電廠熱控保護誤動拒動原因分析和有效對策

國能錦界能源有限責任公司 任浩波

1 引言

隨著社會的發展和經濟的快速增長，電力需求量不斷增加，而能源的短缺和環保問題也日益凸顯。因此，電力行業在能源轉型的背景下，面臨著越來越嚴峻的挑戰。為了滿足國家和社會對電力的需求，電廠需要保證其設備和系統的安全穩定運行，以確保電力供應的連續性和可靠性。然而，電廠設備的復雜性和工作環境的惡劣性導致了熱控保護系統容易出現誤動或拒動的問題。在電廠中，熱控保護系統是保證發電機組安全穩定運行的關鍵部分。通過監測發電機組的溫度、壓力等參數，并及時采取措施來控制溫度和保護設備。然而，由于熱控保護系統設備的特殊性和環境的變化，熱控保護系統容易出現誤動或拒動的問題，導致設備的運行效率和安全性受到影響。這種情況不僅會影響電廠的生產效率和經濟效益，還會危及工作人員的生命安全。

2 設備介紹

電廠熱控保護系統是保證發電機組安全穩定運行的關鍵部分，其設備的性能和可靠性直接影響到電廠的運行效率和安全性。在電廠中，熱控保護系統包括溫度傳感器、閥門和控制系統等設備，下面將對這些設備進行詳細介紹。

2.1 溫度傳感器

溫度傳感器在電廠熱控保護系統中扮演著至關重要的角色。通過監測發電機組的溫度，可以及時采取措施控制發電機組的溫度，以保證設備的安全穩定運行。常用的溫度傳感器主要有熱電偶、熱敏電阻和紅外線測溫儀等。熱電偶是一種接觸式溫度傳感器，其測量原理基于熱電效應。由兩種不同的金屬導線連接組成，連接處稱為熱電偶的冷端和熱端。當熱端接觸到被測物體時，因為溫差的存在，產生熱電勢差，從而產生電信號。熱電偶具有響應速度快、精度高的特點，廣泛應用于發電機組的溫度測量。熱敏電阻是一種接觸式溫度傳感器，其測量原理基于熱敏效應。作為一種特殊材料制成的電阻器，其電阻值隨著溫度的變化而變化。通過對熱敏電阻的電阻值進行測量，可以確定被測物體的溫度。熱敏電阻具有精度高、響應速度快的特點，在電廠中應用廣泛。紅外線測溫儀是一種非接觸式溫度傳感器，其測量原理基于物體的紅外輻射能量。當物體的溫度升高時，會產生紅外線輻射。紅外線測溫儀通過檢測物體發射的紅外線輻射來確定物體的溫度，無須接觸被測物體，具有響應速度快、精度高、使用方便等特點，在電廠中，常用于測量高溫區域的溫度。不同類型的熱控溫度傳感器詳見表1。

表1 不同類型的熱控溫度傳感器

2.2 閥門

閥門是熱控保護系統中用于控制冷卻水流量和溫度的關鍵設備。電廠中一般采用的閥門有調節閥和截止閥兩種類型。調節閥是一種可以調整水流量的閥門，通過調節閥門的開度來控制水流量和溫度，以保持發電機組的穩定運行。截止閥則是一種用于截斷水流的閥門，一般用于緊急情況下的停機和維修。

2.3 控制系統

控制系統是熱控保護系統的核心部分，主要用于對熱控保護系統進行監控和控制。在電廠中，常用的控制系統有PLC（可編程控制器）和DCS（分布式控制系統）等。控制系統可以對溫度傳感器讀數進行處理，并根據控制策略來控制閥門的開度，以保持發電機組的溫度在安全范圍內。此外，控制系統還可以對熱控保護系統進行狀態監測和故障診斷，及時發現和處理熱控保護系統的故障和異常情況。

