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                                                          關(guān)鍵詞：熱工測量；誤差；處理；措施

    王蕙
女，熱控工程師，畢業(yè)于中國計量學院，先后從事熱工計量檢定、熱工測量儀表、TSI系統(tǒng)調(diào)試、熱工自動化系統(tǒng)調(diào)試工作。

1     前言

    在電力生產(chǎn)過程中，熱力參數(shù)的準確測量是保證機組安全、經(jīng)濟運行的先決條件。但在電力生產(chǎn)的實際過程中，由于設備選型、安裝調(diào)試、檢修運行維護和管理中的缺陷，加上重視不足，使得熱工參數(shù)測量失準現(xiàn)象總有存在，導致熱工保護系統(tǒng)誤動甚至發(fā)生停機故障也屢見不鮮。

    隨著發(fā)電成本的提高，電力生產(chǎn)企業(yè)面臨的市場競爭環(huán)境將加劇。保證熱工監(jiān)控的參數(shù)測量準確，提高機組設備運行的安全經(jīng)濟性，是對熱工測量工作的基本要求。本文通過對機組運行過程中出現(xiàn)的熱工測量問題的匯總分析，提出了一些相應的措施，供檢修運行維護中參考。

2     熱工測量常見異常現(xiàn)象

    筆者將近幾年運行機組熱工測量中，所見到的一些常見異常現(xiàn)象歸納如下：

    2.1   參數(shù)顯示值倒掛

    參數(shù)顯示值倒掛，是指測量參數(shù)顯示值與正常的生產(chǎn)流程值相反，如主汽溫度和壓力顯示值，汽機側(cè)高于鍋爐側(cè)，主汽門后高于主汽門前；給水流量低于主汽流量等,再熱器進口壓力低于再熱器出口壓力等。這種現(xiàn)象在不少機組中存在。

    2.2   同參數(shù)顯示值偏差大

    同參數(shù)顯示值偏差大，指的是多個同類測量設備測量同一參數(shù)時，相互間的顯示值偏差，超過回路示值允許誤差范圍。如同側(cè)鍋爐或汽機主汽母管上的主汽溫度三點示值間相差達4℃、凝汽器熱井水位三點間顯示相差200mm、鍋爐汽包水位三點間顯示相差80mm、送風機進口風量A和B分別顯示2068 t/h、2303t/h等。

    2.3   不同表計間偏差大

    不同表計間偏差大，是指同一參數(shù)不同種類的表計之間的顯示值偏差，超過回路示值允許偏差范圍，如同側(cè)汽包電接點水位計與水位變送器測量間的顯示偏差超過100mm；主汽壓力變送器測量與彈簧管壓力表間的偏差超過0.3MPa等。

    2.4   參數(shù)顯示壞值

    機組運行的參數(shù)，壞值現(xiàn)象也時常可見，如死值（如風壓、流量參數(shù)，因信號管路堵塞示值無變化）、假值（如流量、溫度參數(shù)顯示負值，參數(shù)顯示值與實際狀況明顯不符）等。

    2.5   報警信號過多

    調(diào)閱一些機組的CRT畫面查看， 會發(fā)現(xiàn)不少參數(shù)信號在報警狀態(tài)，以風、粉系統(tǒng)測量報警信號為多，其次是煙系統(tǒng)。

    2.6   測量信號突變

    運行中測量信號突然變化，有的上竄，有的下跳，其中帶聯(lián)鎖保護的越限信號，造成輔機保護誤動甚至機組跳閘的事例較多。如TSI信號因本身質(zhì)量或干擾等原因，信號突然上竄至滿量程動作保護停機；如軸承溫度信號因熱電阻接線松動，突然上竄至定值動作保護跳風機；給水流量三只變送器裝在同一取樣管上，當其中一變送器的正壓側(cè)排污閥打開時，三個變送器的值同時下降為零，導致給水流量低保護動作；汽機軸瓦溫度測量，因高壓油沖刷或振動磨擦造成引出線破損、造成測量無規(guī)則漂移。另外，隨著時間的推移，原先緊固的接頭和接線，可能會因氣候、氧化等因素而引起松動，導致信號因接觸不好而出現(xiàn)異常。

3     測量誤差原因分析與處理

    出現(xiàn)上述問題，原因是多種多樣的，經(jīng)跟蹤檢查分析和處理，按其性質(zhì)和來源可歸納為系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差。

