電廠熱工自動化系統檢修常見問題分析及處理

羅云

摘 要：電廠熱工自動化系統檢修水平直接關系到機組的安全、穩定運行。隨著熱工自動化系統的快速發展，相應的檢修規程出現了新的內容，而電廠的實際檢修工作卻達不到《火力發電廠熱工自動化系統檢修運行維護規程》要求。通過分析電廠熱工自動化系統檢修中常見的問題，提出了相應的處理方法，希望各電廠能夠對熱工自動化系統檢修工作予以足夠的重視，切實提高檢修水平。

關鍵詞：電廠；熱工自動化系統；熱控設備；關閉時間

中圖分類號：TM621.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.147

熱工自動化系統主要由分散控制系統、可編程控制系統、單元儀表和執行機構組成。它是整個發電系統的基本構成部分，對發電系統的正常運行起著關鍵性作用。但調查發現，很多電廠沒有按照《火力發電廠熱工自動化系統檢修運行維護規程》（DL/T 774—2004）（下簡稱《規程》）標準要求執行，比如對于需要使用測試儀器才能進行的設備和功能檢修，電廠沒有使用相關儀器檢修，從而不能獲得重要的性能參數。如果這些性能參數不合格，會造成機組故障停機，給機組的運行帶來安全隱患。而出現這種現象的根本原因是電廠對檢修的必要性認識不夠。筆者認為，檢修是非常必要的，主要原因有以下三點：①《規程》的內容是經過長期實踐總結出來的，是行業公認的；②熱控設備基本都是電子產品，有些設備的工作環境極其惡劣，而隨著設備的老化，其性能逐漸降低；③由于熱控設備的控制對象在不斷變化，因此需要定期檢修，以確保控制效果能達到規范要求。

1 閥門關閉時間問題和處理方法

《規程》要求進行關閉時間測試的閥門包括汽輪機（包括主機和給水泵汽輪機）閥門和抽汽逆止門。該項檢測屬于常規檢修項目。由于關閉時間一般在100～500 ms之間，因此，測試結果要求精確到毫秒級。有些電廠將閥門的行程開關量臨時接入SOE系統，以此來測試關閉時間，這種做法是不科學的。這是因為在調整到距離全關（或全開）約15%的開度時，行程開關就開始動作。因此，以測量行程開關的動作時間差來計算閥門的關閉時間，測量結果偏差較大。

在實際的汽輪機閥門關閉時間測試中發現，某類型汽輪機的閥門關閉時間一般都會超出《規程》幾十毫秒。由于設備廠家沒法通過改造閥門機構來縮短關閉時間，因此對上述問題基本置之不理。筆者在對控制回路的動作時間進行研究后發現，對于閥門關閉時間超出《規程》幾十毫秒這一問題，還是有辦法解決的。筆者通過測試各種型號的繼電器動作時間發現，220 VDC普通繼電器的動作時間為70～80 ms，而快速繼電器的動作時間僅為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系統時間分辨率問題和處理方法

《規程》要求DCS系統中SOE系統的時間分辨率為1 ms。通過對國內外各種DCS系統進行測試發現，某些DCS系統存在SOE系統時間分辨率超標問題，特別是國內的DCS系統，其SOE系統的時間分辨率甚至達到10 ms以上。在機組故障跳閘后，上述超標的SOE系統時間分辨率記錄是沒有分析價值的，因而SOE系統也就失去了存在的意義。因此，新建機組在投產前必須進行SOE系統時間分辨率測試，如果測試結果不合格，就可以及時督促廠家完善。如果過了保質期再完善，廠家就不積極了。此外，對于投產一段時間的舊機組，如果SOE系統時間分辨率僅為幾毫秒，那么由以前的事故分析得出的結論就有可能是錯誤的。

3 熱控設備電源的切換測試

DCS系統機柜、計算機和自備不間斷電源（UPS）供電電源切換時間的測試是熱工自動化系統的常規檢修項目。《規程》要求電源的切換時間少于5 ms，以確保電源故障時設備能正常工作。但據實際調查，很多電廠并沒有進行該項測試或者測試時操作不規范，比如依據設備是否需要重啟來判斷切換是否正常，并沒有測試具體時間。這種方法雖然比不測試好些，但不科學。如果切換時間正好處于臨界時間，就存在不確定的情況，出現測試正常而實際發生故障時切換不成功的現象。因此，建議按《規程》方法測試具體切換時間。

對于DCS系統的計算機電源，有些電廠的切換時間不滿足“5 ms”的要求。切換時，計算機停機，電廠通常將一半計算機掛在保安段，另一半掛在UPS電源上。這樣，一旦計算機當時工作的電源切斷，就會導致一半計算機關閉，需人工重啟，從而給系統運行帶來很大的安全風險。