3 誤動拒動原因分析

3.1 溫度傳感器讀數不準確

溫度傳感器的讀數準確性直接關系到熱控保護系統的性能和可靠性。如果溫度傳感器的讀數不準確，就會導致熱控保護系統誤判或誤報發電機組的實際溫度，進而影響熱控保護系統的控制效果和安全性。因此，溫度傳感器的準確性是熱控保護系統中最基本和關鍵的要求之一。溫度傳感器讀數不準確的原因可能有多種，一方面是傳感器本身的質量問題。如果傳感器制造質量不過關或者安裝不當，就會影響傳感器的準確性。另一方面是由于環境因素導致傳感器讀數不穩定，如高溫環境下，傳感器材質可能會發生膨脹變形，影響傳感器的讀數準確性。此外，傳感器也容易受到振動、腐蝕等因素的影響，導致讀數不穩定[1]。

3.2 控制系統故障

控制系統是熱控保護系統的核心部分，其穩定性和可靠性對熱控保護系統的運行效果和安全性具有重要影響。如果控制系統出現故障，就可能導致熱控保護系統誤動或拒動，從而影響發電機組的運行效率和安全性。控制系統故障的原因可能是多種多樣的。有控制器本身的質量問題，控制器是熱控保護系統的核心部件之一，如果控制器制造質量不過關或者設計不合理，就會影響控制系統的穩定性和可靠性。還有軟件編程錯誤，控制系統的軟件編程質量對其性能和穩定性具有重要影響。如果軟件編程存在錯誤，就可能導致控制系統誤動或拒動。此外電氣故障，控制系統中的電氣元件可能會出現故障，如電路短路、電容器老化等，導致控制系統工作不穩定或出現故障。還可能涉及通信故障，熱控保護系統中可能涉及多個設備之間的通信，如溫度傳感器與控制器之間的通信等[2]。如果通信故障，就可能導致控制系統誤動或拒動。

3.3 閥門和執行器問題

閥門和執行器是熱控保護系統中用于控制冷卻水流量和溫度的重要設備，其性能和可靠性直接影響到熱控保護系統的效果和安全性。如果閥門或執行器出現故障，就可能導致熱控保護系統誤動或拒動，從而影響發電機組的運行效率和安全性。閥門和執行器故障的原因可能是多種多樣的，主要包括以下幾個方面：材料老化[3]。長時間使用會導致閥門和執行器內部材料老化，從而影響其性能和可靠性。使用不當。如果操作人員對閥門和執行器的使用方法不熟悉，或使用不當，如在超出設備規定范圍內使用，就可能導致設備故障。粉塵和腐蝕。閥門和執行器所處的環境惡劣，易受粉塵和腐蝕的影響，從而影響其性能和可靠性[4]。

3.4 電廠環境的變化

電廠環境的變化（如溫度、濕度等）是導致熱控保護系統誤動或拒動的另一個重要原因。電廠環境的變化可能會對熱控保護系統的讀數和控制效果產生不良影響，從而導致熱控保護系統誤動或拒動。主要是這幾個方面，溫度變化：電廠環境中溫度的變化會直接影響熱控保護系統的溫度讀數和控制效果。如果環境溫度升高，發電機組的溫度也會升高，但熱控保護系統可能由于誤差或不穩定性而顯示不準確的溫度，從而導致熱控保護系統誤動或拒動[5]。濕度變化：濕度的變化會影響熱控保護系統中的電子元件，從而影響熱控保護系統的性能和可靠性。如高濕度可能導致電子元件生銹和腐蝕，影響熱控保護系統的正常運行。其他環境因素。除了溫度和濕度，其他環境因素如電磁場干擾、塵土、噪聲等也可能影響熱控保護系統的性能和可靠性，從而導致熱控保護系統誤動或拒動。

