很多方面，能够实现对主机、系统变化趋势以及参数异常的情况进行全面的把握，在故障问题发生之前，做出报警。智能预警技术还可以实现对每一个系统以及机组参数模型的建立，这样电厂的相关系统以及设备在日常的运行中，能够受到实时的监测，这样便能够更好地了解机组各方面的情况，使其中出现的问题能够得到及时地发现，对其进行相应的分析，采取合理有效的措施给予解决，这便能够很大程度上降低安全事故发生的概率。

4.2发电机强磁场环境下端部振动光纤测量技术

发电机正常运行时，定子绕组端部处于不停的振动当中，振源主要为双倍频交变电磁力。由于发电机定子绕组端部类似悬臂梁的结构特点，特别是汽轮发电机定子线棒端部伸展较长，因而防止因振动过大威胁发电机的安全运行，一直是设计、制造和运行人员共同关心的问题。发电机定子绕组端部振动测量技术，在保证发电机安全运行方面具有重要意义。反措要求对于运行和检修中发现定子绕组端部有振动超标隐患的发电机，监视振动幅值的变化是确保发电机避免突发严重事故的重要环节。

4.3数据修正与补充技术

数据修正与补充技术主要是使电厂的每一项数据得到相应的检测，能够及时地发现并排除其中出现异常或者是出现错误的数据，并且不会对有效数据造成任何的影响，将其保留下来，在提高数据的利用效率上有着非常重要的意义。在日常的电厂生产运营的过程中，有可能会发生一些故障方面的问题，故障问题一旦出现，便会或多或少的造成一些数据的异常。为了最大程度避免此种情况的发生，就一定要对设备故障问题展开深入的分析和探讨，以此才能够更好地了解导致故障问题发生的主要原因。管理平台能够实现对无效数据的及时清理，保证数据的精确程度。

4.4燃气轮机环形燃烧室高温测压测振传感器技术

燃气轮机环形燃烧室高温测压测振传感器均安装在靠近高温物体区间，且存在易爆气体的严苛环境，因此防爆、耐高温高压要求极高，价格昂贵，需要进行国产化研制。燃气轮机环形燃烧室压力测量是对燃烧室内的压力波动进行测量，采用压电压力传感器，利用人造压电材料的压电效应，温度承受范围-70℃～520℃，高压承受能力25MPa，灵敏度为10pC/bar±5%，动态测量范围为0.00005MPa～25MPa，频率响应区间为（2Hz～15000Hz）±5%。燃气轮机环形燃烧室振动测量是对燃烧室的动态振动速度进行测量，采用压电速度传感器，温度承受范围-196℃～700℃，灵敏度为10pC/g±5%，动态测量范围位0.01g～200g，频率响应区间为（3Hz～2800Hz）±5%，安装于燃烧室内缸外壁上。

结束语

建立智慧电厂一体化大数据平台的意义重大，能够很大程度促进电厂的生产效率以及企业的效益，大大提高电厂工作的自动化水平，降低生产成本，保障安全生产，进而使电力行业得到更进一步的发展。

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