    3.1   系統(tǒng)誤差

    這類誤差的特點是：誤差的大小和正負總保持不變，或按一定的規(guī)律變化，或是有規(guī)律地重復。其主要來源有測量儀器、測量方法等。

    3.1.1 測量儀表產(chǎn)生的誤差

    這是由于測量儀器不完善或有缺陷，以及沒有按規(guī)定條件使用而造成的誤差。它主要表現(xiàn)在：

    （1）測量儀表老化

    一些測量元件，因質(zhì)量不佳或隨機組運行多年逐步老化，造成精度下降。某電廠在機組檢修中，發(fā)現(xiàn)熱電偶校驗合格率低，測量主汽溫度的多支熱電偶間差達4℃，因而造成同參數(shù)顯示值偏差大。有的元件質(zhì)量差，使用不久特性變差造成測量誤差產(chǎn)生。

    （2）測量儀表性能不穩(wěn)定

    由于對產(chǎn)品性能缺乏了解或選型把關(guān)不嚴，一些質(zhì)量不穩(wěn)定的產(chǎn)品混入電廠或型號誤用，造成準確率不穩(wěn)定。如壓力開關(guān)質(zhì)量差，定值易漂移，影響了熱工聯(lián)鎖保護的正確投用。更新的鎧裝熱電偶開機后不久就開裂，顯示失準。某電廠#3機組進行投產(chǎn)后的第一次A級檢修，統(tǒng)計其儀表校驗數(shù)據(jù)，結(jié)果變送器、溫度測量元件和雙金屬溫度計校驗合格率都很低，特別是就地溫度計儀表調(diào)前合格率僅62%。只得進行更換。此外熱電偶模塊精度低，冷端補償器或DCS柜溫度補償誤差大也是原因之一。

    （3）測量元件選用不當

    測量元件選用不當情況也時有發(fā)生，如低溫測量選用熱電偶造成測量靈敏度下降，測量小量程參數(shù)選用大量程測量儀表，導致測量精度降低；測量元件長度不夠?qū)е虏迦氡粶y介質(zhì)中太短等。另外由于保溫材料的變化，對汽缸壁溫測量元件及護套的腐蝕比較嚴重，從某電廠#3機組小修情況分析，在保溫結(jié)合面處絕大部分熱電偶的鎧裝護套腐蝕破裂，缸壁溫度元件的護套在保溫材料結(jié)合面受腐蝕嚴重，從而影響了熱電偶測量的準確性。有些電廠在振動比較大的地方安裝了不具備防震功能的壓力表，由于長時間受到振動的影響，壓力表的指針、彈簧很容易損壞從而影響了壓力表的使用壽命。
 
    （4）標準表失準

    有些測量元件如振動、軸位移探頭未經(jīng)效驗就直接安裝。由于探頭在運輸過程中受到振動等影響有些特性會發(fā)生變化，嚴重的可能會損壞探頭，在安裝之前進行效驗可以了解探頭的特性并及時在系統(tǒng)軟件中加以修正，可以及時發(fā)現(xiàn)損壞的探頭，如果未及時效驗，那么這些問題只有在開機后才表現(xiàn)出來，給查找原因和檢修都帶來麻煩。有些單位計量器具未送檢即作為標準器具使用；因制造質(zhì)量、送檢回廠運輸途中的振動以及使用不當也會導致標準壓力表零偏超差；使用不合格的標準器具校表或是用大量程、低準確度等級表檢定小量程、高準確度等級表；一些電廠標準壓力表外借鍋爐汽機現(xiàn)場試驗，因振動和沖擊造成標準壓力表"零偏"或精度下降，一些工作人員操作不當，導致標準表計失準，從而引起儀表準確率下降。

    3.1.2 測量方法產(chǎn)生的誤差

    由于測量方法不符要求產(chǎn)生的誤差，包括取樣點的選擇、儀表安裝位置等，它主要表現(xiàn)在：

    （1）取樣點位置不當

    按照測量要求，對于風煙系統(tǒng)的壓力測量，其變送器的安裝位置應高于取樣點，汽水系統(tǒng)的壓力測量，其變送器的安裝位置應低于取樣點。但在安裝過程中，由于安裝知識缺乏或現(xiàn)場位置限止，常常會出現(xiàn)不符合規(guī)程要求的情況。如某電廠鍋爐與汽機的主汽壓力顯示倒掛，經(jīng)檢查爐側(cè)主汽壓力變送器安裝在爐頂，而取樣點在下方12米處，因而判斷倒掛原因，是測量管路內(nèi)的水介質(zhì)在重力和主汽管道內(nèi)蒸汽高速流動下產(chǎn)生的虹吸雙重作用下，引起壓力偏低，當電廠將變送器移至測點下方后，倒掛現(xiàn)象消失。

