王翔

（浙江浙能紹興濱海熱電有限責(zé)任公司，浙江紹興312073）

濱海熱電廠熱控系統(tǒng)干擾問(wèn)題分析處理與預(yù)控

王翔

（浙江浙能紹興濱海熱電有限責(zé)任公司，浙江紹興312073）

濱海熱電廠1號(hào)、2號(hào)機(jī)組在啟動(dòng)階段，不同區(qū)域的變送器發(fā)生瞬間信號(hào)干擾；機(jī)組檢修后，汽機(jī)潤(rùn)滑油從循環(huán)開始到正常運(yùn)行中，潤(rùn)滑回油溫度發(fā)生有規(guī)律的波動(dòng)，影響了機(jī)組的安全運(yùn)行。進(jìn)行全面的檢查、分析和試驗(yàn)后，通過(guò)消除多點(diǎn)接地和對(duì)輸入信號(hào)增加電容濾波等方法，解決了這一問(wèn)題。

熱電阻；干擾；信號(hào)波動(dòng)；抗干擾措施

浙能紹興濱海熱電廠一期工程為2×300 MW供熱機(jī)組，DCS（集散控制系統(tǒng)）采用和利時(shí)有限公司生產(chǎn)的MACSV系統(tǒng)。由于設(shè)計(jì)及設(shè)備存在缺陷，且基建安裝調(diào)試過(guò)程中存在未按規(guī)程要求施工的現(xiàn)象[1]，自2011年6月投入商業(yè)運(yùn)行以來(lái)，曾發(fā)生多起不同區(qū)域的變送器和熱電阻測(cè)量信號(hào)受干擾異動(dòng)現(xiàn)象，影響了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文針對(duì)1號(hào)、2號(hào)機(jī)組發(fā)生的信號(hào)波動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行分析，提出查找、處理的方法與預(yù)防措施，供同行參考。

1 熱控系統(tǒng)信號(hào)干擾現(xiàn)象

（1）1號(hào)爐主汽壓力變送器瞬間跳變。機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，1號(hào)爐主汽壓力變送器多次出現(xiàn)瞬間跳變，導(dǎo)致鍋爐主控退出自動(dòng)，記錄曲線如圖1所示。

（2）設(shè)備啟動(dòng)階段信號(hào)瞬間干擾跳變。2號(hào)機(jī)凝結(jié)水泵工頻啟動(dòng)，汽機(jī)側(cè)6.3 m層多處變送器測(cè)量信號(hào)發(fā)生瞬間干擾跳變，記錄曲線如圖2—4所示。電泵定期啟動(dòng)，軸封壓力跳變，引起退出自動(dòng)，曲線如圖5所示。

圖1 運(yùn)行中主汽壓力測(cè)量值跳變記錄曲線

（3）機(jī)組檢修后，汽輪機(jī)潤(rùn)滑油回油溫度間隙跳變。1號(hào)機(jī)組檢修后，汽輪機(jī)潤(rùn)滑油從循環(huán)開始到正常運(yùn)行中，潤(rùn)滑回油溫度信號(hào)發(fā)生規(guī)律性的受干擾波動(dòng)，影響了機(jī)組的安全運(yùn)行。圖6為主機(jī)軸承溫度跳變情況，圖7為機(jī)組檢修后開始油循環(huán)時(shí)和運(yùn)行時(shí)的5號(hào)、6號(hào)軸承回油溫度記錄曲線。

2 信號(hào)干擾問(wèn)題分析

圖22 號(hào)高壓加熱器水位信號(hào)跳變記錄曲線

圖33 號(hào)高壓加熱器水位信號(hào)跳變記錄曲線

圖4 除氧器壓力信號(hào)跳變記錄曲線

圖5 電泵啟動(dòng)軸封壓力跳變記錄曲線

針對(duì)以上信號(hào)干擾現(xiàn)象，熱工專業(yè)進(jìn)行了多方排查，現(xiàn)場(chǎng)檢查了測(cè)量部件、元件的安裝位置和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境、電纜橋架走向，通過(guò)DCS歷史曲線和實(shí)時(shí)曲線分析了跳變過(guò)程和時(shí)間間隔，并通過(guò)試驗(yàn)和專題分析研究，判斷上述信號(hào)跳變的原因有以下幾個(gè)方面：

