电厂热工自动化系统检修常见问题分析及处理

罗云

摘 要：电厂热工自动化系统检修水平直接关系到机组的安全、稳定运行。随着热工自动化系统的快速发展，相应的检修规程出现了新的内容，而电厂的实际检修工作却达不到《火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程》要求。通过分析电厂热工自动化系统检修中常见的问题，提出了相应的处理方法，希望各电厂能够对热工自动化系统检修工作予以足够的重视，切实提高检修水平。

关键词：电厂；热工自动化系统；热控设备；关闭时间

中图分类号：TM621.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.147

热工自动化系统主要由分散控制系统、可编程控制系统、单元仪表和执行机构组成。它是整个发电系统的基本构成部分，对发电系统的正常运行起着关键性作用。但调查发现，很多电厂没有按照《火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程》（DL/T 774—2004）（下简称《规程》）标准要求执行，比如对于需要使用测试仪器才能进行的设备和功能检修，电厂没有使用相关仪器检修，从而不能获得重要的性能参数。如果这些性能参数不合格，会造成机组故障停机，给机组的运行带来安全隐患。而出现这种现象的根本原因是电厂对检修的必要性认识不够。笔者认为，检修是非常必要的，主要原因有以下三点：①《规程》的内容是经过长期实践总结出来的，是行业公认的；②热控设备基本都是电子产品，有些设备的工作环境极其恶劣，而随着设备的老化，其性能逐渐降低；③由于热控设备的控制对象在不断变化，因此需要定期检修，以确保控制效果能达到规范要求。

1 阀门关闭时间问题和处理方法

《规程》要求进行关闭时间测试的阀门包括汽轮机（包括主机和给水泵汽轮机）阀门和抽汽逆止门。该项检测属于常规检修项目。由于关闭时间一般在100～500 ms之间，因此，测试结果要求精确到毫秒级。有些电厂将阀门的行程开关量临时接入SOE系统，以此来测试关闭时间，这种做法是不科学的。这是因为在调整到距离全关（或全开）约15%的开度时，行程开关就开始动作。因此，以测量行程开关的动作时间差来计算阀门的关闭时间，测量结果偏差较大。

在实际的汽轮机阀门关闭时间测试中发现，某类型汽轮机的阀门关闭时间一般都会超出《规程》几十毫秒。由于设备厂家没法通过改造阀门机构来缩短关闭时间，因此对上述问题基本置之不理。笔者在对控制回路的动作时间进行研究后发现，对于阀门关闭时间超出《规程》几十毫秒这一问题，还是有办法解决的。笔者通过测试各种型号的继电器动作时间发现，220 VDC普通继电器的动作时间为70～80 ms，而快速继电器的动作时间仅为9～10 ms，因此在阀门控制回路中，如果将普通继电器替换为快速继电器，那么上述问题就迎刃而解了。

2 SOE系统时间分辨率问题和处理方法

《规程》要求DCS系统中SOE系统的时间分辨率为1 ms。通过对国内外各种DCS系统进行测试发现，某些DCS系统存在SOE系统时间分辨率超标问题，特别是国内的DCS系统，其SOE系统的时间分辨率甚至达到10 ms以上。在机组故障跳闸后，上述超标的SOE系统时间分辨率记录是没有分析价值的，因而SOE系统也就失去了存在的意义。因此，新建机组在投产前必须进行SOE系统时间分辨率测试，如果测试结果不合格，就可以及时督促厂家完善。如果过了保质期再完善，厂家就不积极了。此外，对于投产一段时间的旧机组，如果SOE系统时间分辨率仅为几毫秒，那么由以前的事故分析得出的结论就有可能是错误的。

3 热控设备电源的切换测试

DCS系统机柜、计算机和自备不间断电源（UPS）供电电源切换时间的测试是热工自动化系统的常规检修项目。《规程》要求电源的切换时间少于5 ms，以确保电源故障时设备能正常工作。但据实际调查，很多电厂并没有进行该项测试或者测试时操作不规范，比如依据设备是否需要重启来判断切换是否正常，并没有测试具体时间。这种方法虽然比不测试好些，但不科学。如果切换时间正好处于临界时间，就存在不确定的情况，出现测试正常而实际发生故障时切换不成功的现象。因此，建议按《规程》方法测试具体切换时间。

对于DCS系统的计算机电源，有些电厂的切换时间不满足“5 ms”的要求。切换时，计算机停机，电厂通常将一半计算机挂在保安段，另一半挂在UPS电源上。这样，一旦计算机当时工作的电源切断，就会导致一半计算机关闭，需人工重启，从而给系统运行带来很大的安全风险。