    某電廠#1-#3高加電接點水位指示比CRT上相應的水位指示偏高，就地“0”位測量水平面檢查，三只高加電接點水位測量筒“0”位均偏低，檢修中將#1-#3高加電接點水位測量筒向上移動50mm，電接點與CRT示值相一致。

    （2）測量裝置安裝不當

    汽包兩側(cè)電接點水位計偏差大在實際運行中也常出現(xiàn)，如某電廠#5爐電接點水位計A側(cè)的值始終比B測的高30mm左右，后在檢修中進入汽包內(nèi)，發(fā)現(xiàn)A側(cè)水位計汽水分離桶的出水口傾斜，造成分離桶內(nèi)的水通過傾斜處流下處正好是A側(cè)電接點水位計取樣點，經(jīng)機務糾正后兩側(cè)水位的偏差消除。

    3.2   隨機誤差

    這類誤差產(chǎn)生的原因主要是測量系統(tǒng)受環(huán)境溫度、振動以及干擾等環(huán)境因素的影響而產(chǎn)生的誤差。如某廠爐主汽出口管道上溫度低于聯(lián)箱上溫度，機爐側(cè)溫度倒掛且隨季節(jié)變化，其中爐主汽溫度出口管道上保溫不好是一個重要的因素。對于溫度測量的冷端補償，一般都是在DCS系統(tǒng)中通過機柜中的幾個熱敏電阻實現(xiàn)的，那么如果機柜的通風不好或者卡件的位置離熱敏電阻較遠，都會給測量帶來誤差；另外由于測量回路長時間受高溫影響使得電纜老化也會影響測量精度。

    3.3   粗大誤差

    這類誤差產(chǎn)生的原因主要是維護人員的工作作風、操作技能和調(diào)校質(zhì)量決定，是誤差產(chǎn)生的一個重要因素。它表現(xiàn)在：

    （1）維護人員主觀過失

    從電廠的調(diào)校記錄中我們發(fā)現(xiàn)，一些表計的調(diào)校質(zhì)量不高，調(diào)校后的誤差已接近允許誤差邊緣（這樣的儀表接入系統(tǒng)時環(huán)境的變化或運行不了多少時間就可能超差）。一些壓力測量，應對儀表取樣點與測量元件安裝位置的高度差產(chǎn)生的壓力要進行修正，否則會直接影響到測量精度，但從檢查中發(fā)現(xiàn)，有的維護人員只注意就地測量元件本身的精度而忽視了參數(shù)修正的準確。如某電廠2＃機組高壓缸排汽與爐側(cè)再熱器進口壓力有倒掛現(xiàn)象，對壓力變送器校驗后仍倒掛。后檢查爐側(cè)再熱器進口壓力變送器修正值為0.15MPa，實際察看現(xiàn)場應該有0.20MPa的修正，修改后倒掛現(xiàn)象消除。因此檢修人員應該重視壓力變送器的修正值，而不是單純的校驗一下儀表。筆者建議將壓力修正值設置到DCS組態(tài)中，變送器量程按設計參數(shù)校驗，這樣可以避免人為造成的錯誤，修改也比較靈活方便。

    （2）報警定值設置不當

    由于報警定值設置不當，當測量參數(shù)稍有變化時，就發(fā)出報警信號，運行人員確認后報警信號消失，但不久，又有很多報警信號發(fā)生。如此反復，運行人員疲倦了報警信號不再確認，久而久之，導致報警信號過多。

4     提高測量準確性的技術(shù)措施

    為提高測量的準確性，針對存在的問題提出以下建議，供檢修運行維護人員工作中參考：

    4.1   完善測量系統(tǒng)

    （1） 把好設備選型關(guān)，選用經(jīng)過實際應用證明是可靠的測量元件和儀表。

    （2） 檢查鍋爐側(cè)主汽溫度測量熱電偶，若為E型，建議更換應為K型。

    （3） 制定熱控設備的技改計劃，結(jié)合機組的檢修，對穩(wěn)定性差的產(chǎn)品進行更換，或降級用于非主重要測點。

    （4） 水位測量，應校對同參數(shù)測量的取樣點或測量筒標高，確認一致，并保持測量環(huán)境條件（保溫、伴熱、管路敷設等）相同。

    （5） 帶有聯(lián)鎖保護的測量信號，增加信號變化速率保護功能，當信號變化超過設定值時，報警的同時自動屏蔽信號輸出，避免保護回路誤動作，當信號下降至設定值時，通過人工或自動恢復信號越限的聯(lián)鎖保護功能。

