火力發(fā)電廠溫度測(cè)點(diǎn)跳變?cè)蚍治黾疤幚?/h1>
2017-04-27 12:49:04李如意袁嘉偉鄭亮亮
科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年11期
李如意+袁嘉偉+鄭亮亮
摘 要：電廠中溫度測(cè)點(diǎn)的跳變時(shí)有發(fā)生，原因各種各樣。但某些溫度測(cè)點(diǎn)跳變可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備跳閘，給設(shè)備安全運(yùn)行造成較大危害。文章對(duì)某電廠脫硝系統(tǒng)若干溫度測(cè)點(diǎn)跳變的原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析，提出了若干解決方法并進(jìn)行了比較，最終提出了適合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的最優(yōu)解決方案，為同類問(wèn)題提供了一個(gè)很好的借鑒。
關(guān)鍵詞：脫硝；溫度跳變；干擾；續(xù)流；二極管
1 概述
某廠2X600MW機(jī)組于2013年分別實(shí)施SCR脫硝改造工程，每臺(tái)鍋爐布置兩個(gè)SCR反應(yīng)器。按環(huán)保要求，每個(gè)SCR反應(yīng)器出口及入口各配置一套CEMS裝置。兩臺(tái)機(jī)組共計(jì)8套，安裝溫度測(cè)點(diǎn)共計(jì)24個(gè)測(cè)點(diǎn)。自脫硝投入運(yùn)行以來(lái)，這些溫度測(cè)點(diǎn)偶爾發(fā)生跳變，且跳變幅度越來(lái)越明顯，跳變頻次越來(lái)越多，甚至導(dǎo)致了噴氨關(guān)斷閥的跳閘，已危及脫硝設(shè)備的安全運(yùn)行，成為了引發(fā)環(huán)保事件的重大隱患。通過(guò)認(rèn)真分析及多次試驗(yàn)，最終找到了解決問(wèn)題的最優(yōu)方案，徹底解決了脫硝系統(tǒng)溫度測(cè)點(diǎn)跳變的故障，保證了脫硝系統(tǒng)安全運(yùn)行?，F(xiàn)對(duì)解決這一問(wèn)題的過(guò)程進(jìn)行了分析，以求能對(duì)電廠中類似問(wèn)題的解決提供一定的參考。
2 測(cè)溫回路介紹
脫硝CEMS系統(tǒng)中，24VDC電源除給測(cè)量回路中各隔離器供電外，還給PLC輸出回路如CEMS取樣探頭吹掃電磁閥等設(shè)備供電，測(cè)量回路與控制回路之間沒(méi)有分開。每套CEMS系統(tǒng)各配置溫度測(cè)點(diǎn)3只，如圖1所示，溫度變送器將熱電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成4-20mA信號(hào)。按環(huán)保相關(guān)規(guī)定，溫度信號(hào)經(jīng)信號(hào)隔離器分別送DCS及PLC，同時(shí)還給溫度變送器供電。
3 原因分析
經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，脫硝出口及入口溫度測(cè)點(diǎn)幾乎都有發(fā)生跳變的現(xiàn)象，但跳變的時(shí)間并不一致，跳變的方向也不盡相同，這些測(cè)點(diǎn)跳變似乎沒(méi)有任何規(guī)律。為了進(jìn)一步查找原因，考慮到每套CEMS裝置所對(duì)應(yīng)的溫度測(cè)點(diǎn)的系統(tǒng)具有相似性，因此只需考察某一處三個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)即可，選擇#1機(jī)組A側(cè)脫硝入口溫度作為考察對(duì)象。經(jīng)仔細(xì)查看趨勢(shì)，終于發(fā)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)的跳變與探頭吹掃電磁閥有關(guān)聯(lián)，如圖2所示。從趨勢(shì)圖上可以看出，每次探頭吹掃并不會(huì)一定有溫度測(cè)點(diǎn)發(fā)生跳變，而且溫度跳變有時(shí)為增大方向，有時(shí)為減小方向。但有一點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，即溫度測(cè)點(diǎn)的波動(dòng)一定發(fā)生在CEMS探頭吹掃瞬間。準(zhǔn)確的說(shuō)，是在探頭吹掃剛結(jié)束時(shí)。為進(jìn)一步驗(yàn)證判斷，將吹掃電磁閥斷電，觀察八個(gè)小時(shí)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了溫度測(cè)點(diǎn)沒(méi)有出現(xiàn)跳變現(xiàn)象，說(shuō)明溫度測(cè)點(diǎn)的跳變的確與吹掃電磁閥的帶電相關(guān)。結(jié)合趨勢(shì)圖的時(shí)序分析，應(yīng)該是在吹掃電磁閥帶電后，然后失電時(shí)，會(huì)引起某種干擾。
