曾 鶴

（中山嘉明電力有限公司）

0 引言

電廠作為重要的發(fā)電供電場所，所用熱工儀表直接影響著電廠運(yùn)營效益及其安全性。為確保電廠逐步達(dá)成高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)，理應(yīng)制定完善的熱工儀表典型故障排查計(jì)劃，聯(lián)合高新技術(shù)指引相關(guān)人員及早知曉故障類型，從某種程度上規(guī)避經(jīng)濟(jì)損失，致使電廠始終在良好的環(huán)境下運(yùn)營發(fā)展。

1 電廠熱工儀表典型故障現(xiàn)象

1.1 流量測量儀表故障

電廠中所使用的熱工儀表一旦發(fā)生典型故障，將嚴(yán)重影響正常的運(yùn)行進(jìn)度，若長期得不到妥善處理，還會造成電廠遭受經(jīng)濟(jì)損失，因而需立足典型故障實(shí)現(xiàn)早發(fā)現(xiàn)和早處理。其中較為常見的熱工儀表通常以流量測量儀表為主，適用于電廠工作環(huán)境的儀表類型如（表1）所示。關(guān)于典型故障的分析，可以歸納為以下幾項(xiàng)：

表1 電廠流量測量儀表常見類型

其一，環(huán)境干擾下增大測量誤差，儀表多處于零下40℃至85℃工作環(huán)境下發(fā)揮測量作用。若外界環(huán)境溫度發(fā)生變化，如儀表安裝在惡劣環(huán)境下，有熱輻射或蒸汽一直對著儀表泄漏，將導(dǎo)致儀表長期處于高溫環(huán)境下工作而引起損壞，進(jìn)而難以獲取準(zhǔn)確的流量測量結(jié)果。

例如過熱蒸汽流量取樣管泄漏，導(dǎo)致變送器柜內(nèi)一直被水蒸汽侵蝕，工作環(huán)境長期高于85℃，可引起變送器故障。導(dǎo)致流量測量失效。

其二，安裝偏差引起故障，該儀表需要根據(jù)實(shí)際需求確定安裝點(diǎn)位。比如將其安裝于低壓系統(tǒng)內(nèi)，多以軸承遠(yuǎn)端部位為主，此時油壓值多為0.6MPа。如若在相距2m高度處安裝儀表，會造成測量時出現(xiàn)較大誤差，又或是未及時對接線路徑及量程范圍予以校對，也容易誘發(fā)典型故障。如量程不準(zhǔn)引起流量測量出現(xiàn)偏差，若該流量用于三沖量調(diào)節(jié)，則可能導(dǎo)致調(diào)節(jié)失靈。

1.2 溫度測量儀表故障

溫度測量儀表在電廠運(yùn)行階段也屬于常用儀表，其主要類型如（表2）所示，根據(jù)相關(guān)研究，針對表中所述典型故障內(nèi)容，可以對其具體成因展開分析。電廠使用熱電阻測溫儀時，具體根據(jù)熱電阻與溫度的相關(guān)性判定溫度變化區(qū)間，以下述公式予以計(jì)算。

表2 電廠溫度測量儀表特點(diǎn)及常見典型故障

式中，Rt代表溫度t時對應(yīng)的電阻值；Rt0、a、t、t0表示t0溫度下電阻值、溫度系數(shù)、特定溫度、初始溫度（多為0℃）。該公式適用于純金屬熱電阻溫度測量儀表，電廠通常采用鉑熱電阻，即Pt100。

若所用儀表為半導(dǎo)體熱敏材料，則以下列公式為標(biāo)準(zhǔn)。

式中，A、B、e、t為兩個材料結(jié)構(gòu)常數(shù)、溫度t時對應(yīng)電阻值、特定溫度。

由此知曉，在溫度系數(shù)較大時電阻值較大，兩種材質(zhì)測定溫度時，其量程分別為-50℃至300℃、-200℃至500℃，就此根據(jù)電廠實(shí)際需求予以選擇。至于所述溫度測量數(shù)據(jù)偏低、偏大以及顯示負(fù)值、熱電勢輸出值波動明顯等故障，多考慮安裝深度以及遭受腐蝕有關(guān)。或者因所處環(huán)境振動大出現(xiàn)接地故障或短路故障，造成無法準(zhǔn)確測量指標(biāo)，其安裝接線故障較為典型。

圖1 熱電阻測溫儀樣式圖

圖2 熱電偶測溫儀樣式圖

1.3 壓力測量儀表故障

壓力測量儀表主要用于測量電廠運(yùn)行期間各電氣設(shè)備壓力指標(biāo)或者真空度。一般情況下，要求儀表安裝于-40℃至60℃范圍內(nèi)的環(huán)境內(nèi)，若安裝環(huán)境不達(dá)標(biāo)，將誘發(fā)誤差增大故障。而且其故障表現(xiàn)也會與儀表類型產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，常用儀表如（表3）所示。此外，在接線失誤或是檢驗(yàn)不到位等情況下同樣會產(chǎn)生故障，導(dǎo)致儀表無法正常使用。因此，需切實(shí)圍繞典型故障，根據(jù)故障反饋現(xiàn)象查找故障原因，之后對其予以妥善處理，確保處理后的儀表繼續(xù)為電廠提供可靠的測量服務(wù)。