    （6） 根據(jù)運行實際情況，定期對熱工報警和保護定值的合理性進行梳理、修正。

    4.2   規(guī)范測量儀表維護

    （1） 在對設備的點檢或巡檢中，熱工人員除檢查機爐的一些主重要參數(shù)外，還要對儀表的參數(shù)或DCS中歷史曲線開展分析工作，一旦發(fā)現(xiàn)有熱工參數(shù)指示異常的現(xiàn)象，及時檢查和分析原因，并予以消除，提高在線運行儀表質(zhì)量。

    （2） 針對運行監(jiān)視、自動調(diào)節(jié)和報警動作值信號取自不同測點所帶來的不一致性, 建議采取三取中方式，將三取中后的信號公用于顯示、自動調(diào)節(jié)、報警動作值。

    （3） 定期對風煙壓力測量管路進行吹掃，汽水測量測量管路進行排污。

    4.3   規(guī)范測量儀表的檢修

    （1） 為了防止主汽溫度倒掛現(xiàn)象,檢查并做好爐機就地測溫元件的保溫工作；檢修時對元件護套內(nèi)進行清灰；元件安裝時注意檢查是否插入到位；同爐校驗誤差接近的熱電偶安裝同側(cè)（偏正的安裝鍋爐側(cè)）

    （2） 汽水系統(tǒng)通過壓力變送器測量壓力時，將因標高產(chǎn)生的水柱修正值，設置到DCS組態(tài)中，這樣變送器校驗時，只要按設計量程校驗，可以避免人為造成的錯誤，修改也比較靈活方便。

    （3） 作為經(jīng)常性工作，利用各種停機機會，檢查測量信號屏蔽線接地和回路接線的可靠性，保證屏蔽線的單點接地和各連接點接觸良好。

    4.4   規(guī)范測量儀表的校驗

    （1） 以多種方式，加強熱工計量人員調(diào)校技能的培訓，舉辦技能操作比賽，提高計量人員的自身素質(zhì)。

    （2） 測量儀表除消缺校驗外，均進行調(diào)前校驗（即不作任何調(diào)整，進行上下行程校驗并做好記錄），分類、分廠家統(tǒng)計儀表調(diào)前合格率，對調(diào)前不合格儀表進行跟蹤。

    （3） 為減少校驗工作量，實行狀態(tài)校驗，即按可變動的周期，對測量回路進行系統(tǒng)零點和運行點的合對，若測得誤差 <2/3允許誤差，則該測量回路設備可不必校驗，延長一個周期后進行；若測得誤差 >2/3允許誤差但<允許誤差，則測量回路設備可延長3個月后，再次對測量回路進行系統(tǒng)零點和運行點的合對，直到測量回路設備測得誤差接近或大于允許誤差時，再對回路設備進行常規(guī)校驗。以減少校驗工作量和因拆卸儀表后可能帶來的不必要缺陷。

    4.5   規(guī)范計量和測量儀表的管理

    （1） 加強對標準計量設備的管理，建立標準表進出登記核對制度和標準壓力表的零位偏移檔案；標準儀器不外借鍋爐或汽機，用于現(xiàn)場試驗，以保證標準儀器的準確可靠。

    （2） 同參數(shù)多個測量元件，使用同標準儀表校驗（如熱電偶同爐校驗、熱電阻同槽校驗、變送器同標準壓力表和電流表校驗等），通過調(diào)整使測量誤差方向相同（即都是正誤差，或都是負誤差），以保證指示的一致性。

    （3） 建立測量儀表自動管理數(shù)據(jù)庫，將現(xiàn)場校驗設備通過接口與計算機連接起來，經(jīng)過數(shù)據(jù)加載、現(xiàn)場校正至數(shù)據(jù)返回三個階段，完成儀表校驗周期、校驗和記錄的自動管理，避免周檢漏項和記錄不真實。

    （4） 完善儀表調(diào)前準確率統(tǒng)計工作，對調(diào)前不合格的儀表進行跟蹤檢查，以確定不合格原因并采取相應措施。

作者信息：

    王  蕙（浙江省電力試驗研究院，浙江  杭州  310014）

    施可登（浙江省火電建設公司，浙江  杭州  310014）