（1）電纜間的分布電容耦合引起信號(hào)干擾。

圖6 主機(jī)軸承溫度變動(dòng)記錄曲線

圖7檢修后油循環(huán)時(shí)和運(yùn)行中5號(hào)、6號(hào)軸承回油溫度曲線

圖1 —5曲線中記錄的干擾信號(hào)，其主要原因之一，是由電纜間的分布電容耦合引起。機(jī)組敷設(shè)有大量的電源、控制、信號(hào)電纜，連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制系統(tǒng)。由于基建安裝期間施工不當(dāng)，許多電纜在電纜橋架通道中平行或交織在一起，當(dāng)幾種不同性質(zhì)的電纜如動(dòng)力線路和控制信號(hào)電纜在一起傳輸，同一層布置或間距不滿足要求時(shí)，動(dòng)力線路的電流變化引起周圍磁場(chǎng)的變化，此時(shí)如果存在有接地電位差、未采用符合質(zhì)量要求的電纜類型、電纜屏蔽層連接不連續(xù)、電纜絕緣材料老化等情況，則信號(hào)電纜除了傳輸各類有效信息之外，還會(huì)通過(guò)空間電磁輻射、電纜之間的電容性耦合、感性（磁場(chǎng)）耦合、直接傳導(dǎo)耦合、公共阻抗耦合，引入周圍磁場(chǎng)變化所產(chǎn)生的無(wú)用信號(hào)，疊加在有用信號(hào)上形成干擾，造成控制信號(hào)的失真。

（2）大功率電氣設(shè)備啟停引起的空間電磁輻射耦合和電感耦合產(chǎn)生干擾。

根據(jù)該管廊氫氣管道的直徑大小，參考GB 26610—2011《承壓設(shè)備系統(tǒng)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則》[17]中的第4部分，可確定該管道的平均失效概率為7.0×10-7。

圖1的測(cè)量信號(hào)跳變主要發(fā)生在吹灰器D和E工作時(shí)，經(jīng)查發(fā)現(xiàn)吹灰器的部分動(dòng)力電源電纜與壓力模擬量信號(hào)電纜敷設(shè)在同一橋架。圖2—5信號(hào)跳變都是在凝結(jié)水泵、電泵啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生。因此產(chǎn)生這些干擾信號(hào)的主要原因之一，是由于大功率電氣設(shè)備啟停引起的空間電磁輻射耦合，再通過(guò)電纜間的電容耦合產(chǎn)生了干擾。運(yùn)行中大功率電氣設(shè)備啟停時(shí)，在開關(guān)閉合過(guò)程中，負(fù)載電流的快速變化在其周圍產(chǎn)生較大的交變磁場(chǎng)，處于這個(gè)交變磁場(chǎng)中的控制與測(cè)量信號(hào)電纜因其間的分布電容和電感而感應(yīng)到干擾信號(hào)。同時(shí)大功率電氣設(shè)備啟停所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)，可能通過(guò)信號(hào)電纜耦合，在電纜之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，造成線路上的干擾。

（3）接線問(wèn)題引起信號(hào)干擾。

接線問(wèn)題也是引起信號(hào)干擾的原因之一，如果錯(cuò)誤接線導(dǎo)致不同系統(tǒng)合用同一測(cè)量元件信號(hào)，會(huì)因系統(tǒng)間的地電位差而引起共模干擾。如上述機(jī)組檢修后汽輪機(jī)潤(rùn)滑油回油溫度信號(hào)間隙跳變，其原因就是原來(lái)接入IDAS（工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）和DCS的潤(rùn)滑油回油溫度測(cè)量元件為雙支熱電阻，檢修后更換成單支熱電阻，檢修人員由于不熟悉測(cè)量原理，錯(cuò)誤地將2個(gè)系統(tǒng)的不同線接在了同一端子上，引起干擾。此外，接線松動(dòng)或接觸不良會(huì)產(chǎn)生接觸干擾，備用線兩端懸空且在柜中垂直向上會(huì)因天線效應(yīng)引入干擾，測(cè)量?jī)x表與監(jiān)控系統(tǒng)處于不同區(qū)域，也有可能因地電位差產(chǎn)生干擾等。

