電力系統中熱工儀表自動化安裝及運行微探

中電裝備山東電子有限公司 王 林

熱工自動化技術已在火電廠中廣泛應用,利用安裝系統、自動化儀表和相關監(jiān)測設備對電廠發(fā)電工作進行自動化的監(jiān)控與管理，并進行一定程度的自動化調控，可在確保電廠安全、穩(wěn)定運行的同時提升相關管理工作的效率。具體而言，電力系統熱工儀表自動化是指電廠借助自動控制系統實現熱工儀表的自動化測量及信息化處理等工作，電廠應用熱工儀表構件自動控制管理系統[1]，首先能使電廠運行時進行自動調節(jié)，是其安全運行的基礎，也是保證機組安全使用的基礎，通過儀表的自動調節(jié)、控制功能更好的保持穩(wěn)定的自適應狀態(tài)；其次，熱工儀表自動化是實現控制系統全面自動化檢測的前提，熱工儀表能很好的發(fā)揮電廠生產監(jiān)控功能，通過檢查、測量各類生產參數，從而反應各設備的生產情況，根據溫度、電壓等數據監(jiān)測生產機組的運行情況和儀器故障。

另外，熱工儀表自動化還是實現系統自動保護、順序控制的重要前提，若監(jiān)測熱工參數超過標準數值或無法滿足生產需求，即會通過保護系統發(fā)出警報，提醒管理者及時采取必要防范措施。可見熱工儀表自動運行對于提高電廠生產的安全性、經濟性和管理水平，實現電廠科學管理、精確管控均具有重要意義。但實際中熱工儀表的安裝環(huán)境較為苛刻，存在諸多技術難題，后期運行過程中的檢修、維護也尚存許多疑難雜癥，影響著熱工儀表自動化運行的質量[2]。而自動新技術已成為電力系統中熱工儀表發(fā)展的重點方向和必然趨勢，因此需對熱工儀表自動化安裝及運行進行深入、全面的探討，以改善熱工儀表自動化安裝技術和其運行期間的檢修、維護等工作，助力電力行業(yè)更好發(fā)展。

1 電力系統熱工儀表自動化安裝技術微探

1.1 安裝及運輸基本要求

熱工儀表表盤及相關線路鋪設是熱工儀表自動化安裝的重要工作[3]，也是整個自動化控制系統的重要組成，一般有一些基礎的安裝要求：相關土建設施施工完成、質檢合格后，即可著手安裝熱工儀表盤，安裝過程中應采取保護措施，避免儀表盤損壞；在前期的儀表盤裝卸及運輸過程中應選用合適的包裝箱，采取合適的保護材料，避免表盤因車輛顛簸等情況被擦傷或出現性能損壞；表盤到達施工現場后，按采購內容和相關技術要求全面檢查設備，包括表盤有無損壞、設備數量是否對等等內容；表盤安裝時需在地面采取鋪設橡皮墊等措施，避免表盤與地面直接作用出現損壞，或用叉車等將表盤運輸至具體安裝地點；若表盤電纜安裝需挖孔洞，應在表盤安裝或線纜鋪設完成后立即封堵空洞，避免灰塵等影響設備及管線的安裝質量；儀表安裝完成后應及時接通所連接的加熱器電源開始干燥處理，由專人制定和完成后續(xù)定期檢查、維護等工作。

1.2 儀表安裝技術要點

儀表設備底座安裝時[4]，應根據具體設計圖紙技術規(guī)范，結合實際安裝的尺寸環(huán)境下料制作尺寸適宜的儀表盤底座。一般儀表盤底座每米的直線長度偏差不得大于1mm，若采用鋼底座且長度大于5m，則全長最大偏差應控制在5mm 以內。當二次抹面施工完成后即可開始安裝底座，安裝施工時應注意底座表面高于地平面，高出幅度應不大于20mm，安裝完成后對底座進行加固并使底座頂面處于水平狀態(tài)，控制頂面傾斜度小于1%，整體的水平高控制在3m 以內。

