电厂热工仪表典型故障分析

电厂热工仪表典型故障分析

阮征

安徽华电芜湖发电有限公司 241300

摘要：随着科学技术的发展，火力发电厂日渐趋向于高度自动化，为了提高设备的可靠性与安全性，必须做好各类热工仪表的检查及维护。因此对于从事火力发电厂的运行、维护人员来说，了解常用热工仪表的构造原理并能够正确地使用和维护仪表显得尤为重要。本文分别对压力测量仪、温度测量仪、流量仪等热工仪表出现的典型故障进行分析并提出解决方案。

关键词：火力发电厂；热工仪表；典型故障；解决方案

引言

热工仪表在电厂中的使用很广泛，主要有热电偶、热电阻、压力开关、压力变送器、差压开关、差压变送器等。通过仪表的测量，不仅可以预防和正确判断事故的发生，保证机组的连续安全运行，还可以通过仪表的记录和计算来分析机组的经济性，从而改进机组的操作、运行方式，提高机组的经济运行效率。

1 电厂运营对热工仪表的指标要求

随着科学技术的发展，火力发电厂日渐趋向于高度自动化，为了提高设备的可靠性与安全性，就必须做好各类仪表的检查及维护。因此对于从事火力发电厂的运行、维护人员来说，不仅要熟练地掌握机组的操作技能，了解常用仪表的构造原理，还要求能够正确地使用和维护。电厂热工仪表的使用及维护不正确处理极有可能造成设备事故。下面分别对压力测量仪、温度测量仪、流量仪等热工仪表出现的典型故障进行分析并提出解决方案。

2 压力测量仪表典型故障分析

压力测量仪表的典型故障及原因主要有以下方面：

(1)由于环境温度变化引起的误差变化。就地压力表的设计使用环境温度一般在-40~60℃。当使用环境不满足要求时，会造成弹簧管材料力学性能变化，无法正确显示被测介质压力，如大型火电机组的锅炉顶棚罩壳、汽轮机本体下部抽汽管道密集处等温度较高的部位，为准确测量，一般需要将表计引至环境温度适宜的位置。

(2)由于安装位置引起的测量误差。对介质的压力取源点位置设计一般根据生产工艺流程的需要，由于表计的安装环境、集中布置等造成压力感受部件与取源点的高度不一致，导压管路中的液柱差形成附加误差，特别是低压系统，如汽轮机润滑油系统，因取源点设计最远端轴承位置，油压在0.6MPa左右，变送器集中布置在运转层下油箱附近，一般600MW 机组有6m左右的油柱高度，很容易造成测量误差，导致系统故障报警，甚至跳机。为确保机组安全，一般油系统、真空系统、凝结水负压系统等采用就近布置在取压点同一水平高度。

(3)引压管施工不合要求引起的误差。压力测量安装导压管路过长造成反应迟滞，不能准确反应压力变化，在施工时导压管路应该尽可能的短以加快响应速度，对于信号管路应有一定坡度，以方便在投用时排污和放气。

(4)未定期校验、量程设置不正确及接线错误。弹簧管压力表发生变差大、跳跃转动等故障是由于长期使用未进行定期校验造成的；采用DCS控制系统的电厂，压力变送器初次投用显示数值偏差大，多数是由于变送器量程和DCS内部量程设置不一致造成的，一般核对二者的量程是否一致即可解决；变送器已正确投用，DCS显示坏点一般是由于DCS内部跳线未正确设置，造成无24v电源供应。压力测量仪表主要有弹簧管压力表、电容式压力（差压）变送器、压力开关等，压力表主要用于就地指示，变送器主要实现压力的远传与信号标准化，压力开关主要用于介质压力超限时实现报警、联锁保护。由于安装的不尽合理，维护及校验方法的不正确均可引起示值误差，以致引起调节保护系统无法正确工作、故障报警等。

3 温度测量仪表典型故障分析

在电厂中，温度测量仪表主要有双金属温度计、热电偶（阻）、玻璃管水银温度计等，热电偶主要用于自动控制、数据采集系统，其他2种主要是进行就地显示。

3.1 安装位置

取源点不能代表工艺介质的实际温度往往是造成温度测量系统故障的主要原因，如炉膛温度测点选在烟气流动不畅、有涡流的边角处，安装位置磨损严重，造成热电耦套管损坏、耦丝断路等故障；插入深度不够也是造成温度不准的重要原因，如炉膛壁温、汽机缸温的测量热电耦未插入测点底部造成接触不紧密，传热方式主要依靠空气对流而非传导，一般会造成温度偏低。

