Pt100熱阻測(cè)量回路引起溫度保護(hù)誤動(dòng)的分析及預(yù)防

趙冬冬，付浩

(華電能源股份有限公司哈爾濱第三發(fā)電廠，哈爾濱 150024)

0 引言

目前，火電廠的單機(jī)組容量越來(lái)越高，輔機(jī)設(shè)備種類也越來(lái)越多，而機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)乎到社會(huì)責(zé)任、經(jīng)濟(jì)效益、人身安全和設(shè)備安全。為使這些設(shè)備穩(wěn)定協(xié)調(diào)運(yùn)行，機(jī)組的溫度保護(hù)已成為保障機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。由于現(xiàn)在火電廠基本采用分散控制系統(tǒng)(DCS)，溫度的測(cè)量、報(bào)警以及溫度保護(hù)的動(dòng)作都是由計(jì)算機(jī)采集處理并輸出的，所以，只要妥善處理就地溫度元件的測(cè)量到保護(hù)動(dòng)作輸出的全部過程，找出其中的不足并加以改善，就能保證溫度保護(hù)正確動(dòng)作。

1 熱電阻測(cè)溫的變化規(guī)律

溫度量也是模擬量，即在時(shí)間上或數(shù)值上都是連續(xù)的物理量。熱電阻在工作時(shí)輸出的電阻信號(hào)就屬于模擬信號(hào)，因?yàn)樵谌魏吻闆r下被測(cè)溫度都不可能發(fā)生突跳，所以測(cè)得的電阻信號(hào)無(wú)論是在時(shí)間上還是在數(shù)量上都是連續(xù)的。該電阻信號(hào)在連續(xù)變化的過程中，任何一個(gè)取值都有具體的物理意義，即表示一個(gè)相應(yīng)的溫度，與數(shù)字量相比，電阻信號(hào)可以表示出電阻的大小、方向及變化的快慢?，F(xiàn)場(chǎng)使用的熱電阻通常為三線制熱電阻，其目的是消除線路電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

2 線路電阻變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響

若因虛接或其他原因而使三線制熱電阻任何一根或多根引線的線路電阻不正常時(shí)，對(duì)溫度的測(cè)量結(jié)果會(huì)產(chǎn)生極大影響。通過試驗(yàn)可以得知模擬測(cè)量線路虛接電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，試驗(yàn)可得出以下結(jié)果。

(1)在A線與控制系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的通道之間連接1個(gè)電阻箱，當(dāng)電阻箱阻值逐漸增加時(shí)，測(cè)量結(jié)果也逐漸增大。

(2)在B線與控制系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的通道之間連接1個(gè)電阻箱，當(dāng)電阻箱阻值逐漸增加時(shí)，測(cè)量結(jié)果基本不變。

(3)在C線與控制系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的通道之間連接1個(gè)電阻箱，當(dāng)電阻箱阻值逐漸增加時(shí)，測(cè)量結(jié)果逐漸減小。

其他控制系統(tǒng)通過試驗(yàn)也能得知溫度測(cè)量值與各引線電阻值對(duì)應(yīng)的規(guī)律。

在日常檢修過程中，此結(jié)論可以在熱電阻示值不正確時(shí)提供一個(gè)判斷與檢查的方向。

3 防止熱阻測(cè)溫回路保護(hù)誤動(dòng)的方法

由于溫度量是模擬量，所以需要經(jīng)過一定的時(shí)間才能從一個(gè)指示值上升或下降到另一個(gè)指示值，可以根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)來(lái)完善溫度保護(hù)的邏輯設(shè)計(jì)。

(1)采集溫度元件在測(cè)量溫度時(shí)的示值變化速率，利用在溫度變化過程中所有2個(gè)相鄰時(shí)刻之間的溫度差的最大值來(lái)作為判斷條件。如Pt100元件在從室溫到300 ℃的變化過程中，其中200 ℃階段以內(nèi)2個(gè)相鄰時(shí)刻之間的溫度差的最大值為15 ℃(Pt100元件溫度上升速率見表1)，將15 ℃作為標(biāo)準(zhǔn)，凡是溫度變化速率大于15 ℃的都要剔除。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)元件在似接非接和時(shí)斷時(shí)續(xù)的情況下，2個(gè)相鄰時(shí)刻之間的溫度差一般都超出15 ℃，因此利用這種方法可以防止保護(hù)的誤動(dòng)。經(jīng)過進(jìn)一步分析，在溫度保護(hù)動(dòng)作值的基礎(chǔ)上再加上15×2+10=40 (℃)來(lái)作為禁止保護(hù)動(dòng)作的定值。例如給水泵跳閘定值為80 ℃，加上40 ℃以后為120 ℃，將120 ℃爐中，元件組態(tài)量程為0～200 ℃。