正式安裝儀表盤前需對儀表盤進行檢查，如查看盤面尺寸、型號、規(guī)格即是否平整、是否有漆層破損等情況，保證其性能符合設計要求。立盤時可在底座上加裝厚度合適的橡皮墊后安裝儀表盤，用于連接的螺栓、螺母、墊片等材料應采取防銹處理。另外，任何安裝過程均不得在熱工儀表盤內部進行焊接等施工，應控制儀表盤安裝后其正面邊線偏斜度在合理范圍內，若表盤間有5處以上連接部位，則應控制盤正面的平面度的偏差在5mm 以內，且控制各表盤連接縫在2mm 以內，然后按照要求開展接地施工。

1.3 管路敷設、配線安裝技術要點

各類管路、配線的安裝也影響熱工自動化儀表安裝及運行的質量，因此將其納入熱工儀表自動化安裝要點之一，主要涉及氣源、測量、機械等類型的管路敷設工作。管路敷設需符合熱工自動化運行具體要求，針對管路方向和安裝要求敷設相應管路，有就地安裝、遠程安裝兩種方式，可根據實際操作需求、操作難度選擇難度適合、經濟性較強的方式，以保證熱工儀表管路的敷設質量、效率及經濟性符合施工要求。另外，為方便進行儀表運行期間的維護保養(yǎng)工作，管線敷設時應在依據整體設計的同時盡量選擇適宜的地位置，保證熱工儀表遠離干擾源、磁場源，以避免外部因素干擾管路敷設或儀表運行。

在儀表管路敷設施工前需清理導管內部并臨時封閉兩端。儀表管敷設時需結合現場情況開展二次施工設計，確保管路鋪設、安裝能夠順利進行。若設計圖未明確標明管路敷設的位置，可遵循路徑最短、易維護等原則結合現場情況敷設。此外，導管不允許安裝在容受機械損傷或振動幅度大或可能受到腐蝕的位置。若以水平方式敷設管路，應控制普通管路坡度大于1:100、控制差壓管路坡度大于1:12，并根據設計要求于管路最高或最低點安裝排水排汽閥門。施工完成后核對導管尺寸、全面檢查其外觀有無損壞，應在兩端設置標志牌，標明管線名稱、編號及用途等施工內容。

1.4 管路吹掃、儀表調試

電力系統熱工自動化建設中，管路吹掃、儀表調試的質量會影響熱工儀表后續(xù)的安裝與運行。為避免造成管路、儀表的數據失真等問題，保證電力系統運行安全，需根據系統數據的設置及熱工儀表管路敷設的具體標準合理調試熱工儀表，保證管路通暢、穩(wěn)定運行，避免因外部環(huán)境或單個設備的問題干擾聯動設備，對電力系統造成嚴重干擾。首先應根據設計要求進行熱工儀表的單體調試工作，根據系統建設和熱工系統運行的要求進行管路吹掃工作，然后依據實際工程需求，借助檢測設備和合理的校驗方案二次聯校熱工儀表，通過檢查儀表相關數據，檢測各儀表的運行質量和自動化熱工系統聯鎖回路的情況及預警示等功能的實現狀況，保證熱工儀表自動化系統的運行質量符合相關需求。

2 取源部件安裝及檢測技術要點

2.1 流量檢測

流量取源部件在安裝前需對節(jié)流件外觀、節(jié)流孔直徑等進行檢查及相關記錄，保證這些參數符合國家規(guī)定及項目設計標準[5]。管道沖掃合格后，在管道內安裝節(jié)流件，應確保節(jié)流件前端與管道軸線垂直且控制傾斜度在±10mm 以內。熱工儀表安裝時都需要進行檢測，其中流量儀表的檢測最難，儀表安裝位置和管路設置等因素都將影響流量測量準確度，孔板方向或介質流向的方向未核實，或經流量計安裝反向都將影響檢測結果。因此要求技術人員熟練掌握儀表測量原理，安裝均速管流量計時應保證其安裝位置寬度與管內徑相同，安裝渦流流量計時應用蒸汽式流量計水平安放，排空流量壓差裝置盒內空氣并檢查密封。

