火力發電廠溫度測點跳變原因分析及處理

李如意+袁嘉偉+鄭亮亮

摘 要：電廠中溫度測點的跳變時有發生，原因各種各樣。但某些溫度測點跳變可能會導致設備跳閘，給設備安全運行造成較大危害。文章對某電廠脫硝系統若干溫度測點跳變的原因進行了詳細的分析，提出了若干解決方法并進行了比較，最終提出了適合現場實際的最優解決方案，為同類問題提供了一個很好的借鑒。

關鍵詞：脫硝；溫度跳變；干擾；續流；二極管

1 概述

某廠2X600MW機組于2013年分別實施SCR脫硝改造工程，每臺鍋爐布置兩個SCR反應器。按環保要求，每個SCR反應器出口及入口各配置一套CEMS裝置。兩臺機組共計8套，安裝溫度測點共計24個測點。自脫硝投入運行以來，這些溫度測點偶爾發生跳變，且跳變幅度越來越明顯，跳變頻次越來越多，甚至導致了噴氨關斷閥的跳閘，已危及脫硝設備的安全運行，成為了引發環保事件的重大隱患。通過認真分析及多次試驗，最終找到了解決問題的最優方案，徹底解決了脫硝系統溫度測點跳變的故障，保證了脫硝系統安全運行。現對解決這一問題的過程進行了分析，以求能對電廠中類似問題的解決提供一定的參考。

2 測溫回路介紹

脫硝CEMS系統中，24VDC電源除給測量回路中各隔離器供電外，還給PLC輸出回路如CEMS取樣探頭吹掃電磁閥等設備供電，測量回路與控制回路之間沒有分開。每套CEMS系統各配置溫度測點3只，如圖1所示，溫度變送器將熱電阻信號轉換成4-20mA信號。按環保相關規定，溫度信號經信號隔離器分別送DCS及PLC，同時還給溫度變送器供電。

3 原因分析

經檢查發現，脫硝出口及入口溫度測點幾乎都有發生跳變的現象，但跳變的時間并不一致，跳變的方向也不盡相同，這些測點跳變似乎沒有任何規律。為了進一步查找原因，考慮到每套CEMS裝置所對應的溫度測點的系統具有相似性，因此只需考察某一處三個溫度測點即可，選擇#1機組A側脫硝入口溫度作為考察對象。經仔細查看趨勢，終于發現測點的跳變與探頭吹掃電磁閥有關聯，如圖2所示。從趨勢圖上可以看出，每次探頭吹掃并不會一定有溫度測點發生跳變，而且溫度跳變有時為增大方向，有時為減小方向。但有一點是顯而易見的，即溫度測點的波動一定發生在CEMS探頭吹掃瞬間。準確的說，是在探頭吹掃剛結束時。為進一步驗證判斷，將吹掃電磁閥斷電，觀察八個小時。結果發現了溫度測點沒有出現跳變現象，說明溫度測點的跳變的確與吹掃電磁閥的帶電相關。結合趨勢圖的時序分析，應該是在吹掃電磁閥帶電后，然后失電時，會引起某種干擾。

4 解決方案及比較

為了進一步分析其內在原因，遂采取以下幾種方法嘗試解決問題，并將結果進行比較，以期找到最佳解決方案。

4.1 增加24VDC電源容量

系統中，24VDC電源帶的負載有控制設備如探頭吹掃電磁閥，同時又有測量設備如溫度變送器等。該24VDC電源的額定功率為50W，探頭吹掃電磁閥為20W。如果所配電源功率太小，則當吹掃電磁閥動作時將對整個回路造成影響，使溫度變送器無法正常工作而發生跳變。為了驗證想法，將24VDC電源換成額定功率為150W的電源。經試驗跳變幅度有所減小，但溫度信號跳變現象依然存在，可見此方案不合適。

4.2 更換溫度變送器

考慮到回路中存在干擾，有部分溫度測點跳變幅度較小，有可能正投用的溫度變送器抗干擾能力較差。因此，挑選幾種溫度變送器進行替換試驗。發現有的溫度變送器跳變幅度稍小，但溫度信號跳變現象依然存在，可見此方案也不合適。

4.3 軟件濾波

通過圖2可以看出，溫度跳變是尖波，可以在DCS側采取軟件濾波的方式解決。但考慮到干擾一直都存在，采用軟件的方法并不能消除干擾，不是解決問題的根本方法，因此決定放棄此方案。

4.4 并聯二極管

考慮到電磁閥的線圈是感性原件，因此變化的電流通過線圈時會產生自感電動勢。根據法拉第定律，自感電動勢的大小與通過線圈的電流變化率成正比。當探頭吹掃結束時，電磁閥線圈斷開電源，瞬間電流變化率很大，線圈將產生高于電源電壓數倍的自感電動勢，并與電源電壓疊加。這種自感電動勢不僅對電源所帶的回路造成極大干擾，同時有可能會損壞電路中的的元器件。這就是回路中溫度測點跳變的根本原因，同時也是溫度變送器時有損壞的原因。

經過以上分析，弄清基本原理后，解決問題就比較簡單了。采取的措施是在電磁閥線圈兩端并聯二極管即“續流二極管”，使斷電瞬間線圈產生的自感電動勢極性滿足二極正向導通形成續流，把自感感生電流泄放掉，從而消除干擾。經過比較，決定選用1N4007二極管作為續流二極管。1N4007為常用的硅整流二極管，常用于橋式整流電路，其最高反向耐壓值為1000V。在8套CEMS裝置探頭吹掃電磁閥線圈反向并接續流二極管后，所有溫度測點再沒有發生過跳變現象，同時也沒有溫度變送器出現故障，顯然問題得到了徹底解決。

5 結束語

脫硝系統溫度測點出現跳變，根本的原因是設計的問題，即沒有將測量回路和電氣控制回路完全分開，導致形成干擾。在設備投用后再進行改造也比較困難，采用在電磁閥線圈兩端并接續流二極管，可以消除干擾，使溫度測點不再發生跳變，同時還保護了電路中其它的元器件，這種方法簡便易行有效。希望通過文中對脫硝系統溫度測點跳變的原因分析及解決，且能給電廠中類似問題的解決提供一個有價值的參考資料。

參考文獻

[1]徐義亨.工業控制工程中的抗干擾技術[M].上海：上海科學技術出版社，2010.

作者簡介：李如意（1976-），男，本科，工程師，從事火電廠熱工控制設備檢修管理工作。