（4）軸電壓引起信號(hào)干擾。

軸電壓是指在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電機(jī)2個(gè)軸承端或電機(jī)轉(zhuǎn)軸與軸承間所產(chǎn)生的電壓。在正常情況下，軸電壓較低時(shí)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)軸與軸承間存在的潤(rùn)滑油膜能起到較好的絕緣作用。但是，如果由于某些原因，如靜電電荷導(dǎo)致在軸和接地臺(tái)板之間出現(xiàn)直流型電壓，使軸電壓逐漸升高到一定數(shù)值時(shí)，通過(guò)擊穿油膜放電，形成軸電流產(chǎn)生回路，從而產(chǎn)生周期性信號(hào)干擾。電氣人員進(jìn)行軸電壓試驗(yàn)時(shí)，如果安裝于軸承上的屏蔽電纜屏蔽層接觸軸承，軸電壓也會(huì)通過(guò)電纜屏蔽影響對(duì)應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)的地電位而引起干擾。

3 信號(hào)干擾問(wèn)題處理

為保證機(jī)組可靠運(yùn)行，測(cè)量與控制設(shè)備及電纜的正確安裝和可靠的運(yùn)行環(huán)境是基礎(chǔ)，及時(shí)消缺維護(hù)和規(guī)范檢修是保障。很多信號(hào)干擾都與安裝不當(dāng)、運(yùn)行環(huán)境不良、維護(hù)和檢修不到位有關(guān)[2]，根據(jù)上述分析結(jié)果，對(duì)濱海熱電廠信號(hào)干擾問(wèn)題進(jìn)行了檢查與處理。

（1）進(jìn)行接地電阻測(cè)試。

機(jī)組停運(yùn)檢修時(shí)，測(cè)量控制系統(tǒng)總接地電阻、出現(xiàn)干擾信號(hào)的現(xiàn)場(chǎng)段電纜橋架接地電阻；檢查出現(xiàn)干擾信號(hào)的電纜的單點(diǎn)接地可靠性，如控制柜處斷開相關(guān)屏蔽電纜與大地的連接，測(cè)量屏蔽電纜屏蔽線與大地間的絕緣電阻，確保其不小于電纜絕緣電阻允許值；恢復(fù)電纜屏蔽線與接地間連接后，在現(xiàn)場(chǎng)始端測(cè)量電纜屏蔽與大地間的電阻，保證其不大于4 Ω[3]。對(duì)測(cè)量與檢查中發(fā)現(xiàn)不符合規(guī)程要求的問(wèn)題進(jìn)行處理，確?？刂葡到y(tǒng)一點(diǎn)接地可靠性。

（2）檢查、處理電纜敷設(shè)問(wèn)題。

電纜不但向空間輻射電磁波，也敏感地接收來(lái)自鄰近干擾源所發(fā)射的電磁波，因此電纜既是干擾信號(hào)的主要發(fā)射器，也是主要的接收器。此外干擾信號(hào)衰減與電纜間距離的平方成反比關(guān)系。因此針對(duì)電容耦合干擾，在機(jī)組檢修中，檢查橋架電纜，若發(fā)現(xiàn)動(dòng)力電纜與信號(hào)電纜平行敷設(shè)，但由于電纜層層疊放，無(wú)法采取拉開電纜間距（大于15 cm）、在電纜之間增加金屬隔板或屏蔽罩等措施，則列入檢修計(jì)劃，待機(jī)組大修時(shí)重新敷設(shè)電纜。

機(jī)組檢修時(shí)，檢查屏蔽電纜屏蔽層的全程連續(xù)性和保護(hù)套管的完整性。檢查接線盒或中間端子柜信號(hào)電纜的屏蔽層引線是否套有絕緣軟管，確認(rèn)通過(guò)端子可靠連接，全程貫通，不存在因觸碰金屬外殼導(dǎo)致多點(diǎn)接地現(xiàn)象。檢查相關(guān)電纜橋架蓋板的完整性[4]。對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行處理，同時(shí)重新敷設(shè)與動(dòng)力電纜同層的信號(hào)電纜。機(jī)組啟動(dòng)后，高壓加熱器水位和除氧器壓力等干擾信號(hào)消除。

