鄭鳳苓

（天津電力建設(shè)公司，天津市，300041）

0 引言

當(dāng)前，熱工控制系統(tǒng)已成為決定發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的主導(dǎo)系統(tǒng)之一，它以復(fù)雜多樣的軟硬件實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制、系統(tǒng)保護(hù)等功能。而信號(hào)測(cè)量與反饋的真實(shí)與準(zhǔn)確程度，是控制系統(tǒng)保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵?？刂葡到y(tǒng)的開放與冗余特性，為完善控制系統(tǒng)或控制過程，更好地實(shí)現(xiàn)人—機(jī)（控制設(shè)備）、機(jī)（控制設(shè)備）—機(jī)（熱力機(jī)械）接口提供了便利平臺(tái)。

本文總結(jié)了對(duì)發(fā)電機(jī)組試運(yùn)行影響較大的熱工控制系統(tǒng)安裝中的典型問題，從技術(shù)角度剖析引發(fā)問題或故障的關(guān)鍵因素，并提供了可行的應(yīng)對(duì)措施，以避免同類問題再度發(fā)生。

1 機(jī)械測(cè)量裝置與熱工檢測(cè)元件安裝的參數(shù)匹配

1.1 流量檢測(cè)

流量檢測(cè)裝置安裝反向，在機(jī)組試運(yùn)過程中切割調(diào)整現(xiàn)象頻發(fā)，其主要是由于機(jī)務(wù)與熱工2個(gè)專業(yè)在安裝過程中配合不夠而致。一是機(jī)務(wù)與熱工2個(gè)專業(yè)未在安裝前核實(shí)孔板方向與介質(zhì)流向；二是在管道清洗或進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)前拆下流量計(jì)，在復(fù)裝時(shí)將其裝反。

當(dāng)前，檢測(cè)管道內(nèi)液體流量的取源部件主要為截流孔板。截流孔板在配置上應(yīng)與不同系統(tǒng)管道內(nèi)的不同介質(zhì)相匹配。在項(xiàng)目組織上，管道的安裝由機(jī)務(wù)專業(yè)完成，而流量計(jì)是熱工專業(yè)的檢測(cè)元件；熱工專業(yè)技術(shù)規(guī)范對(duì)流量計(jì)的安裝有個(gè)性化的要求：（1）不同結(jié)構(gòu)的流量計(jì)在管道內(nèi)的安裝位置不同。如均速管流量計(jì)，插入管內(nèi)的長(zhǎng)度與管內(nèi)徑相同，與靶式流量計(jì)在管道內(nèi)的安裝位置不同；（2）靜壓引出管（或靜壓孔）安裝位置應(yīng)與管內(nèi)介質(zhì)流向同向；（3）安裝時(shí)需要依據(jù)系統(tǒng)管道內(nèi)徑及流量計(jì)算插入管內(nèi)的長(zhǎng)度等。所以流量檢測(cè)裝置的安裝應(yīng)由機(jī)務(wù)與熱工專業(yè)合作完成。

1.2 溫度檢測(cè)

發(fā)電機(jī)組管道內(nèi)介質(zhì)的溫度檢測(cè)元件設(shè)計(jì)以熱電偶和熱電阻2種溫度計(jì)為主。關(guān)于熱電偶和熱電阻在設(shè)備與管道上的安裝環(huán)境、取點(diǎn)位置（不同的介質(zhì)位置不同）、冷端溫度補(bǔ)償，按照現(xiàn)有設(shè)計(jì)及規(guī)范安裝未發(fā)現(xiàn)不良影響。而在溫度計(jì)插入管道內(nèi)深度滿足規(guī)范要求時(shí)，仍發(fā)現(xiàn)測(cè)量誤差超過容許范圍，出現(xiàn)信號(hào)報(bào)警影響試運(yùn)行的情況。

出現(xiàn)以上問題的主要原因?yàn)榘惭b過程中未分析公稱通徑與管道內(nèi)、外徑的區(qū)別及影響，未計(jì)算管道壁厚的影響，未考慮管內(nèi)介質(zhì)的最大熱影響區(qū)，未計(jì)算節(jié)流后速度梯度變化對(duì)溫度的影響等。

解決的方法為：通過公稱通徑與管道內(nèi)徑的比對(duì)，選擇具有代表性的管道測(cè)量部位，將熱電偶、熱電阻要求插入深度與管道壁厚之和作為安裝插入深度。從流體力學(xué)角度分析，管道斷面中心流速最大，其溫度最高，感溫元件處在被測(cè)介質(zhì)管道的中心部位，其測(cè)量結(jié)果較為準(zhǔn)確。另外，由于水蒸氣及氣體的黏度與壓力、溫度相關(guān)，在熱電偶和熱電阻的冷端溫度補(bǔ)償及校驗(yàn)時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種影響因素。