熱控保護系統誤動或拒動的原因可能是多方面的，需要綜合考慮各種因素。針對這些問題，需要進行進一步分析和研究，以采取有效的對策來解決。

4 改進對策

4.1 溫度傳感器維護

選用高精度的溫度傳感器，傳感器的準確性與其精度有關，因此可以選用精度更高的傳感器來提高其準確性。對傳感器進行定期維護和校準，定期對傳感器進行維護和校準，以確保其讀數準確性。在傳感器安裝位置考慮環境因素，在選擇傳感器安裝位置時，要考慮環境因素對傳感器的影響，盡可能避免影響傳感器的讀數準確性。對傳感器的安裝過程進行規范化管理，在傳感器的安裝過程中，要按照規范化的管理程序進行，確保傳感器安裝到位，不會受到振動等因素的影響。對傳感器進行防腐處理，在環境較為惡劣的情況下，可以對傳感器進行防腐處理，以延長傳感器的使用壽命并保證其準確性。總之，對溫度傳感器進行維護、校準和管理，可以保證其讀數準確性和穩定性，從而提高熱控保護系統的控制效果和安全性。

4.2 控制系統維護

選用質量可靠的控制器，盡量避免因控制器本身問題導致控制系統故障。對控制系統進行定期維護和檢修，定期對控制系統進行維護和檢修，發現并解決可能存在的問題，以確保控制系統的穩定性和可靠性。企業所在電廠熱控控制系統PLC 算法換作PID 控制算法更有利于控制維護。該算法中，自適應PID 控制算法通過自適應調整PID 參數，提高控制系統的響應速度和穩定性，減小了超調現象、調節時間和穩態誤差等問題。自適應PID 控制算法流程改進代碼表示為：

# 自適應PID 控制算法

def adaptive_pid_control(temperature，setpoint，Kp，Ki，Kd，integral，last_error，dt，alpha，beta，gamma):

# 計算誤差

error=setpoint - temperature

# 計算比例項

proportional=Kp ＊ error

# 計算積分項

integral+=Ki ＊ error ＊ dt

# 計算微分項

derivative=Kd ＊ (error - last_error) / dt

# 計算控制輸出

output=proportional+integral+derivative

# 更新參數

Kp+=alpha ＊ error

Ki+=beta ＊ error ＊ dt

Kd+=gamma ＊ (error - last_error) / dt

# 保存誤差

last_error=error

return output，Kp，Ki，Kd，last_error

4.3 閥門與執行器維護

對設備進行定期檢查和維護，定期檢查閥門和執行器的磨損情況，并進行維護和更換。增強操作人員的培訓，加強操作人員的培訓，提高其對閥門和執行器的使用方法的熟悉度和操作技能。提高設備的耐腐蝕能力，采用耐腐蝕材料制造閥門和執行器，或在設備表面涂上防腐蝕涂層，從而延長設備的使用壽命。對設備進行及時維護和更換，發現設備存在故障或者已經過時，及時進行維護和更換，以確保設備的正常運行。閥門和執行器故障是導致熱控保護系統誤動或拒動的主要原因之一，需要采取相應的預防和解決措施。通過加強設備的維護和更換，提高操作人員的培訓水平，增強設備的耐腐蝕能力等手段，可以有效地預防和解決閥門和執行器故障問題。

4.4 電廠環境變化

針對電廠環境變化引起的誤動或拒動問題，可以采取以下措施來預防和解決：對環境變化進行監測。通過安裝環境監測系統，及時監測電廠環境的變化情況，提前預警并及時處理可能導致誤動或拒動的問題。采用抗干擾能力強的設備，選擇具有抗干擾能力強的熱控保護設備，能夠更好地適應電廠環境的變化，降低誤動或拒動的風險。增強設備的防護能力，采用防護措施如遮蓋、封閉、隔離等，防止環境因素對熱控保護系統的影響。提高設備的穩定性和可靠性，選擇具有較高穩定性和可靠性的熱控保護設備，可以降低環境因素對熱控保護系統的影響，從而從根本上避免誤動或拒動的發生。此外，定期檢查和維護設備，保證其正常工作，也是防止誤動或拒動問題的重要措施。

5 結語

本文通過對所在國企的電廠熱控保護誤動拒動的常見原因進行分析，排查了各個流程可能的問題所在。并針對性地提出了具有建設性的維護方案，應該采取綜合措施，從傳感器的質量開始，到控制系統和操作人員等多個方面，需要進行排查，這樣才能找到真正的原因并能及時糾正。從而提高電廠熱控保護的可靠性和穩定性，確保電廠的正常運行和安全生產。