熱工儀表的故障成因與檢修對策探討

摘 要 水力發電是我國南方地區最主要的發電方式，保障水力發電的安全性對于地區安全和經濟發展具有重要的意義。其中，熱工控制體系作為水力發電的核心，由熱工儀表和其他控制系統組成。本文針對熱工儀表的故障成因進行分析探討，并給出相應的檢修措施，希望對一線工作人員有所幫助。

關鍵詞 水力發電;熱工儀表;故障成因;檢修對策

引言

熱工儀表在水力發電中被廣泛使用，主要有以下幾種類型：壓力表、壓力變送器、差壓變送器、壓力校驗儀和熱工信號校驗儀等。熱工儀表一旦出現故障，將會嚴重地影響水力發電廠的安全[1-2]。故對于熱工儀表的故障原因探討和檢修對策的研究成為當下水力發電廠刻不容緩的任務之一[3-5]。

本文首先對現階段熱工儀表的情況進行概述，然后分析其故障成因并給出相應的檢修對策，最后的出結論。

1熱工儀表概述

在水力發電的過程中測量參數主要有：壓力、流量、溫度和液位四種，故而通常將相應的熱工儀表分為溫度測量類儀表、流量測量類儀表、壓力測量類儀表和液位測量類儀表。熱工儀表在熱工控制系統中的主要作用是迅速而精準得反饋熱力系統的運行狀況，并將得到的數據傳輸到相應熱工控制系統，以備工作人員隨時查看，繼而保障水力電廠的正常運行。

近年來，隨著信息系統的日新月異，更新換代的熱工儀表擁有了更多智能化且更為實用的功能，比如異常報警、自查糾正等。在實際運行中，熱工儀表已經可以基本完全取代傳統的人工盯梢的模式，使得工作效率更加高效且準確率也相應提高。

2熱工儀表故障成因

2.1 溫度測量類儀表故障成因

溫度測量儀器主要由熱電偶、溫度計、水銀溫度計等組成。現階段的水力發電廠存在著測量環境相對復雜和對于測量結果的要求精度過高等問題。溫度測量儀器的工作原理是：由兩種不同材質的導體構成閉合的電路回路，當這兩種導體之間存在溫度差的時候，閉合的電路回路中將會有電流通過，熱電動勢就產生了。兩種不同材質的導體同為熱電極，溫度較高的熱電極被稱為工作端，溫度較低的熱電極被稱為為自由端，其中自由端通常保持著恒溫。

熱電極在實際運行過程中表現出相對穩定的性能，很少出現故障。通過調研可知，溫度測量類儀表故障的主要原因是補償導線的絕緣性降低。在實際生產運行中，補償導線由于沒有得到及時的檢修，使得其絕緣性降低，從而導致測量值跟真實的溫度狀況不符。

2.2 流量測量類儀表故障成因

流量測量方法和儀表的種類很多，? ?其分類方法大相徑庭。我們按照測量原理的不同可以將流量測量類儀表分為：容積式流量計、速度式流量計、靶式流量計、電磁流量計等。

在現階段水力電廠生產運行中，通常使用差壓式流量計，差壓式流量測試裝置的測試原理如圖1所示。差壓式流量測試裝置主要利用壓差，所以在測量中，如果所得的壓差數值較實際數值偏小，那么流量測量儀表顯示數值也會偏小，導致這種情況的原因主要有：導壓管沒有完全冷卻，平衡閥留有縫隙等。如果所得的壓差數值較實際數值偏大，那么流量測量儀表顯示數值也會偏大，導致這種情況的原因主要有：低壓側管路還留有空氣或者低壓側的管路留有縫隙導致空氣進入。

2.3 壓力測量類儀表故障成因

根據工作原理的不同，壓力測量儀表可分為以下幾種類型：液柱式、彈性式、負荷式和電測式等。其中，液柱式是在一根U形管中灌滿所需要的液體，這種液體與被測量的液體產生高度差，從而得到一個數值;彈性式則是利用在相同的壓力下不同形狀的彈性工作體會產生不同的壓力差來得到壓力數值;負荷式壓力表通常使用活塞式、浮球式等常見的壓力測試元件得到壓力測試數值;電測式壓力設備有很多金屬或者半導體的元件，利用他們進行信號的傳輸和轉換，能夠有效地將壓力數值通過電壓、電流信號或頻率信號等形式表現出來。

由于工作原理大相徑庭，其故障成因也不盡相同。例如液柱式壓力測量儀表的所需液體存放在玻璃管中，但是玻璃管易碎的特性不可控，導致液柱式壓力測量儀表故障的可能性大大提高;彈性式壓力測量儀器中的彈性工作體如果對壓力不耐受，將會導致整個測量儀器失效;負荷式壓力測量設備的元件在使用過程中磨損嚴重卻不易察覺，同樣也會導致數據失真;而電測試測量儀器設備中的金屬或者半導體的元件也對外界環境反應較為敏感，如水、空氣等，從而使得測量數據發生變化。

