電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修常見問題分析及處理

羅云

摘 要：電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修水平直接關(guān)系到機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。隨著熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的快速發(fā)展，相應(yīng)的檢修規(guī)程出現(xiàn)了新的內(nèi)容，而電廠的實(shí)際檢修工作卻達(dá)不到《火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修運(yùn)行維護(hù)規(guī)程》要求。通過分析電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修中常見的問題，提出了相應(yīng)的處理方法，希望各電廠能夠?qū)峁ぷ詣?dòng)化系統(tǒng)檢修工作予以足夠的重視，切實(shí)提高檢修水平。

關(guān)鍵詞：電廠；熱工自動(dòng)化系統(tǒng)；熱控設(shè)備；關(guān)閉時(shí)間

中圖分類號(hào)：TM621.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.147

熱工自動(dòng)化系統(tǒng)主要由分散控制系統(tǒng)、可編程控制系統(tǒng)、單元儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。它是整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的基本構(gòu)成部分，對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行起著關(guān)鍵性作用。但調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多電廠沒有按照《火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修運(yùn)行維護(hù)規(guī)程》（DL/T 774—2004）（下簡(jiǎn)稱《規(guī)程》）標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行，比如對(duì)于需要使用測(cè)試儀器才能進(jìn)行的設(shè)備和功能檢修，電廠沒有使用相關(guān)儀器檢修，從而不能獲得重要的性能參數(shù)。如果這些性能參數(shù)不合格，會(huì)造成機(jī)組故障停機(jī)，給機(jī)組的運(yùn)行帶來安全隱患。而出現(xiàn)這種現(xiàn)象的根本原因是電廠對(duì)檢修的必要性認(rèn)識(shí)不夠。筆者認(rèn)為，檢修是非常必要的，主要原因有以下三點(diǎn)：①《規(guī)程》的內(nèi)容是經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐總結(jié)出來的，是行業(yè)公認(rèn)的；②熱控設(shè)備基本都是電子產(chǎn)品，有些設(shè)備的工作環(huán)境極其惡劣，而隨著設(shè)備的老化，其性能逐漸降低；③由于熱控設(shè)備的控制對(duì)象在不斷變化，因此需要定期檢修，以確保控制效果能達(dá)到規(guī)范要求。

1 閥門關(guān)閉時(shí)間問題和處理方法

《規(guī)程》要求進(jìn)行關(guān)閉時(shí)間測(cè)試的閥門包括汽輪機(jī)（包括主機(jī)和給水泵汽輪機(jī)）閥門和抽汽逆止門。該項(xiàng)檢測(cè)屬于常規(guī)檢修項(xiàng)目。由于關(guān)閉時(shí)間一般在100～500 ms之間，因此，測(cè)試結(jié)果要求精確到毫秒級(jí)。有些電廠將閥門的行程開關(guān)量臨時(shí)接入SOE系統(tǒng)，以此來測(cè)試關(guān)閉時(shí)間，這種做法是不科學(xué)的。這是因?yàn)樵谡{(diào)整到距離全關(guān)（或全開）約15%的開度時(shí)，行程開關(guān)就開始動(dòng)作。因此，以測(cè)量行程開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間差來計(jì)算閥門的關(guān)閉時(shí)間，測(cè)量結(jié)果偏差較大。

在實(shí)際的汽輪機(jī)閥門關(guān)閉時(shí)間測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，某類型汽輪機(jī)的閥門關(guān)閉時(shí)間一般都會(huì)超出《規(guī)程》幾十毫秒。由于設(shè)備廠家沒法通過改造閥門機(jī)構(gòu)來縮短關(guān)閉時(shí)間，因此對(duì)上述問題基本置之不理。筆者在對(duì)控制回路的動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，對(duì)于閥門關(guān)閉時(shí)間超出《規(guī)程》幾十毫秒這一問題，還是有辦法解決的。筆者通過測(cè)試各種型號(hào)的繼電器動(dòng)作時(shí)間發(fā)現(xiàn)，220 VDC普通繼電器的動(dòng)作時(shí)間為70～80 ms，而快速繼電器的動(dòng)作時(shí)間僅為9～10 ms，因此在閥門控制回路中，如果將普通繼電器替換為快速繼電器，那么上述問題就迎刃而解了。