（3）進(jìn)行設(shè)備啟停干擾場(chǎng)強(qiáng)及相關(guān)區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試。

機(jī)組停運(yùn)時(shí)或啟動(dòng)前，通過(guò)場(chǎng)強(qiáng)儀測(cè)量相關(guān)電氣設(shè)備停運(yùn)或啟動(dòng)過(guò)程中相關(guān)區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)變化，與記錄的相關(guān)變送器干擾信號(hào)分析比較，以便找出產(chǎn)生干擾的電纜。

通過(guò)場(chǎng)強(qiáng)儀測(cè)試，發(fā)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備啟停中，這些信號(hào)電纜的場(chǎng)強(qiáng)確實(shí)有很大變化，但要真正找出對(duì)應(yīng)的干擾區(qū)段，還是非常困難，需要細(xì)心、耐心并反復(fù)試驗(yàn)。從檢修維護(hù)的長(zhǎng)期考慮，可以對(duì)所涉及的熱工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和電纜橋架通道進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試并記錄存檔，待再次出現(xiàn)干擾信號(hào)時(shí)，將測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以利于問(wèn)題的查找。

（4）加裝隔離器、電容、磁環(huán)等部件[5]。

對(duì)于電纜間的電容耦合干擾，通過(guò)在芯線上加裝電容、套裝磁環(huán)的方法，為干擾信號(hào)提供泄放通道以減少或消除干擾。圖1的干擾現(xiàn)象通過(guò)加裝電容后消除，但要注意加裝電容時(shí)要從小容量（如0.011～0.047 μF）開始逐步并接電容，磁環(huán)也要逐個(gè)增加，一旦發(fā)現(xiàn)信號(hào)有衰減，就要減少電容的容量或磁環(huán)的個(gè)數(shù)。圖2—5的干擾現(xiàn)象通過(guò)加裝電容均有效果，但如果出現(xiàn)該干擾現(xiàn)象的信號(hào)沒(méi)有規(guī)律，則加裝泄放部件的工作量很大，不是根本的解決辦法，只能作為權(quán)宜之計(jì)。

對(duì)于共模干擾，可采用通道隔離技術(shù)，切斷外部干擾竄入輸入輸出通道的渠道，實(shí)現(xiàn)彼此隔離。但加裝隔離器時(shí)，若采用無(wú)源隔離器，要注意被隔離的信號(hào)源是否具有帶無(wú)源隔離器這一負(fù)載的能力；若采取有源隔離器，宜與對(duì)應(yīng)測(cè)量或控制設(shè)備為同一電源（在確認(rèn)電源容量滿足的前提下），并采取有效措施，防止發(fā)生積聚電荷造成信號(hào)失真、漏電，從而出現(xiàn)執(zhí)行器位置漂移、電源異常，導(dǎo)致測(cè)量與控制失常。

（5）改變電纜屏蔽線的接地點(diǎn)或接地方式。

對(duì)于控制系統(tǒng)側(cè)單點(diǎn)接地解決不了的某些干擾問(wèn)題，可以斷開控制系統(tǒng)側(cè)單點(diǎn)接地，改在電纜始端一側(cè)單點(diǎn)接地試驗(yàn)。處于嚴(yán)重電磁干擾環(huán)境的電纜，采用分屏加總屏電纜或鎧裝屏蔽型電纜，鎧裝層兩端接地，內(nèi)層屏蔽一端接地，有時(shí)利用金屬電纜橋架對(duì)總屏或鎧裝層進(jìn)行二點(diǎn)接地作為第一道屏蔽，利用分屏或鎧裝電纜的屏蔽層進(jìn)行單點(diǎn)接地作為第二道防護(hù)，會(huì)取得較好效果。