2.2 壓力檢測

應在測溫元件的前方安裝壓力取源部件，可在直線段的管道內選擇壓力測點，不得在存在渦流的位置安裝，避免渦流影響壓力取源部件的功能[6]。風壓取壓孔直徑應與取壓裝置外徑一致以防止取壓孔堵塞，并加裝管接頭。壓力部件安裝時應控制其端部在主設備或管道內壁以內。導致壓力誤差的原因較多，如儀表安放位置錯誤、系統誤差等原因。為減少出現壓力測量誤差的幾率，應保證取壓口位置、導管位置、儀表位置均正確安裝，取壓口應避免在管道彎曲、管道分叉處安裝，儀表校準區(qū)應避開障礙物，取壓口最好安裝工藝流程的位置安防，水平導管傾斜度應根據被測介質性質確定，如介質為氣體導管應向上傾斜，若為液體導管應向下傾斜。

2.3 溫度檢測

溫度取源部件安裝時，應避免安裝在管道死角、設備死角等位置，避免安裝在容易受沖擊或振動幅度較的位置；若安裝在隱蔽位置應引出接線端，以便于后續(xù)的檢修工作，安裝時保持元件水平，若插入深度大于1m 應采取相應措施防止套管出現彎曲等情況。檢測發(fā)電機等設備的溫度元件時，應徹底分析熱電阻、電偶等元件管道的內外徑及管道厚度。進行校驗前，應用游標卡尺檢查元件電極位置是否平直、電極表面有無裂痕及焊接口是否牢固、有無氣孔、夾渣等情況，然后根據電偶絲的材料和直徑決定鑒定點溫度，一般設置400℃、600℃、700℃三個鑒定點。校驗結束及時切斷電源。另外一些熱工儀表需進行液位校驗，應在保證溫度、壓力、流量等關鍵檢測變量的基礎上校驗儀表燃料進料量和蒸汽出口流量等數據，可采用數據推算等方法手動調節(jié)儀表液位參數直至其趨于穩(wěn)定。

3 電力系統熱工儀表運行期間的檢修及維護探究

熱工儀表的檢修、維護工作是電力企業(yè)生產運行管理中較重要的內容，對于生產線而言，科學檢修儀表能最大限度提升生產線運行效果，為生產線正常運行提供基本保障。一般由專業(yè)檢修技術人員及團隊科學規(guī)劃生產線熱工儀表的處理方案及具體檢修技術，實踐表明，只有采取科學、合理的檢修技術及維護管理工作，才能真正提升儀表的應用效率，提升企業(yè)生產效率和質量。

3.1 熱工儀表常見故障分析

數碼管故障。熱工儀表經常出現數碼管故障，基于數碼管對于儀表控制的重要性，應及時處理熱工儀表數碼管故障以保證儀表控制運行工作正常進行，保證熱工儀表檢測的準確性。處理熱工儀表數碼管故障一般從明亮程度開始著手故障分析和診斷工作；儀表顯示故障。若熱工儀表存在信號顯示等故障，可能導致儀表顯示的信號與實際數據存在偏差，因此若未能準確判斷和處理將影響故障診斷的效果，持續(xù)的降低后續(xù)熱工儀表監(jiān)測工作的準確性。常見的信號顯示故障有信號差異、不能進行信號調節(jié)或接收等形式，導致儀表不能與系統設備形成完整鏈路。

輸出、輸入信號故障。這兩種信號故障也較為常見，輸出故障主要表現為儀表信號出現跳字等問題，影響了信號輸出的結果及后續(xù)信號生成和控制等工作。一些企業(yè)在應用熱工儀表建設自動化控制系統時，很容易忽略儀表輸出信號故障問題，不利于熱工儀表運行中的檢修維護處置工作。輸入信號的故障主要表現為信號輸入控制偏差等形式，將影響整個自動化系統的檢測工作及相關儀表檢修工作。通常情況下，若熱工儀表的信號輸入故障是因保險絲故障等問題引起的，如保險絲處置不當使設備實際運行效果與控制指令產生差異。

3.2 熱工儀表檢修方法

觀察法。需結合儀表檢修需求檢修元件的接觸情況，該方法以肉眼直觀判斷為基礎，分析各元件接觸狀況、導線走向及設備運行狀況，是熱工儀表檢修處理中的基礎性技術，只用于簡單的故障診斷；電壓法。該方法較為常用，主要以檢測熱工儀器的電壓波變化做為診斷基礎分析設備故障，常采用的設備有萬能表，通過與其他故障診斷技術結合查明元器件具體的故障所在，如在儀表中接入萬能表，若信號燈不亮則表明電源狀況不良，需按儀表的故障處理要求修理。

