李 斌

（晉中市陽煤揚(yáng)德煤層氣發(fā)電有限公司，山西 晉中 045400）

為了確保瓦斯發(fā)電設(shè)備正常運(yùn)行、瓦斯安全運(yùn)輸及操作人員安全，需要對(duì)瓦斯溫度、壓力、濃度及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，實(shí)現(xiàn)瓦斯發(fā)電工藝全自動(dòng)監(jiān)控。本文就煤層氣發(fā)電生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)故障原因進(jìn)行分析，提出了改進(jìn)方案并制定出相應(yīng)措施。

1 瓦斯發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)概述

1.1 平舒瓦斯發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)

平舒電廠所用組態(tài)軟件為WinCC，下機(jī)位是S7-300PLC，采集、傳輸、處理、分析單臺(tái)機(jī)組子系統(tǒng)及廠級(jí)監(jiān)控總系統(tǒng)數(shù)據(jù)后反饋給監(jiān)控計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)控制。監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示。

1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的重要性

瓦斯發(fā)電過程中生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)，系統(tǒng)會(huì)報(bào)警，當(dāng)出現(xiàn)重大情況可能導(dǎo)致設(shè)備停運(yùn)時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)可以阻止損失擴(kuò)大，運(yùn)行人員可及時(shí)了解監(jiān)控對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)了解出現(xiàn)異常提示時(shí)的正確處理方法。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生重要數(shù)據(jù)，包括發(fā)電機(jī)功率、運(yùn)行時(shí)間、壓力波動(dòng)情況、空燃比、水溫油溫等，在進(jìn)行生產(chǎn)分析時(shí)可以快速從數(shù)據(jù)庫調(diào)出，用以指導(dǎo)生產(chǎn)。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行方式圖

2 監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象及原因分析

2.1 故障現(xiàn)象

平舒電廠自2014年1月成功并網(wǎng)發(fā)電以來，系統(tǒng)故障主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。

第一瓦斯傳感器誤報(bào)警：（1）瓦斯傳感器顯示的數(shù)值瞬間升高后立刻恢復(fù)原來近似值，持續(xù)時(shí)間多為20s左右，一般是傳感器故障引起，需更換瓦斯傳感器。（2）當(dāng)數(shù)值瞬間升高維持幾秒鐘，多為信號(hào)電纜接頭松動(dòng)。雖顯示數(shù)據(jù)但是無法保存，這種現(xiàn)象多為通信線路故障引起。線路板、元器件受潮腐蝕產(chǎn)生誤報(bào)。（3）如圖2所示，紅外瓦斯?jié)舛葯z測(cè)儀反饋速度慢，數(shù)據(jù)延遲約12s或檢測(cè)結(jié)果失準(zhǔn)，設(shè)備錯(cuò)過最佳調(diào)整時(shí)間，嚴(yán)重影響生產(chǎn)運(yùn)行。

第二機(jī)組溫度顯示跳變大：（1）溫度傳感器主要反映發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)界面出現(xiàn)數(shù)據(jù)嚴(yán)重偏離實(shí)際值甚至成為無窮大時(shí)，使用測(cè)溫槍測(cè)該故障傳感器測(cè)點(diǎn)實(shí)際溫度，并與鄰近機(jī)組進(jìn)行對(duì)比，實(shí)際溫度與監(jiān)控顯示溫度不符時(shí)首先考慮傳感器故障。（2）排溫線損壞。排溫線所在部位環(huán)境比較復(fù)雜，我們通常會(huì)對(duì)異常排溫線進(jìn)行全面檢查，外觀是否有破損、燒焦扭曲現(xiàn)象，并用萬用表測(cè)量其有無開路、短路現(xiàn)象。（3）檢測(cè)溫度電路板，查看各接線端子有無松動(dòng)脫落，對(duì)比新的電路板，有無燒焦變形部位，各元器件有無變形變色。對(duì)照?qǐng)D紙有沒有虛焊起皮的狀況，用萬用表測(cè)量電阻、電容、二極管阻值有沒有變大和變小，電容電感有沒有開路，必要時(shí)返廠檢測(cè)。