2 熱工儀表管安裝中的問題及處理

2.1 取樣管的制造缺陷

由于相同規(guī)格、相同材質(zhì)的進(jìn)口儀表管價(jià)格較高，發(fā)電機(jī)組極少采用進(jìn)口產(chǎn)品，多采用國(guó)產(chǎn)儀表管材。

儀表管的設(shè)計(jì)材質(zhì)一般為1Cr18Ni9Ti、Z2CN18.10、12CrIM0V等，火電工程主要采用1Cr18Ni9Ti材質(zhì)的φ16×3、φ14×2管材，核電工程主要采用不銹鋼316L和304L的φ9.52×1.63、φ6.35×1.65等管材。施工現(xiàn)場(chǎng)儀表管的常規(guī)管理是使用前按照金屬技術(shù)規(guī)范的要求對(duì)儀表管進(jìn)行光譜復(fù)查，但這種檢驗(yàn)方法只能判斷金屬材料所含有金屬元素的組分，并不能判斷材料的幾何尺寸偏差及管材的微觀缺陷。

儀表管安裝主要及常見的問題有：（1）某施工單位在對(duì)1Cr18Ni9Ti材質(zhì)φ16×3、φ14×2儀表管冷彎過程中發(fā)現(xiàn)70%管材有裂紋，且裂紋最深達(dá)1 mm。（2）儀表管彎制及安裝過程發(fā)現(xiàn)管口橢圓，在與二次門連接（卡套連接方式）后，40%接口滲漏的現(xiàn)象。

因此，采購(gòu)方應(yīng)在采購(gòu)過程中對(duì)生產(chǎn)線的生產(chǎn)穩(wěn)定狀態(tài)及廠內(nèi)抽檢進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督。另外，材料運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)庫(kù)后，物資管理人員應(yīng)依據(jù)管材采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)規(guī)格，采用測(cè)量精度滿足要求的計(jì)量器具實(shí)測(cè)管材幾何尺寸，并真實(shí)反映偏差是否在標(biāo)準(zhǔn)容許范圍；禁止不合格的管材出庫(kù)是防止管道與閥門連接滲漏的關(guān)鍵。

對(duì)管材隱性缺陷，如細(xì)小裂紋等，可在管材使用前采用著色和渦流2種檢驗(yàn)法進(jìn)行一定比例抽檢，確定管材無質(zhì)量問題后投入使用。射線與渦流檢驗(yàn)費(fèi)用相對(duì)較高，施工單位可在投標(biāo)階段將其列入報(bào)價(jià)，也可根據(jù)施工過程中的實(shí)際情況，與業(yè)主溝通后再進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.2 儀表管安裝

在發(fā)電廠建設(shè)過程中，設(shè)計(jì)單位不提供用于儀表管安裝的設(shè)計(jì)圖紙，火電機(jī)組施工單位一般將其作為現(xiàn)場(chǎng)工藝設(shè)計(jì)項(xiàng)目。熱工專業(yè)技術(shù)規(guī)范也沒有明確的管線、支吊架（熱工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中只有支吊架制作的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)）、膨脹、管間間隔等設(shè)計(jì)要求。出現(xiàn)的問題有：膨脹彎過大浪費(fèi)材料或膨脹達(dá)不到管系膨脹需求而撕裂；不同坡度要求的儀表管走同一并行管路，部分轉(zhuǎn)彎處間隔小，導(dǎo)致檢測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差；因儀表管堵塞，導(dǎo)致變送器誤發(fā)信號(hào)而使機(jī)組整套試運(yùn)停機(jī)等。

按照現(xiàn)行施工技術(shù)規(guī)范，儀表管安裝應(yīng)滿足《電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范（熱工儀表及控制裝置篇）》[1]的要求，流量與液位的取源部件與二次儀表間的儀表管坡度應(yīng)大于1∶12，而壓力引測(cè)儀表管安裝應(yīng)滿足技術(shù)規(guī)范中“其他管路應(yīng)大于1∶100”的坡度要求；儀表管的設(shè)計(jì)需要參考管道設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合熱工安裝技術(shù)規(guī)范綜合考慮，支吊架間距及型式（固定或可移動(dòng)）應(yīng)按管道或相關(guān)行業(yè)的施工、設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)后再安裝。發(fā)電機(jī)靜子冷卻水流量變送器因儀表管堵塞誤發(fā)信號(hào)這一案例，實(shí)際反映施工規(guī)范中提及的“管子安裝前應(yīng)進(jìn)行清理，達(dá)到清潔暢通。安裝前管端應(yīng)臨時(shí)封閉，避免臟物進(jìn)入”這一要求沒有得到落實(shí)。因此，應(yīng)在儀表管正式安裝前采用壓縮空氣吹掃等手段進(jìn)行內(nèi)壁清理，并在系統(tǒng)連通后、嚴(yán)密性試驗(yàn)前進(jìn)行系統(tǒng)性吹掃或沖洗，確保清潔、嚴(yán)密性試驗(yàn)合格后與二次儀表連接。