2 SOE系統(tǒng)時(shí)間分辨率問題和處理方法

《規(guī)程》要求DCS系統(tǒng)中SOE系統(tǒng)的時(shí)間分辨率為1 ms。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外各種DCS系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，某些DCS系統(tǒng)存在SOE系統(tǒng)時(shí)間分辨率超標(biāo)問題，特別是國(guó)內(nèi)的DCS系統(tǒng)，其SOE系統(tǒng)的時(shí)間分辨率甚至達(dá)到10 ms以上。在機(jī)組故障跳閘后，上述超標(biāo)的SOE系統(tǒng)時(shí)間分辨率記錄是沒有分析價(jià)值的，因而SOE系統(tǒng)也就失去了存在的意義。因此，新建機(jī)組在投產(chǎn)前必須進(jìn)行SOE系統(tǒng)時(shí)間分辨率測(cè)試，如果測(cè)試結(jié)果不合格，就可以及時(shí)督促?gòu)S家完善。如果過了保質(zhì)期再完善，廠家就不積極了。此外，對(duì)于投產(chǎn)一段時(shí)間的舊機(jī)組，如果SOE系統(tǒng)時(shí)間分辨率僅為幾毫秒，那么由以前的事故分析得出的結(jié)論就有可能是錯(cuò)誤的。

3 熱控設(shè)備電源的切換測(cè)試

DCS系統(tǒng)機(jī)柜、計(jì)算機(jī)和自備不間斷電源（UPS）供電電源切換時(shí)間的測(cè)試是熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的常規(guī)檢修項(xiàng)目?！兑?guī)程》要求電源的切換時(shí)間少于5 ms，以確保電源故障時(shí)設(shè)備能正常工作。但據(jù)實(shí)際調(diào)查，很多電廠并沒有進(jìn)行該項(xiàng)測(cè)試或者測(cè)試時(shí)操作不規(guī)范，比如依據(jù)設(shè)備是否需要重啟來判斷切換是否正常，并沒有測(cè)試具體時(shí)間。這種方法雖然比不測(cè)試好些，但不科學(xué)。如果切換時(shí)間正好處于臨界時(shí)間，就存在不確定的情況，出現(xiàn)測(cè)試正常而實(shí)際發(fā)生故障時(shí)切換不成功的現(xiàn)象。因此，建議按《規(guī)程》方法測(cè)試具體切換時(shí)間。

對(duì)于DCS系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)電源，有些電廠的切換時(shí)間不滿足“5 ms”的要求。切換時(shí)，計(jì)算機(jī)停機(jī)，電廠通常將一半計(jì)算機(jī)掛在保安段，另一半掛在UPS電源上。這樣，一旦計(jì)算機(jī)當(dāng)時(shí)工作的電源切斷，就會(huì)導(dǎo)致一半計(jì)算機(jī)關(guān)閉，需人工重啟，從而給系統(tǒng)運(yùn)行帶來很大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 DEH加速度保護(hù)的測(cè)試

對(duì)于機(jī)組的所有聯(lián)鎖保護(hù)，在檢修后，運(yùn)行人員需要逐項(xiàng)測(cè)試。DEH系統(tǒng)汽機(jī)跳閘保護(hù)中一般設(shè)置有轉(zhuǎn)速加速度保護(hù)回路，由于產(chǎn)生的加速度信號(hào)難以獲取，因此，電廠一般不會(huì)對(duì)此回路進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，甚至在機(jī)組調(diào)試階段和投運(yùn)后聯(lián)鎖保護(hù)單上也沒有填寫該項(xiàng)內(nèi)容。據(jù)調(diào)查，加速度保護(hù)回路曾在某些電廠動(dòng)作過或誤動(dòng)過，因此，對(duì)該保護(hù)回路進(jìn)行常規(guī)的測(cè)試驗(yàn)證是很有必要的。加速度保護(hù)的具體設(shè)置為：當(dāng)加速度大于某一值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作。筆者認(rèn)為這種設(shè)置方法不夠完善——如果轉(zhuǎn)速信號(hào)受到干擾（在實(shí)際中，發(fā)生過多次），加速度會(huì)達(dá)到很大的值，而實(shí)際中，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的加速度是不可能達(dá)到這個(gè)值的。因此，在保護(hù)回路中，加速度保護(hù)應(yīng)設(shè)置為當(dāng)加速度大于某一值且小于某值時(shí)，保護(hù)回路動(dòng)作，以免出現(xiàn)轉(zhuǎn)速信號(hào)受到干擾而誤動(dòng)的情況。另外，該保護(hù)回路的測(cè)試驗(yàn)證可以使用具有加速度測(cè)試功能的轉(zhuǎn)速儀來完成，熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的常規(guī)檢修中也應(yīng)包括保護(hù)回路加速度測(cè)試。