4 DEH加速度保护的测试

对于机组的所有联锁保护，在检修后，运行人员需要逐项测试。DEH系统汽机跳闸保护中一般设置有转速加速度保护回路，由于产生的加速度信号难以获取，因此，电厂一般不会对此回路进行测试验证，甚至在机组调试阶段和投运后联锁保护单上也没有填写该项内容。据调查，加速度保护回路曾在某些电厂动作过或误动过，因此，对该保护回路进行常规的测试验证是很有必要的。加速度保护的具体设置为：当加速度大于某一值时，保护动作。笔者认为这种设置方法不够完善——如果转速信号受到干扰（在实际中，发生过多次），加速度会达到很大的值，而实际中，汽轮机转速的加速度是不可能达到这个值的。因此，在保护回路中，加速度保护应设置为当加速度大于某一值且小于某值时，保护回路动作，以免出现转速信号受到干扰而误动的情况。另外，该保护回路的测试验证可以使用具有加速度测试功能的转速仪来完成，热工自动化系统的常规检修中也应包括保护回路加速度测试。

5 热工机柜内继电器的检修

《规程》7.3.1.1.5明确规定机柜内继电器的测试为常规检修项目，要求测试触点的接触电阻、动作和释放时间、电压范围是否符合制造厂规定。在一个燃煤机组热控系统中，FSSS、MFT、ETS、METS等保护机柜继电器约有三四百个。同时，该系统还包括交流、直流型号及24～220 V的各种继电器。如果不使用专用的测试仪器，电厂很难测试所有的参数或测试效率很低。因此，很多电厂都没有进行该项检修。也有的电厂使用继保仪来测试，但只能测试电压值，难以测出接触电阻（毫欧级）和动作时间（毫秒级），这与规范要求不相符。根据调研，近两年，市面上出现了全自动继电器校验仪，它是专门针对热工自动化系统检修项目而研发的，对各种型号和各种电压等级的继电器均能自动完成以上参数的测试并能保存数据。一台全自动继电器校验仪在30 s内就可完成全部参数的测试，从而显著提升检修效率和检修效果。

6 I/O通道抗干扰能力的测试

I/O通道抗干扰能力包括抗射频干扰能力、抗共模和差模干扰能力。I/O通道抗干扰能力的测试是《规程》要求的常规检修项目。在实际中，很多电厂仅开展操作简便的抗射频干扰能力测试。DCS系统中的设备大多为电子产品，运行一段时间后会自然老化，I/O通道抗干扰能力也会减弱，这也是《规程》要求定期进行该项测试的原因。

在抗共模和差模干扰能力测试中，需要获取各种干扰电压信号，比如交流共模干扰电压（幅值范围为0～300 V）、直流共模干扰电压（幅值范围为0～300 V）、热偶串模干扰电压（幅值范围为0～1 500 mV）、AI交流串模干扰电压（幅值范围为0～24 V）、AI直流串模干扰电压（幅值范围为4.5～24 V）。上述参数均可按DL/T 774《规程》附录C“抗共模和差模干扰能力测试方法”进行测试和计算。电厂热工自动化系统检修人员在完成该项工作的过程中，主要面临以下两方面的困难：①测试以上各种等级的电压信号本身具有一定的难度；②没有掌握《规程》中的测试方法。为此，很多电厂放弃了抗共模和差模干扰能力测试。

根据调研，近几年，市面上出现的DCS性能测试干扰信号驱动器，是针对热工自动化系统检修项目而开发的，实用、易操作。

7 总结

综上所述，在电厂热工自动化系统检修中确实存在一些问题，其原因是多方面的，主要有以下几个：①电厂对热工自动化系统检修的必要性认识不够，导致技术人员检修水平和仪器配置达不到《规程》要求。②最新的热工自动化系统检修《规程》是于2004年颁布的，而电力行业发展较快，本文所讨论的问题在以前的检修《规程》中是没有规定的，再加上行业内又很少有这方面的培训（可能涉及到技术保密），技术人员的检修水平难以提升。③电力行业发展迅速，而热工自动化系统检修的专用仪器是近几年才出现的，从而制约了检修工作的顺利开展。④热工实验室的设计水平急需提高。笔者经调研发现，目前热工实验室的设计规范没有与时俱进，仅配备了一些压力、温度等常规校验设备，很少配备热工检修的专用仪器，很难满足检修需要。与电气实验室的专用测试仪器配置水平相比，热工实验室相差甚远。

目前，电厂热工自动化系统检修水平提高的必要和充分条件都已具备——机组容量大，要求机组有很高的自动化水平；检修委外费用高、热工检修专用仪器已成熟；设备厂家免费进行技术培训，电厂拥有高学历的技术人员。

笔者以此文抛砖引玉，希望对电力行业的发展起到一定的推动作用。

参考文献

[1]王琦.分散控制系统性能测试技术[M].科学出版社，2010.

〔编辑：刘晓芳〕