2.3 儀表管安裝與儀表檢驗(yàn)

儀表經(jīng)校驗(yàn)后安裝，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)信號(hào)仍出現(xiàn)較大偏差。解決的方法是對(duì)于檢測(cè)、保護(hù)等儀表管路無法實(shí)現(xiàn)安裝坡度要求時(shí)，由施工技術(shù)負(fù)責(zé)人現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量可達(dá)到的實(shí)際坡度，計(jì)算出與規(guī)范要求坡度的偏差值，將數(shù)據(jù)反饋給儀表校驗(yàn)人員，通過儀表的整定，以使控制系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)即為被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際物理數(shù)據(jù)。

2.4 系統(tǒng)嚴(yán)密性試驗(yàn)與二次儀表安裝

當(dāng)前儀表管的安裝嚴(yán)密性試驗(yàn)普遍采用在系統(tǒng)完成嚴(yán)密性試驗(yàn)后，關(guān)閉儀表管路的二次門進(jìn)行儀表管路的嚴(yán)密性試驗(yàn)的工作順序。這種工序安排不合理，原因是當(dāng)取源部門與二次門間的儀表管路在嚴(yán)密性試驗(yàn)中出現(xiàn)缺陷時(shí)，需在主系統(tǒng)安裝試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行處理，影響工程總體進(jìn)度；僅關(guān)閉二次門進(jìn)行系統(tǒng)嚴(yán)密性試驗(yàn)不妥，原因是二次儀表不承受超壓，另外二次門在安裝前不要求進(jìn)行100%的嚴(yán)密性試驗(yàn)，不能保證二次門100%完好，可能損壞儀表。

防止以上問題出現(xiàn)的方法是：在主系統(tǒng)嚴(yán)密性試驗(yàn)前單獨(dú)進(jìn)行儀表管路的嚴(yán)密性試驗(yàn)，可將儀表管路缺陷的處理與主系統(tǒng)嚴(yán)密性試驗(yàn)同步進(jìn)行，并利用主系統(tǒng)嚴(yán)密性試驗(yàn)的系統(tǒng)壓力進(jìn)行缺陷處理后的再次試驗(yàn)；在一次門與二次門及儀表管嚴(yán)密性試驗(yàn)合格后再與二次儀表連接，可降低儀表?yè)p壞的概率。

3 控制系統(tǒng)干擾及應(yīng)對(duì)措施

3.1 接地系統(tǒng)干擾

在分部試運(yùn)過程中，多個(gè)工程出現(xiàn)過因控制系統(tǒng)接地問題，導(dǎo)致系統(tǒng)誤發(fā)信號(hào)、閥門開度晃動(dòng)、DAS信號(hào)瞬時(shí)較大幅度變化而導(dǎo)致保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)等問題。經(jīng)分析，未按設(shè)計(jì)或規(guī)范要求進(jìn)行接地線的連接導(dǎo)致故障的次數(shù)較多，主要原因是安裝時(shí)技術(shù)人員對(duì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)不熟悉，對(duì)安裝圖紙未進(jìn)行研究分析。

避免接地干擾的主要措施如下：施工前首先查看設(shè)備或儀表供貨廠家的技術(shù)說明書有無特殊接地要求，再與設(shè)計(jì)單位圖紙對(duì)應(yīng)部位的設(shè)計(jì)進(jìn)行比對(duì)，將廠家圖紙與設(shè)計(jì)單位圖紙進(jìn)行綜合圖紙會(huì)審，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工。另外，在與調(diào)試單位進(jìn)行工程交接前，重點(diǎn)檢查電纜的屏蔽層接地、接地設(shè)備或接地網(wǎng)接入、信號(hào)輸入與輸出是否使用各自的線纜、地線連接是否牢固、同一信號(hào)回路或同一線路的屏蔽層是否只允許有1個(gè)接地點(diǎn)、屏蔽層的接地是否靠近信號(hào)源側(cè)、接地阻值是否滿足技術(shù)要求等。

3.2 動(dòng)/控電纜混放

電力電纜干擾一般發(fā)生在近場(chǎng)，其干擾主要是動(dòng)力設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，瞬間電流能夠達(dá)到額定電流的6～11倍而產(chǎn)生大電流沖擊的暫態(tài)干擾。其干擾以空間輻射的形式傳輸，在正常運(yùn)行條件下，也可能對(duì)較近的信號(hào)或控制系統(tǒng)造成干擾，使系統(tǒng)無法正常工作。