3.2 接线错误

补偿导线型号与热电偶的型号不对应一般温度显示偏差会很大，甚至超量程；正负极错误一般温度示值与实际值相差一固定值；补偿导线绝缘降低造成信号回路接地、接线盒密封不好造成内部潮湿接壳，一般会造成温度偏低。电缆屏蔽系统仪表或DCS柜内接地不良，或多点接地，此类故障极易造成电荷在信号线上积累，引起温度示值晃动。

4 流量仪表典型故障分析

在电厂对液体介质流量测量一般采用的是孔板（喷嘴）配差压变送器组成流量测量仪表、电磁流量计；对气体介质采用的一般是差压测量装置配差压变送器组成的流量测量仪表，其差压测量装置有多种型式。

4.1 电磁流量计典型故障分析

超声波流量计的管道振动大，存在涡流等情况，会造成超声波流量计出现示值晃动；超声波流量计安装在水平管道的顶部、流量计管道下部长期运行后会产生沉淀物造成错误的测量信号，一般流量显示会偏大，应根据运行时间和介质情况进行判断，超声波流量计管道内未充满被测介质，安装在弯头、阀门等附近导致介质流态改变较大也容易造成示值波动。管道内径与流量计内径相差不大时会产生一定的误差，一般超声波流量计均为智能仪表，调整仪表的修正系数，就能满足要求，管径相差较大时需要重新选型或修改管道。空间电磁波干扰，大功率马达磁场干扰等造成流量无规则变化、偏大偏小不固定，一般采取单独接地保护。

4.2 差压流量计典型故障分析

差压式流量计是使用广泛的一种流量计，主要有孔板、喷嘴、阿牛巴、翼型风速测量装置等各种型式。仪表示值偏小主要是由于差压偏小，造成差压偏小的原因一般有平衡阀未全部关闭，正负压侧凝结球凝结水位不一致，导压管未完全冷凝，高压侧管路不严密及高压侧管路中空气未完全放掉。仪表示值偏大主要是由于差压偏大造成的，主要原因是低压侧管路不严密或低压侧管路积存空气。仪表示值无变化一般是由于防冻伴热设施未投用，导致管内液体冻住或平衡阀全开。

4.3 液（料）位测量仪表典型故障分析

液位是工艺生产过程中的一个重要参数，液位测量方法很多，在电厂对液位测量远传仪表一般采用差压测量系统、智能电磁液位计等方法。通常是利用与被测介质某个物理参数（如密度、速度等），相应的液位变化导致某些参量的变化（电容量、传播时间、浮力等）来检测液位。差压测量系统中液位测量与流量测量中的故障基本相似，下面就电厂中应用较多的电磁液位计故障进行分析。

仪表输出稳定在固定值不动，一般是由于电路板或传感器故障。仪表示值变化不明显，比实际滞后，一般是由于测量传感器部分被介质污染所致，应进行清洗；如凝汽器液位测量中多采用的导波雷达液位计，机组投运时由于油脂、垃圾等较多造成其测量筒内部污染，垃圾沉淀导致液位显示滞后。仪表输出精度降低，一般是由于安装工艺不符合要求所致，如E+H超声波液位计，在安装超声波导管时为必选，以确保其内表面是光滑的，不能有任何焊接点和棱角存在。特别是超声波导管位于容器内的端口不能有毛刺。仪表示值输出偏低一般是由于探头与罐壁距离未严格按安装说明要求进行，如导波雷达液位计采用杆式或缆式探头的型式时，杆探头与罐壁的距离不得小于100mm，缆式探头与罐壁的距离不得小于300mm，否则容易使示值偏小；在同一位置下，仪表示值输出波动，一般是由于被测介质的介电常数在变化，如脱硫系统的石灰石罐料位计，即使料位维持在固定高度，采用E+H导波雷达料位计时也会波动，这是由于不同时间进入料仓的介质的介电常数不同造成的。

5 结语

综上所述，电厂热工仪表是电厂正常运转及安全运行的基础保障。为了保证热工仪表的正常运行，热工仪表维护人员需具备丰富的经验与精湛的技术，了解热工仪表的理论基础以及工作原理，并且能够根据实际情况及时正确地排除故障，使设备运行更加稳定、安全。

参考文献

[1]孙奎明.热工自动化[M].北京：中国电力出版社，2005.

[2]李铁仓.热工仪表与自动装置[M].北京：中国电力出版社，2001.

[3]张跃平.热工控制技术[M].北京：中国电力出版社，2003.