表1 Pt100元件溫度上升速率試驗(yàn)

作為禁止跳閘定值，即溫度指示在120 ℃以上時(shí)跳閘指令就不再發(fā)出。根據(jù)溫度變化的特點(diǎn)，當(dāng)給水泵體某處過熱時(shí)，相應(yīng)部位的溫度會(huì)急速上升，溫度元件的示值也會(huì)上升，當(dāng)溫度上升到跳閘值時(shí)再延續(xù)2 s后，溫度示值仍不會(huì)超出40 ℃，也就是說(shuō)，當(dāng)溫度示值還沒有達(dá)到120 ℃時(shí)，給水泵已經(jīng)跳閘了，跳閘后的禁止跳閘指令已經(jīng)沒有意義，但由于元件接觸不良而引起的示值擺動(dòng)往往會(huì)超出120 ℃，因此，此方法是防止保護(hù)誤動(dòng)的有效措施之一。

綜上所述，在溫度保護(hù)判斷邏輯中加上以上2個(gè)方面的判斷條件，極大地改善了防止保護(hù)誤動(dòng)的功能。

(2)實(shí)際工作中曾出現(xiàn)元件溫度指示數(shù)值變化的現(xiàn)象。某元件溫度指示數(shù)值一直非常穩(wěn)定、準(zhǔn)確，但在某一時(shí)刻突然上升或下降，變化之后又迅速恢復(fù)穩(wěn)定，此時(shí)已不同于原指示值。這種隱患不易被察覺，危害極大。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是溫度測(cè)量線路存在只松不動(dòng)的地方，使A線接觸電阻突然增大，并且這個(gè)接觸電阻非常穩(wěn)定，不存在接觸電阻忽大忽小的現(xiàn)象，所以溫度指示值會(huì)突變完之后又恢復(fù)穩(wěn)定。同理，C線接觸電阻大可造成溫度指示值下降。以往故障大多是由于溫度元件或線路的故障而引起溫度指示不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致指示數(shù)值忽大忽小，始終不能準(zhǔn)確指示被測(cè)量數(shù)值。

對(duì)于這種現(xiàn)象，之前的判斷條件只能判斷到溫度突升或突降的那一瞬間，同時(shí)能夠?qū)⑵淦帘?，但在隨后的穩(wěn)定指示階段就無(wú)據(jù)可循。由于給水泵溫度跳閘值與禁止跳閘值的差最大為40 ℃，如果這種突變之后的指示值正好超過給水泵溫度跳閘值，同時(shí)還在禁止跳閘值以下，就很難阻止給水泵因保護(hù)誤動(dòng)而跳閘。

針對(duì)此現(xiàn)象，只要對(duì)溫度示值突變的那一刻進(jìn)行多項(xiàng)綜合處理即可避免溫度保護(hù)誤動(dòng)的發(fā)生。通過溫度變化速率的判斷來(lái)捕捉溫度突變時(shí)刻，同時(shí)提示工作人員注意并人為參與判斷，根據(jù)判斷結(jié)果采取進(jìn)一步措施，如果為真可進(jìn)行相關(guān)處理，如果為假就繼續(xù)保持設(shè)備運(yùn)行，并通知相關(guān)人員處理。在此期間保護(hù)已經(jīng)自動(dòng)屏蔽，待問題處理完畢后再恢復(fù)溫度保護(hù)。

(3)DCS中質(zhì)量檢測(cè)功能也可以在溫度保護(hù)判斷中使用，為加強(qiáng)防止保護(hù)誤動(dòng)提供判斷依據(jù)。

4 結(jié)論

通過試驗(yàn)分析可知，在以Pt100熱電阻為一次元件的溫度保護(hù)回路中，通過采取以上措施可有效避免溫度保護(hù)誤動(dòng)，為設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保障。