表3 電廠不同類型壓力測量儀表特點(diǎn)分析

2 電廠熱工儀表典型故障處理路徑

2.1 優(yōu)化儀表結(jié)構(gòu)

針對上述提到的多個典型故障，安排故障檢修人員處理故障時，具體可以根據(jù)故障表現(xiàn)確定故障成因，隨即對儀表結(jié)構(gòu)予以優(yōu)化，避免儀表受自身因素影響出現(xiàn)故障。

比如上文流量測量儀表的誤差故障，宜對現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行巡檢，以免水蒸汽泄漏引起環(huán)境溫度升高，超過設(shè)備溫度工作范圍。而后續(xù)提到的安裝偏差故障，則在下文中予以闡述［1］。此外，電廠選購并安裝熱工儀表時，應(yīng)以優(yōu)質(zhì)企業(yè)為首選，以高質(zhì)量儀表產(chǎn)品為基礎(chǔ)，并且在鍋爐等高溫場所內(nèi)安裝的流量測量以及壓力測量等儀表，應(yīng)注重密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，即使用ⅠP65及以上防水等級儀表，此時可以防止溫度變化下凝露對儀表產(chǎn)生巨大危害。而且處理典型故障期間，還需注重測量數(shù)據(jù)偏差范圍的有效控制。以流量測量儀表為例，其流量測量數(shù)據(jù)可以按照下列公式予以統(tǒng)計(jì)，之后對照故障處理前后流量測量結(jié)果差值，若符合相關(guān)要求，可以視為有效處理行為，反之則繼續(xù)修復(fù)儀表結(jié)構(gòu)。

式中，Qm為測量流量；δ、ε、Ad、ρ1、△P分別表示流量系數(shù)、流束膨脹系數(shù)、節(jié)流件通流面積、上游側(cè)流體密度、節(jié)流件前后差壓。從中可知關(guān)乎流量測量儀的因素還涵蓋安裝方式、結(jié)構(gòu)狀態(tài)和磨損度，務(wù)必從多個方面予以改進(jìn)，自此確保電廠所用儀表體現(xiàn)安全高效價(jià)值。

2.2 數(shù)據(jù)檢測排查

在處理熱工儀表故障時，還需隨時對記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行排查，從中發(fā)現(xiàn)儀表顯示數(shù)據(jù)是否與實(shí)測值有較大誤差，并在每一項(xiàng)故障處理前后注重?cái)?shù)據(jù)分析，將儀表顯示數(shù)據(jù)作為故障處理的重要依據(jù)。以上文常用的熱電阻和熱電偶典型故障為研究重點(diǎn)。對于熱電阻，在其出現(xiàn)插入深度不足或者保護(hù)套管積水等問題時，都會引起顯示數(shù)值降低情況。此時維修人員應(yīng)將熱電阻相關(guān)元件置于保護(hù)套管頂端，而且需關(guān)注溫度測量數(shù)據(jù)降低節(jié)點(diǎn)下儀表運(yùn)行狀態(tài)，針對保護(hù)套管進(jìn)行干燥處理。而對于數(shù)據(jù)偏大故障，應(yīng)積極更換新的熱電阻元件，或者重新校驗(yàn)接線質(zhì)量［2］。若電廠使用熱電偶時出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏小顯現(xiàn)，此時應(yīng)考慮是否具有短路隱患，故此檢修人員需對破損元件予以更換，以清除雜質(zhì)、干燥以及補(bǔ)償電纜更換等方法處理典型故障。

2.3 調(diào)整安裝路徑

電廠熱工儀表典型故障的有效處理，還應(yīng)當(dāng)從安裝路徑的優(yōu)化調(diào)整層面進(jìn)行分析。因上述提及的幾種故障多與儀表安裝質(zhì)量有關(guān)，因而處理故障時，若能充分校驗(yàn)安裝路徑規(guī)范性，可消除數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等故障隱患。

首先，檢修人員應(yīng)在0.1MPа壓力條件下采樣，并保證電廠連接管道具有1：10或1：20傾斜度安裝標(biāo)準(zhǔn)；其次，安裝路徑檢查期間，還需觀察是否裝有墊片（石棉墊、紫銅墊）等保護(hù)元件，可在檢修期間予以檢查、更換；最后，安裝熱工儀表時，尤其是壓力儀表，其安裝垂直偏差宜在2mm以內(nèi)，內(nèi)徑偏差為0.5mm，水平線夾角應(yīng)在45°以內(nèi)。同時，需對儀表安裝位置的端正度以及牢固度予以檢查，致使儀表處于密封且安全的環(huán)境內(nèi)。面對振幅明顯或者易于發(fā)生碰撞的場地內(nèi)所安裝的熱工儀表，檢修人員需控制好安裝調(diào)整管理周期，替換零件之余關(guān)注儀表咬合度和傾斜度變化規(guī)律，促使處理后熱工儀表再度體現(xiàn)優(yōu)良性能［3］。