對(duì)于通過(guò)上述加裝隔離器、電容、磁環(huán)等方法仍不能消除且始終存在的連續(xù)干擾現(xiàn)象，可能是不共地引起電位差形成的共模干擾，可以采取將同一個(gè)控制器所有輸入信號(hào)的負(fù)端接地的措施來(lái)消除。濱海熱電廠化學(xué)汽水取樣系統(tǒng)PLC（可編程邏輯控制器）顯示的汽水品質(zhì)測(cè)量信號(hào)，通過(guò)該方法消除了干擾。

（6）糾正接線錯(cuò)誤。

仔細(xì)檢查線路，糾正接線錯(cuò)誤。經(jīng)檢查，圖6和圖7軸承回油溫度信號(hào)曲線記錄的周期性干擾現(xiàn)象，其原因是機(jī)組檢修時(shí)，將進(jìn)入IDAS和DCS的信號(hào)線接在軸承回油溫度雙支熱電阻的同一支上，由于IDAS采集器輸入通道與DCS輸入通道的工作電源不共地引起干擾，干擾源或與軸電壓有關(guān)。將信號(hào)接線改接雙支熱電阻后，故障現(xiàn)象消失。

（7）采取軟件抗干擾技術(shù)。

軟件對(duì)干擾信號(hào)有效處理的特點(diǎn)之一，就是簡(jiǎn)單易行、修改靈活、不需增加硬件節(jié)省資源，因此在抑制干擾信號(hào)工作中，采取軟件抗干擾技術(shù)加以補(bǔ)充，如延遲濾波比較法抑制模擬量信號(hào)干擾、變化速率及壞點(diǎn)閉鎖邏輯、計(jì)數(shù)器法抑制數(shù)字量輸入信號(hào)干擾等，可作為硬件抗干擾措施的一種輔助手段，取得很好的效果[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

電力生產(chǎn)中會(huì)遇到各種各樣的信號(hào)干擾，需要通過(guò)了解干擾產(chǎn)生的機(jī)理，掌握提高系統(tǒng)抗干擾能力的具體措施與消除或降低干擾影響的手段，在控制系統(tǒng)的安裝調(diào)試和檢修維護(hù)過(guò)程中不斷探討及積累經(jīng)驗(yàn)，以確保設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境下可靠運(yùn)行。

[1]鄭鳳苓.熱工系統(tǒng)安裝中的典型問(wèn)題分析與處理[J].電力建設(shè)，2010，31（7）∶98-100.

[2]孫長(zhǎng)生，朱北恒，王建強(qiáng)，等.提高電廠熱控系統(tǒng)可靠性技術(shù)研究[J].中國(guó)電力，2009，42（2）∶56-59.

[3]DL/T 774-2004火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修運(yùn)行維護(hù)規(guī)程[S]．北京：中國(guó)電力出版社，2004．

[4]電力行業(yè)熱工自動(dòng)化技術(shù)委員會(huì).火電廠熱控系統(tǒng)可靠性配置與事故預(yù)控[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[5]李建國(guó)，陳統(tǒng)錢，丁俊宏，等.提高樂(lè)清發(fā)電廠熱控系統(tǒng)可靠性的技術(shù)措施[J].電力建設(shè)，2012，33（8）∶70-73.

[6]葉國(guó)滿，屠士鳳，林晨，等.抑制信號(hào)干擾的方法研究和應(yīng)用[J].浙江電力，2012，31（12）∶67-69.

（本文編輯：徐晗）

Analysis and Precontrol of Interference in I&C System of Binhai Thermal Power Plant

WANG Xiang
（Zhejiang Zheneng Binhai Thermal Power Co.，Ltd.，Shaoxing Zhejiang 312073，China）

During startup of units 1 and unit 2 in Binhai Thermal Power Plant，signals of transmitters from different directions of the turbine became interfered.After overhaul，the lubricating oil of steam turbine began to cycle and run normally.The regular undulation of returning lubricating oil affected the operation safety of units.After comprehensive inspection，analysis and test，the interference is eliminated by multi-point earthing and increase of capacitance filter.

thermal resistance；interference；signal fluctuation；anti-interference measure

TK38

B

1007-1881（2015）06-0035-04

2015-04-27

王翔（1970），女，工程師，從事熱工自動(dòng)化系統(tǒng)維護(hù)與技術(shù)管理工作。