4 解決方案及比較
為了進(jìn)一步分析其內(nèi)在原因，遂采取以下幾種方法嘗試解決問(wèn)題，并將結(jié)果進(jìn)行比較，以期找到最佳解決方案。
4.1 增加24VDC電源容量
系統(tǒng)中，24VDC電源帶的負(fù)載有控制設(shè)備如探頭吹掃電磁閥，同時(shí)又有測(cè)量設(shè)備如溫度變送器等。該24VDC電源的額定功率為50W，探頭吹掃電磁閥為20W。如果所配電源功率太小，則當(dāng)吹掃電磁閥動(dòng)作時(shí)將對(duì)整個(gè)回路造成影響，使溫度變送器無(wú)法正常工作而發(fā)生跳變。為了驗(yàn)證想法，將24VDC電源換成額定功率為150W的電源。經(jīng)試驗(yàn)跳變幅度有所減小，但溫度信號(hào)跳變現(xiàn)象依然存在，可見(jiàn)此方案不合適。
4.2 更換溫度變送器
考慮到回路中存在干擾，有部分溫度測(cè)點(diǎn)跳變幅度較小，有可能正投用的溫度變送器抗干擾能力較差。因此，挑選幾種溫度變送器進(jìn)行替換試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)有的溫度變送器跳變幅度稍小，但溫度信號(hào)跳變現(xiàn)象依然存在，可見(jiàn)此方案也不合適。
4.3 軟件濾波
通過(guò)圖2可以看出，溫度跳變是尖波，可以在DCS側(cè)采取軟件濾波的方式解決。但考慮到干擾一直都存在，采用軟件的方法并不能消除干擾，不是解決問(wèn)題的根本方法，因此決定放棄此方案。
4.4 并聯(lián)二極管
考慮到電磁閥的線圈是感性原件，因此變化的電流通過(guò)線圈時(shí)會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)法拉第定律，自感電動(dòng)勢(shì)的大小與通過(guò)線圈的電流變化率成正比。當(dāng)探頭吹掃結(jié)束時(shí)，電磁閥線圈斷開電源，瞬間電流變化率很大，線圈將產(chǎn)生高于電源電壓數(shù)倍的自感電動(dòng)勢(shì)，并與電源電壓疊加。這種自感電動(dòng)勢(shì)不僅對(duì)電源所帶的回路造成極大干擾，同時(shí)有可能會(huì)損壞電路中的的元器件。這就是回路中溫度測(cè)點(diǎn)跳變的根本原因，同時(shí)也是溫度變送器時(shí)有損壞的原因。
經(jīng)過(guò)以上分析，弄清基本原理后，解決問(wèn)題就比較簡(jiǎn)單了。采取的措施是在電磁閥線圈兩端并聯(lián)二極管即“續(xù)流二極管”，使斷電瞬間線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)極性滿足二極正向?qū)ㄐ纬衫m(xù)流，把自感感生電流泄放掉，從而消除干擾。經(jīng)過(guò)比較，決定選用1N4007二極管作為續(xù)流二極管。1N4007為常用的硅整流二極管，常用于橋式整流電路，其最高反向耐壓值為1000V。在8套CEMS裝置探頭吹掃電磁閥線圈反向并接續(xù)流二極管后，所有溫度測(cè)點(diǎn)再?zèng)]有發(fā)生過(guò)跳變現(xiàn)象，同時(shí)也沒(méi)有溫度變送器出現(xiàn)故障，顯然問(wèn)題得到了徹底解決。
5 結(jié)束語(yǔ)
脫硝系統(tǒng)溫度測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)跳變，根本的原因是設(shè)計(jì)的問(wèn)題，即沒(méi)有將測(cè)量回路和電氣控制回路完全分開，導(dǎo)致形成干擾。在設(shè)備投用后再進(jìn)行改造也比較困難，采用在電磁閥線圈兩端并接續(xù)流二極管，可以消除干擾，使溫度測(cè)點(diǎn)不再發(fā)生跳變，同時(shí)還保護(hù)了電路中其它的元器件，這種方法簡(jiǎn)便易行有效。希望通過(guò)文中對(duì)脫硝系統(tǒng)溫度測(cè)點(diǎn)跳變的原因分析及解決，且能給電廠中類似問(wèn)題的解決提供一個(gè)有價(jià)值的參考資料。
參考文獻(xiàn)
[1]徐義亨.工業(yè)控制工程中的抗干擾技術(shù)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2010.