2.4 液位測量類儀表故障成因

在水力電廠實際運行中，液位測量類儀表的使用率和故障率最高，也是在安全生產過程中最值得關注的熱工測量類儀表，其工作原理如圖2所示。液位控制系統主要工作是控制水流，通過對出水或進水閥門的開度進行控制，但如果還需要控制水溫，那么則需要額外進行加熱功率來調節。如果液位控制系統的熱工儀表出現故障，液位將會波動，鍋爐運行也會受到一定程度的影響，整個水力發電的過程都將不可控。

導致液位測量儀器測量故障的成因有很多，主要故障集中于給水流量和出口流量。與此同時，水溫對液位測量儀器也有這較大的影響。

3熱工儀表的檢修對策

3.1 短路檢修

短路檢修使用導線將熱工儀表內部的元件進行短路處理，觀察熱工儀表所展現出來的狀態，進行檢修。根據所展現出來的異常情況確定故障的位置以及原因。從而方便工作人員對故障進行分析，確定故障位置并及時進行檢修。

3.2 信號檢修

信號檢修基于電路是循環的這一原理，對熱工儀表進行檢修。針對輸出端信號的質量分析，對故障發生的位置和成因進行分析。檢測過程中，主要表現在儀表指針的轉動情況，如果指針向一偏轉，那么表示傳輸線路出現故障;如果出現指針來回擺動的現象，則說明可能是由于接觸不良導致故障。

3.3 電壓檢修

電壓檢修原理是通過利用電壓對熱工儀表內部電壓進行檢測，觀察其元件與正常的電壓的差異，從而發現故障并進行檢修。其中，萬用表在實際運行中常常被用到，它可以對熱工儀器中的所有元件進行檢測，以便工作人員發現故障并對故障進行檢修。

3.4 電阻檢修

電阻檢修的工作原理是利用儀表對熱工儀表進行檢測，通過測量出的電阻值來確定熱工儀表的問題所在，并對其進行檢修。經過水力電廠實際的運行調研情況來看，使用電阻檢修方式可以有效判斷出元件和線路運行狀態，因此，水力電廠現在大力發展使用電阻檢測的方式來對熱工儀表進行故障檢測和維修。實際操作是，當電阻測量值跟實際有所差距時，就可以發現問題所在。與此同時，電阻檢測方式還可用于判斷熱工儀表的線路中是否存在線路短路等問題。

3.5 數碼管檢修

在水利電廠實際運行中，數碼管不亮是非常常見的故障。如果發現數碼管不亮的狀況，應該首先對電源輸入保險狀況進行檢查。如果是數碼管出現線路熔斷的情況，則需要請專業的工作人員立即更換熔斷的線路;如果數碼管的線路熔斷沒有出現問題，則立即檢查電源連接導線是否接觸正常， 以此來判斷顯示板引線是否處于閉合狀態，并且保證穩壓電路兩端有穩定的輸出電流。

3.6 人為措施

水力電廠新進熱工儀表設備時，應該嚴格把控儀器的使用環境，并提前對安裝人員進行培訓。正確的安裝熱工儀表設備是保障熱工儀表正常運行的第一步。熱工儀表終將為人所用，故對于工作人員和維修人員方面的把控也需要考慮在內。水力電廠中對熱工測量儀器的使用和檢修在設備的使用過程中是最重要部分，水力電廠應該制定完善的儀器儀表監測制度，規范人員使用設備明細以及維修設備明細。

4結束語

熱工儀表正常運行對于水力發電廠來說至關重要。對熱工儀表故障成因和檢修對策的研究和探討成為當下水力發電廠的研究熱點之一。本文從各種類型的熱工儀表出發，分析各種儀表工作原理和故障易發原因，針對故障提出檢測對策。希望對一線工作人員提出一些建議和思考。

參考文獻

[1] 魯曉帥.熱工儀表與自動化儀表檢修分析[J].機械化工，2020（16）： 155.

[2] 謝亮.熱工儀表與自動化儀表的檢修及校驗探討[J].冶金與材料，2019，39（2）：29-30.

[3] 馮城.探討熱工儀表的檢測和維護[J].電氣自動化，2019（36）：158.

[4] 梁文濤.熱工儀表自動化分析[J]. 冶金與材料，2019，29（2）：100-101.

[5] 馮敏華，余修武.水力發電廠的熱工儀表檢修及維護策略探討[J].通訊世界，2018（2）：163-164.

作者簡介

余健銘（1984-），男，貴州黔南州人;學歷：大專，職稱：助理工程師，現就職單位：惠水團坡發電廠，研究方向：水電。