4 DEH加速度保護的測試

對于機組的所有聯鎖保護，在檢修后，運行人員需要逐項測試。DEH系統汽機跳閘保護中一般設置有轉速加速度保護回路，由于產生的加速度信號難以獲取，因此，電廠一般不會對此回路進行測試驗證，甚至在機組調試階段和投運后聯鎖保護單上也沒有填寫該項內容。據調查，加速度保護回路曾在某些電廠動作過或誤動過，因此，對該保護回路進行常規的測試驗證是很有必要的。加速度保護的具體設置為：當加速度大于某一值時，保護動作。筆者認為這種設置方法不夠完善——如果轉速信號受到干擾（在實際中，發生過多次），加速度會達到很大的值，而實際中，汽輪機轉速的加速度是不可能達到這個值的。因此，在保護回路中，加速度保護應設置為當加速度大于某一值且小于某值時，保護回路動作，以免出現轉速信號受到干擾而誤動的情況。另外，該保護回路的測試驗證可以使用具有加速度測試功能的轉速儀來完成，熱工自動化系統的常規檢修中也應包括保護回路加速度測試。

5 熱工機柜內繼電器的檢修

《規程》7.3.1.1.5明確規定機柜內繼電器的測試為常規檢修項目，要求測試觸點的接觸電阻、動作和釋放時間、電壓范圍是否符合制造廠規定。在一個燃煤機組熱控系統中，FSSS、MFT、ETS、METS等保護機柜繼電器約有三四百個。同時，該系統還包括交流、直流型號及24～220 V的各種繼電器。如果不使用專用的測試儀器，電廠很難測試所有的參數或測試效率很低。因此，很多電廠都沒有進行該項檢修。也有的電廠使用繼保儀來測試，但只能測試電壓值，難以測出接觸電阻（毫歐級）和動作時間（毫秒級），這與規范要求不相符。根據調研，近兩年，市面上出現了全自動繼電器校驗儀，它是專門針對熱工自動化系統檢修項目而研發的，對各種型號和各種電壓等級的繼電器均能自動完成以上參數的測試并能保存數據。一臺全自動繼電器校驗儀在30 s內就可完成全部參數的測試，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試是《規程》要求的常規檢修項目。在實際中，很多電廠僅開展操作簡便的抗射頻干擾能力測試。DCS系統中的設備大多為電子產品，運行一段時間后會自然老化，I/O通道抗干擾能力也會減弱，這也是《規程》要求定期進行該項測試的原因。

在抗共模和差模干擾能力測試中，需要獲取各種干擾電壓信號，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）。上述參數均可按DL/T 774《規程》附錄C“抗共模和差模干擾能力測試方法”進行測試和計算。電廠熱工自動化系統檢修人員在完成該項工作的過程中，主要面臨以下兩方面的困難：①測試以上各種等級的電壓信號本身具有一定的難度；②沒有掌握《規程》中的測試方法。為此，很多電廠放棄了抗共模和差模干擾能力測試。

根據調研，近幾年，市面上出現的DCS性能測試干擾信號驅動器，是針對熱工自動化系統檢修項目而開發的，實用、易操作。

7 總結

綜上所述，在電廠熱工自動化系統檢修中確實存在一些問題，其原因是多方面的，主要有以下幾個：①電廠對熱工自動化系統檢修的必要性認識不夠，導致技術人員檢修水平和儀器配置達不到《規程》要求。②最新的熱工自動化系統檢修《規程》是于2004年頒布的，而電力行業發展較快，本文所討論的問題在以前的檢修《規程》中是沒有規定的，再加上行業內又很少有這方面的培訓（可能涉及到技術保密），技術人員的檢修水平難以提升。③電力行業發展迅速，而熱工自動化系統檢修的專用儀器是近幾年才出現的，從而制約了檢修工作的順利開展。④熱工實驗室的設計水平急需提高。筆者經調研發現，目前熱工實驗室的設計規范沒有與時俱進，僅配備了一些壓力、溫度等常規校驗設備，很少配備熱工檢修的專用儀器，很難滿足檢修需要。與電氣實驗室的專用測試儀器配置水平相比，熱工實驗室相差甚遠。

目前，電廠熱工自動化系統檢修水平提高的必要和充分條件都已具備——機組容量大，要求機組有很高的自動化水平；檢修委外費用高、熱工檢修專用儀器已成熟；設備廠家免費進行技術培訓，電廠擁有高學歷的技術人員。

筆者以此文拋磚引玉，希望對電力行業的發展起到一定的推動作用。

參考文獻

[1]王琦.分散控制系統性能測試技術[M].科學出版社，2010.

〔編輯：劉曉芳〕