作者簡(jiǎn)介：李如意（1976-），男，本科，工程師，從事火電廠熱工控制設(shè)備檢修管理工作。
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關(guān)鍵詞：脫硝；溫度跳變；干擾；續(xù)流；二極管
1 概述
某廠2X600MW機(jī)組于2013年分別實(shí)施SCR脫硝改造工程，每臺(tái)鍋爐布置兩個(gè)SCR反應(yīng)器。按環(huán)保要求，每個(gè)SCR反應(yīng)器出口及入口各配置一套CEMS裝置。兩臺(tái)機(jī)組共計(jì)8套，安裝溫度測(cè)點(diǎn)共計(jì)24個(gè)測(cè)點(diǎn)。自脫硝投入運(yùn)行以來(lái)，這些溫度測(cè)點(diǎn)偶爾發(fā)生跳變，且跳變幅度越來(lái)越明顯，跳變頻次越來(lái)越多，甚至導(dǎo)致了噴氨關(guān)斷閥的跳閘，已危及脫硝設(shè)備的安全運(yùn)行，成為了引發(fā)環(huán)保事件的重大隱患。通過(guò)認(rèn)真分析及多次試驗(yàn)，最終找到了解決問(wèn)題的最優(yōu)方案，徹底解決了脫硝系統(tǒng)溫度測(cè)點(diǎn)跳變的故障，保證了脫硝系統(tǒng)安全運(yùn)行?，F(xiàn)對(duì)解決這一問(wèn)題的過(guò)程進(jìn)行了分析，以求能對(duì)電廠中類似問(wèn)題的解決提供一定的參考。
2 測(cè)溫回路介紹
脫硝CEMS系統(tǒng)中，24VDC電源除給測(cè)量回路中各隔離器供電外，還給PLC輸出回路如CEMS取樣探頭吹掃電磁閥等設(shè)備供電，測(cè)量回路與控制回路之間沒(méi)有分開。每套CEMS系統(tǒng)各配置溫度測(cè)點(diǎn)3只，如圖1所示，溫度變送器將熱電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成4-20mA信號(hào)。按環(huán)保相關(guān)規(guī)定，溫度信號(hào)經(jīng)信號(hào)隔離器分別送DCS及PLC，同時(shí)還給溫度變送器供電。
3 原因分析
經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，脫硝出口及入口溫度測(cè)點(diǎn)幾乎都有發(fā)生跳變的現(xiàn)象，但跳變的時(shí)間并不一致，跳變的方向也不盡相同，這些測(cè)點(diǎn)跳變似乎沒(méi)有任何規(guī)律。為了進(jìn)一步查找原因，考慮到每套CEMS裝置所對(duì)應(yīng)的溫度測(cè)點(diǎn)的系統(tǒng)具有相似性，因此只需考察某一處三個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)即可，選擇#1機(jī)組A側(cè)脫硝入口溫度作為考察對(duì)象。經(jīng)仔細(xì)查看趨勢(shì)，終于發(fā)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)的跳變與探頭吹掃電磁閥有關(guān)聯(lián)，如圖2所示。從趨勢(shì)圖上可以看出，每次探頭吹掃并不會(huì)一定有溫度測(cè)點(diǎn)發(fā)生跳變，而且溫度跳變有時(shí)為增大方向，有時(shí)為減小方向。但有一點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，即溫度測(cè)點(diǎn)的波動(dòng)一定發(fā)生在CEMS探頭吹掃瞬間。準(zhǔn)確的說(shuō)，是在探頭吹掃剛結(jié)束時(shí)。為進(jìn)一步驗(yàn)證判斷，將吹掃電磁閥斷電，觀察八個(gè)小時(shí)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了溫度測(cè)點(diǎn)沒(méi)有出現(xiàn)跳變現(xiàn)象，說(shuō)明溫度測(cè)點(diǎn)的跳變的確與吹掃電磁閥的帶電相關(guān)。結(jié)合趨勢(shì)圖的時(shí)序分析，應(yīng)該是在吹掃電磁閥帶電后，然后失電時(shí)，會(huì)引起某種干擾。
4 解決方案及比較
為了進(jìn)一步分析其內(nèi)在原因，遂采取以下幾種方法嘗試解決問(wèn)題，并將結(jié)果進(jìn)行比較，以期找到最佳解決方案。