所以在電纜敷設(shè)過程中，走同一電纜通道的電纜托架上下層間要保證足夠的距離；嚴(yán)格按照電纜敷設(shè)分層的要求，保證電力、控制、信號(hào)電纜在不同的電纜托架層上；按電力、控制、信號(hào)電纜從上至下布置，特別重視單根敷設(shè)的動(dòng)力電纜與其附近的控制和信號(hào)電纜的屏蔽、走向布置、端頭制作及接線端子的連接等是否滿足要求。

4 影響調(diào)試的主要因素及解決方案

4.1 閥門執(zhí)行器調(diào)試

熱工安裝技術(shù)規(guī)范在閥門執(zhí)行器單體調(diào)試方面主要對(duì)零點(diǎn)誤差、行程/回程誤差、延時(shí)時(shí)間等作了較詳細(xì)的要求。閥門執(zhí)行器單體調(diào)試時(shí)，通過給定值與反饋信號(hào)偏差確定閥門的動(dòng)作是否滿足要求，因未關(guān)注閥門機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、內(nèi)部動(dòng)作狀態(tài)、閥門在冷態(tài)及熱態(tài)下的開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)致閥門實(shí)際關(guān)閉不嚴(yán)密或損壞現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

基于以上幾點(diǎn)，在進(jìn)行閥門單體調(diào)試前，熱工專業(yè)應(yīng)和機(jī)務(wù)專業(yè)共同研究閥門機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)及特性，在考慮金屬受熱膨脹等方面因素后，確定閥門整定行程及延時(shí)時(shí)間試驗(yàn)參數(shù)。必要時(shí)，可在閥門安裝前進(jìn)行模擬試驗(yàn)，將合理的試驗(yàn)參數(shù)用于實(shí)際調(diào)試過程。

4.2 接線松動(dòng)造成誤發(fā)信號(hào)

接線松動(dòng)造成控制系統(tǒng)誤動(dòng)、拒動(dòng)現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。電力電纜連接不實(shí)對(duì)控制系統(tǒng)的干擾現(xiàn)象之一是在設(shè)定閥門開度時(shí)，閥門反饋出現(xiàn)擺動(dòng)；控制電纜及信號(hào)線連接松動(dòng)主要體現(xiàn)在控制、保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)、拒動(dòng)，事件順序記錄報(bào)告內(nèi)容凌亂等現(xiàn)象。此時(shí)，誤發(fā)的錯(cuò)誤信號(hào)已被系統(tǒng)執(zhí)行，這是發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行最大的危害。施工過程必須嚴(yán)格遵守規(guī)范、圖紙要求，將接地、電氣線路、電纜端接或接線作為最高級(jí)驗(yàn)收項(xiàng)目，并進(jìn)行100%檢查。在施工前，應(yīng)對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行審查。

4.3 熱控安裝工作的系統(tǒng)性

發(fā)電機(jī)組安裝工程的分部試運(yùn)以熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的投入為分系統(tǒng)調(diào)試完畢的標(biāo)志。單純以安裝驗(yàn)收完成作為安裝工程具備分部試運(yùn)條件的方法并不完善，原因是機(jī)務(wù)專業(yè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是按系統(tǒng)及設(shè)備驗(yàn)收，而熱工專業(yè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是分塊按設(shè)備類別驗(yàn)收。當(dāng)前的現(xiàn)實(shí)情況是對(duì)熱工安裝工程的驗(yàn)收不以熱力系統(tǒng)或設(shè)備為依托，且將熱工安裝工程安排在后期，使其工期特別緊張，難以保證工藝質(zhì)量。

所以在進(jìn)行施工策劃時(shí)，在滿足熱工安裝需要的基礎(chǔ)上，應(yīng)以分部試運(yùn)階段的系統(tǒng)投運(yùn)順序組織施工；質(zhì)量專業(yè)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)計(jì)劃時(shí)，應(yīng)結(jié)合熱力系統(tǒng)、設(shè)備策劃熱工安裝工程驗(yàn)收項(xiàng)目。通過技術(shù)策劃、施工組織實(shí)現(xiàn)在單體或分部試運(yùn)時(shí)100%自動(dòng)控制，不留系統(tǒng)尾工及缺陷，既可保證施工工藝，又可保證工期。

5 結(jié)論

本文所闡述的問題都是在發(fā)電機(jī)組試運(yùn)行過程中發(fā)生的具有代表性的問題，其解決方案均已經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證。安裝過程中，綜合分析專業(yè)間的接口工作及技術(shù)要求，重視安裝過程的技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，可大大降低因熱工安裝問題影響機(jī)組試運(yùn)行工作的概率，從而保證工期，減少損失。

[1]SDJ 279—90電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范（熱工儀表及控制裝置篇）[S].