敲擊法。以敲擊為主分析熱電儀表內部接觸不良等故障，如熱工儀表內部存在漏焊等問題，通過故障檢測發(fā)現儀表內部電源指示不明確，影響其他診斷技術的事實，可利用敲擊法處理，若熱工儀表存有水霧也可敲擊排除水霧；信號法。該處理技術對儀表的故障控制有較大影響，因此只適應于可轉變儀表診斷方法等情況下，借助設備檢測儀器信號的傳輸情況及信號波動情況，以判斷儀器信號輸入、輸出的具體狀況，評估信號傳輸及控制的效果。處理時需結合熱工儀表指針的變化判斷信號波動情況，調整信號控制方式。

電阻法。以電阻控制為基礎，分析儀表故障、控制儀表電阻傳輸的效果，若儀表診斷時需調整不同的電阻控制頻率，對應元器件阻值會有偏差，因此需要改進電阻控制方法；短路法。利用設備檢測熱工儀表的短路情況，根據顯示結果判斷短路位置，排查短路原因以查明儀表具體故障，若元器件損壞需按照儀表診斷處理要求更換儀表中故障的元件。

3.3 熱工儀表檢修措施

在熱工儀表的檢修處置工作中處理數碼管故障最重要，需以合適的診斷技術，分析儀表具體故障，檢查數碼管電源狀態(tài)，判斷電源是否有接觸不良等問題，然后檢測數碼管電源兩端穩(wěn)定性，并借助儀表信號判斷故障情況對儀表信號進行SV 輸出分析，若顯示信號不明確，應借助A/D 轉換器進一步判斷儀器信號轉換效果，實施信號控制；信號調節(jié)應根據系統要求做出科學控制、合理調控，保障信號調節(jié)符合儀表檢修的需求。檢測信號輸入、輸出故障可以電阻法為基礎技術，以過載檢查為主要分析手段判斷信號故障的具體原因。

3.4 熱工儀表運行維護與管理

首先，應在熱工儀表日常運行時加強熱工儀器的檢修與管理工作，安排專業(yè)人員進行定期的設備巡檢工作，要求其認真觀察、準確記錄巡檢時儀表的參數，一旦發(fā)現部件損壞或參數異常等情況，及時匯報給維護人員；維護人員要依照維修規(guī)范、標準開展維修工作，并定期進行儀表保養(yǎng)，檢查和保養(yǎng)易出故障的儀器。

其次，應及時更新信息化的檢修記錄，為電廠熱工自動化系統的管理提供準確的數據，為后續(xù)的維護及管理工作提供依據。因此在巡檢、維護等工作后，相關人員應及時、全面、詳細、準確錄入和更新檢修數據。通過檢修數據及時推斷異常數據，從而給維護人員更多的處理時間，制定更合理維護方案。

最后，強化儀表環(huán)境溫度等方面管理，根據熱工儀表自身運行的環(huán)境要求進行環(huán)境管理。熱工設備在長期運行后其所處環(huán)境溫度較高，可能對儀表產生損壞，因此需強化儀器環(huán)境溫度的管理，室外鍋爐表易凍住，需做好儀器的保溫工作，對不宜移位的設備應盡量避開熱源，保證儀表處在相對穩(wěn)定的環(huán)境中。另外還應根據設備環(huán)境需求進行適應性技術改造，如采取加裝保溫箱、氣動除塵器、防塵罩等措施，降低環(huán)境因素對儀表性能的影響。

綜上，電力資源是人們日常生活、生產不可或缺的資源，電力生產環(huán)節(jié)的安全穩(wěn)定性也受到廣泛重視?；痣姀S作為我國主要的發(fā)電場所正廣泛應用熱工自動化技術，熱工儀表作為火電廠熱工自動化系統中的重要設備，其安裝技術和運行管理的質量將影響到這些熱工儀表自動化工作的質量。因此需相關管理人員及技術人員熟練掌握各類熱工儀表的安裝技術、檢修及維護技術，合理的安裝、調試熱工儀表，準確的設置儀表參數，及時的排除儀表故障，為電力系統安全穩(wěn)定運行奠定堅實基礎。