2.2 故障原因分析

引起故障的原因主要是以下幾點(diǎn)：（1）系統(tǒng)抗干擾能力弱。變壓器等設(shè)備產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)和強(qiáng)磁場(chǎng)引起監(jiān)控系統(tǒng)抗干擾能力弱。（2）傳感器故障。管道內(nèi)煤層氣水汽大，煤層氣濃度傳感器易受潮腐蝕導(dǎo)致?lián)p壞和失準(zhǔn)。溫度傳感器所處環(huán)境溫度高，震動(dòng)大，粉塵多，損壞頻率高。為了有效防止氣缸內(nèi)回火、爆炸等現(xiàn)象發(fā)生，瓦斯輸送中需加裝細(xì)水霧抑爆裝置導(dǎo)致瓦斯含水量增加。攜帶水分的瓦斯進(jìn)入瓦斯?jié)舛葯z測(cè)儀后會(huì)有殘留水，另外瓦斯雜質(zhì)較多，日積月累對(duì)瓦斯?jié)舛葯z測(cè)儀造成腐蝕、結(jié)垢和堵塞，導(dǎo)致設(shè)備性能下降，檢測(cè)結(jié)果失準(zhǔn)，甚至失靈。（3）通訊線路故障。環(huán)境溫度高，線路易老化。

3 改進(jìn)策略與防范措施

3.1 改進(jìn)策略

（1）多與廠商及研制單位溝通，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行測(cè)評(píng)，改善設(shè)計(jì)，提高傳感器可靠性。

（2）定期維護(hù)、校驗(yàn)傳感器，確保準(zhǔn)確性。

（3）采用新材料和新技術(shù)，降低誤報(bào)幾率。

（4）定期檢查和維護(hù)系統(tǒng)通訊線路。

（5）針對(duì)紅外瓦斯?jié)舛葯z測(cè)儀出現(xiàn)問題進(jìn)行改進(jìn)，更換激光瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)儀，并將氣室出口進(jìn)行改造。① 激光瓦斯檢測(cè)儀用激光作為光源，減少了紅外的分光系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了檢測(cè)儀的結(jié)構(gòu)。選定特定波長(zhǎng)的激光，進(jìn)行透射、折射分支，一束作為檢測(cè)光，一束作為參照光，分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，被解調(diào)后得出測(cè)量電路和參比電路的電信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理換算，反饋給監(jiān)控系統(tǒng)。② 將氣室出口進(jìn)行改造，如圖3所示。瓦斯氣體從測(cè)量口進(jìn)入檢測(cè)儀，經(jīng)過測(cè)量后再由氣室出口排至室外低洼處，防止氣室內(nèi)水分積聚，影響儀表性能。由于出口是7mm軟管，低壓管道損耗忽略不計(jì)。改造后應(yīng)用效果：濃度儀未改造前數(shù)據(jù)延遲約12s，濃度儀使用壽命3個(gè)月左右，改造后數(shù)據(jù)反饋延遲縮短到8s內(nèi)，濃度儀使用已經(jīng)超過6個(gè)月，未見異常，同時(shí)濃度儀外觀滲水銹蝕情況基本消失，減少了更換維修頻率。

圖2 紅外瓦斯?jié)舛葯z測(cè)儀原理圖

圖3 激光瓦斯檢測(cè)儀原理圖

3.2 防范措施

（1）提高維護(hù)人員技術(shù)水平。維護(hù)工作是重中之重，提高維護(hù)人員技術(shù)水平是保證維護(hù)工作有序進(jìn)行的前提。維護(hù)工作量大，維護(hù)人員配置少，維護(hù)人員水平參差不齊，容易造成誤判、漏判現(xiàn)象。加上設(shè)備更新快，專業(yè)性強(qiáng)，做好維護(hù)人員培訓(xùn)工作，提高維護(hù)人員理論知識(shí)和技術(shù)水平，加強(qiáng)維護(hù)隊(duì)伍建設(shè)，適應(yīng)監(jiān)測(cè)技術(shù)日益發(fā)展的需求。

（2）完善管理制度。依據(jù)電廠生產(chǎn)系統(tǒng)情況，制定合理的技術(shù)管理制度，確定工作內(nèi)容和工作重點(diǎn)，明確各崗位職責(zé)，加強(qiáng)檢查，促進(jìn)責(zé)任落實(shí)到位，獎(jiǎng)優(yōu)罰劣，對(duì)故障責(zé)任者追究責(zé)任。

（3）提高設(shè)備裝備水平。做好設(shè)備、配件驗(yàn)收工作，確保各個(gè)零件質(zhì)量合格。

4 結(jié)語

通過提高設(shè)備裝備水平，完善監(jiān)控手段，提高全體職工的業(yè)務(wù)素養(yǎng)和責(zé)任心，輔以有效的管理制度，電廠的安全運(yùn)行程度和生產(chǎn)效益能夠得到保證。