4.1 增加24VDC電源容量
系統(tǒng)中，24VDC電源帶的負(fù)載有控制設(shè)備如探頭吹掃電磁閥，同時(shí)又有測(cè)量設(shè)備如溫度變送器等。該24VDC電源的額定功率為50W，探頭吹掃電磁閥為20W。如果所配電源功率太小，則當(dāng)吹掃電磁閥動(dòng)作時(shí)將對(duì)整個(gè)回路造成影響，使溫度變送器無(wú)法正常工作而發(fā)生跳變。為了驗(yàn)證想法，將24VDC電源換成額定功率為150W的電源。經(jīng)試驗(yàn)跳變幅度有所減小，但溫度信號(hào)跳變現(xiàn)象依然存在，可見(jiàn)此方案不合適。
4.2 更換溫度變送器
考慮到回路中存在干擾，有部分溫度測(cè)點(diǎn)跳變幅度較小，有可能正投用的溫度變送器抗干擾能力較差。因此，挑選幾種溫度變送器進(jìn)行替換試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)有的溫度變送器跳變幅度稍小，但溫度信號(hào)跳變現(xiàn)象依然存在，可見(jiàn)此方案也不合適。
4.3 軟件濾波
通過(guò)圖2可以看出，溫度跳變是尖波，可以在DCS側(cè)采取軟件濾波的方式解決。但考慮到干擾一直都存在，采用軟件的方法并不能消除干擾，不是解決問(wèn)題的根本方法，因此決定放棄此方案。
4.4 并聯(lián)二極管
考慮到電磁閥的線圈是感性原件，因此變化的電流通過(guò)線圈時(shí)會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)法拉第定律，自感電動(dòng)勢(shì)的大小與通過(guò)線圈的電流變化率成正比。當(dāng)探頭吹掃結(jié)束時(shí)，電磁閥線圈斷開電源，瞬間電流變化率很大，線圈將產(chǎn)生高于電源電壓數(shù)倍的自感電動(dòng)勢(shì)，并與電源電壓疊加。這種自感電動(dòng)勢(shì)不僅對(duì)電源所帶的回路造成極大干擾，同時(shí)有可能會(huì)損壞電路中的的元器件。這就是回路中溫度測(cè)點(diǎn)跳變的根本原因，同時(shí)也是溫度變送器時(shí)有損壞的原因。
經(jīng)過(guò)以上分析，弄清基本原理后，解決問(wèn)題就比較簡(jiǎn)單了。采取的措施是在電磁閥線圈兩端并聯(lián)二極管即“續(xù)流二極管”，使斷電瞬間線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)極性滿足二極正向?qū)ㄐ纬衫m(xù)流，把自感感生電流泄放掉，從而消除干擾。經(jīng)過(guò)比較，決定選用1N4007二極管作為續(xù)流二極管。1N4007為常用的硅整流二極管，常用于橋式整流電路，其最高反向耐壓值為1000V。在8套CEMS裝置探頭吹掃電磁閥線圈反向并接續(xù)流二極管后，所有溫度測(cè)點(diǎn)再?zèng)]有發(fā)生過(guò)跳變現(xiàn)象，同時(shí)也沒(méi)有溫度變送器出現(xiàn)故障，顯然問(wèn)題得到了徹底解決。
5 結(jié)束語(yǔ)
脫硝系統(tǒng)溫度測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)跳變，根本的原因是設(shè)計(jì)的問(wèn)題，即沒(méi)有將測(cè)量回路和電氣控制回路完全分開，導(dǎo)致形成干擾。在設(shè)備投用后再進(jìn)行改造也比較困難，采用在電磁閥線圈兩端并接續(xù)流二極管，可以消除干擾，使溫度測(cè)點(diǎn)不再發(fā)生跳變，同時(shí)還保護(hù)了電路中其它的元器件，這種方法簡(jiǎn)便易行有效。希望通過(guò)文中對(duì)脫硝系統(tǒng)溫度測(cè)點(diǎn)跳變的原因分析及解決，且能給電廠中類似問(wèn)題的解決提供一個(gè)有價(jià)值的參考資料。
參考文獻(xiàn)
[1]徐義亨.工業(yè)控制工程中的抗干擾技術(shù)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2010.
作者簡(jiǎn)介：李如意（1976-），男，本科，工程師，從事火電廠熱工控制設(shè)備檢修管理工作。
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