5 熱工機(jī)柜內(nèi)繼電器的檢修

《規(guī)程》7.3.1.1.5明確規(guī)定機(jī)柜內(nèi)繼電器的測(cè)試為常規(guī)檢修項(xiàng)目，要求測(cè)試觸點(diǎn)的接觸電阻、動(dòng)作和釋放時(shí)間、電壓范圍是否符合制造廠規(guī)定。在一個(gè)燃煤機(jī)組熱控系統(tǒng)中，F(xiàn)SSS、MFT、ETS、METS等保護(hù)機(jī)柜繼電器約有三四百個(gè)。同時(shí)，該系統(tǒng)還包括交流、直流型號(hào)及24～220 V的各種繼電器。如果不使用專用的測(cè)試儀器，電廠很難測(cè)試所有的參數(shù)或測(cè)試效率很低。因此，很多電廠都沒有進(jìn)行該項(xiàng)檢修。也有的電廠使用繼保儀來測(cè)試，但只能測(cè)試電壓值，難以測(cè)出接觸電阻（毫歐級(jí)）和動(dòng)作時(shí)間（毫秒級(jí)），這與規(guī)范要求不相符。根據(jù)調(diào)研，近兩年，市面上出現(xiàn)了全自動(dòng)繼電器校驗(yàn)儀，它是專門針對(duì)熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修項(xiàng)目而研發(fā)的，對(duì)各種型號(hào)和各種電壓等級(jí)的繼電器均能自動(dòng)完成以上參數(shù)的測(cè)試并能保存數(shù)據(jù)。一臺(tái)全自動(dòng)繼電器校驗(yàn)儀在30 s內(nèi)就可完成全部參數(shù)的測(cè)試，從而顯著提升檢修效率和檢修效果。

6 I/O通道抗干擾能力的測(cè)試

I/O通道抗干擾能力包括抗射頻干擾能力、抗共模和差模干擾能力。I/O通道抗干擾能力的測(cè)試是《規(guī)程》要求的常規(guī)檢修項(xiàng)目。在實(shí)際中，很多電廠僅開展操作簡(jiǎn)便的抗射頻干擾能力測(cè)試。DCS系統(tǒng)中的設(shè)備大多為電子產(chǎn)品，運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)自然老化，I/O通道抗干擾能力也會(huì)減弱，這也是《規(guī)程》要求定期進(jìn)行該項(xiàng)測(cè)試的原因。

在抗共模和差模干擾能力測(cè)試中，需要獲取各種干擾電壓信號(hào)，比如交流共模干擾電壓（幅值范圍為0～300 V）、直流共模干擾電壓（幅值范圍為0～300 V）、熱偶串模干擾電壓（幅值范圍為0～1 500 mV）、AI交流串模干擾電壓（幅值范圍為0～24 V）、AI直流串模干擾電壓（幅值范圍為4.5～24 V）。上述參數(shù)均可按DL/T 774《規(guī)程》附錄C“抗共模和差模干擾能力測(cè)試方法”進(jìn)行測(cè)試和計(jì)算。電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修人員在完成該項(xiàng)工作的過程中，主要面臨以下兩方面的困難：①測(cè)試以上各種等級(jí)的電壓信號(hào)本身具有一定的難度；②沒有掌握《規(guī)程》中的測(cè)試方法。為此，很多電廠放棄了抗共模和差模干擾能力測(cè)試。

根據(jù)調(diào)研，近幾年，市面上出現(xiàn)的DCS性能測(cè)試干擾信號(hào)驅(qū)動(dòng)器，是針對(duì)熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修項(xiàng)目而開發(fā)的，實(shí)用、易操作。

7 總結(jié)

綜上所述，在電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修中確實(shí)存在一些問題，其原因是多方面的，主要有以下幾個(gè)：①電廠對(duì)熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修的必要性認(rèn)識(shí)不夠，導(dǎo)致技術(shù)人員檢修水平和儀器配置達(dá)不到《規(guī)程》要求。②最新的熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修《規(guī)程》是于2004年頒布的，而電力行業(yè)發(fā)展較快，本文所討論的問題在以前的檢修《規(guī)程》中是沒有規(guī)定的，再加上行業(yè)內(nèi)又很少有這方面的培訓(xùn)（可能涉及到技術(shù)保密），技術(shù)人員的檢修水平難以提升。③電力行業(yè)發(fā)展迅速，而熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修的專用儀器是近幾年才出現(xiàn)的，從而制約了檢修工作的順利開展。④熱工實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)水平急需提高。筆者經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前熱工實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)規(guī)范沒有與時(shí)俱進(jìn)，僅配備了一些壓力、溫度等常規(guī)校驗(yàn)設(shè)備，很少配備熱工檢修的專用儀器，很難滿足檢修需要。與電氣實(shí)驗(yàn)室的專用測(cè)試儀器配置水平相比，熱工實(shí)驗(yàn)室相差甚遠(yuǎn)。

目前，電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修水平提高的必要和充分條件都已具備——機(jī)組容量大，要求機(jī)組有很高的自動(dòng)化水平；檢修委外費(fèi)用高、熱工檢修專用儀器已成熟；設(shè)備廠家免費(fèi)進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，電廠擁有高學(xué)歷的技術(shù)人員。

筆者以此文拋磚引玉，希望對(duì)電力行業(yè)的發(fā)展起到一定的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]王琦.分散控制系統(tǒng)性能測(cè)試技術(shù)[M].科學(xué)出版社，2010.

〔編輯：劉曉芳〕