3 電廠熱工儀表典型故障防范對策

3.1 合理分析儀表測量準(zhǔn)確度

電廠熱工儀表典型故障的有效防范，最為關(guān)鍵的是保證儀表顯示的測量數(shù)據(jù)足夠準(zhǔn)確。通常電廠所用熱工儀表的測量允許誤差多高于基本誤差?；菊`差和允許誤差均可按照下列公式代入相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

式中，△xmax為最大儀表測量誤差標(biāo)準(zhǔn)、Amax、Amin為量程范圍最高和最低值。

假設(shè)在某電廠內(nèi)在鍋爐爐膛內(nèi)安裝溫度儀表，其量程范圍為600℃至800℃，基本誤差為±2%，此時將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式（4）內(nèi)（△xmax=±2%×（800-600）=±4℃），可知曉當(dāng)溫度測量儀表顯示爐膛溫度為700℃時，此時實(shí)際溫度在696℃至704℃以內(nèi)，以便指引相關(guān)人員確定爐膛溫度是否符合鍋爐燃燒標(biāo)準(zhǔn)，且滿足儀表測量標(biāo)準(zhǔn)前提下可以預(yù)判儀表運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。一般儀表上所顯示的數(shù)字多代表準(zhǔn)確等級，如（圖3）所示。

圖3 熱工儀表刻度盤顯示結(jié)果展示圖（1.6代表準(zhǔn)確度等級，即允許誤差為±1.6%）

3.2 規(guī)范熱工儀表安裝流程

通過規(guī)范安裝流程可在某種程度上控制故障風(fēng)險(xiǎn)，上文闡述安裝路徑時已提到相關(guān)安裝細(xì)節(jié)，此處安裝事項(xiàng)指代前期安裝，即針對新建場地進(jìn)行儀表安裝作業(yè)。

比如在確定取源部件安裝點(diǎn)位時，要求元件間距至少應(yīng)比管徑（外徑）大，但應(yīng)高于20cm，且熱工儀表元件安裝環(huán)節(jié)需以介質(zhì)流向?yàn)榛A(chǔ)有序安裝，且溫度測量儀表安裝時還需提前敷設(shè)隔熱層，且溫度變化明顯區(qū)域儀表安裝應(yīng)將取樣管彎曲半徑控制在5cm之內(nèi)，此時更易抵御外界環(huán)境沖擊。安裝壓力測量儀表時，還應(yīng)當(dāng)將刻度盤中心點(diǎn)安裝于與地面相隔1.5m的高度上，而且應(yīng)將壓力測點(diǎn)保持于直管區(qū)間內(nèi)，其安裝垂直度與既定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)有±1°的安裝偏差，且儀表均應(yīng)在質(zhì)檢合格后予以安裝，督促安裝人員嚴(yán)格遵照安裝圖紙落實(shí)安裝點(diǎn)位［4］。

3.3 應(yīng)用無人化自動監(jiān)測技術(shù)

電廠所用熱工儀表樣式繁多且典型故障較為復(fù)雜，要想充分預(yù)防典型故障，還需積極引進(jìn)無人化自動監(jiān)測技術(shù)，以技術(shù)手段對典型故障展開動態(tài)監(jiān)測，以便隨時從自動監(jiān)測系統(tǒng)反饋中知曉故障隱患，合理分配檢修資源，并逐步達(dá)成無人化運(yùn)營目標(biāo)。

例如國電南京電廠在2022年已開始應(yīng)用自動化控制儀表技術(shù)，提升儀表運(yùn)行安全性。實(shí)則運(yùn)用溫度控制儀、變頻器以及可編輯控制器、傳感器等元件打造無人化自動化監(jiān)測環(huán)境。面對上述常見的誤差故障、安裝故障等，可以先行在自動化監(jiān)測系統(tǒng)界面綜合分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，隨即篩選出異常數(shù)據(jù)，借此區(qū)分故障類型后自動修復(fù)。

4 結(jié)束語

綜上所述，電廠熱工儀表典型故障集中在溫度測量、壓力測量、流量測量儀表上，一旦發(fā)生故障，需從儀表結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)檢測、安裝調(diào)整等方面予以妥善處理。尚未出現(xiàn)故障前則采用測量準(zhǔn)確度分析、規(guī)范安裝流程、無人化自動監(jiān)測技術(shù)等對策，確保熱工儀表以優(yōu)良狀態(tài)為電廠運(yùn)營項(xiàng)目給予可靠保障。