監(jiān)控系統(tǒng)故障原因分析及防范措施

李 斌

（晉中市陽煤揚德煤層氣發(fā)電有限公司，山西 晉中 045400）

為了確保瓦斯發(fā)電設備正常運行、瓦斯安全運輸及操作人員安全，需要對瓦斯溫度、壓力、濃度及發(fā)電機轉速等進行監(jiān)測和控制，實現(xiàn)瓦斯發(fā)電工藝全自動監(jiān)控。本文就煤層氣發(fā)電生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)故障原因進行分析，提出了改進方案并制定出相應措施。

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，下機位是S7-300PLC，采集、傳輸、處理、分析單臺機組子系統(tǒng)及廠級監(jiān)控總系統(tǒng)數(shù)據(jù)后反饋給監(jiān)控計算機，實現(xiàn)遠程監(jiān)測和實時控制。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)設備出現(xiàn)異常情況時，系統(tǒng)會報警，當出現(xiàn)重大情況可能導致設備停運時，監(jiān)控系統(tǒng)可以阻止損失擴大，運行人員可及時了解監(jiān)控對象的運行狀態(tài)，及時了解出現(xiàn)異常提示時的正確處理方法。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生重要數(shù)據(jù)，包括發(fā)電機功率、運行時間、壓力波動情況、空燃比、水溫油溫等，在進行生產(chǎn)分析時可以快速從數(shù)據(jù)庫調出，用以指導生產(chǎn)。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)運行方式圖

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)在兩個方面。

第一瓦斯傳感器誤報警：（1）瓦斯傳感器顯示的數(shù)值瞬間升高后立刻恢復原來近似值，持續(xù)時間多為20s左右，一般是傳感器故障引起，需更換瓦斯傳感器。（2）當數(shù)值瞬間升高維持幾秒鐘，多為信號電纜接頭松動。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。（3）如圖2所示，紅外瓦斯?jié)舛葯z測儀反饋速度慢，數(shù)據(jù)延遲約12s或檢測結果失準，設備錯過最佳調整時間，嚴重影響生產(chǎn)運行。

第二機組溫度顯示跳變大：（1）溫度傳感器主要反映發(fā)動機的運行狀況，當監(jiān)控系統(tǒng)界面出現(xiàn)數(shù)據(jù)嚴重偏離實際值甚至成為無窮大時，使用測溫槍測該故障傳感器測點實際溫度，并與鄰近機組進行對比，實際溫度與監(jiān)控顯示溫度不符時首先考慮傳感器故障。（2）排溫線損壞。排溫線所在部位環(huán)境比較復雜，我們通常會對異常排溫線進行全面檢查，外觀是否有破損、燒焦扭曲現(xiàn)象，并用萬用表測量其有無開路、短路現(xiàn)象。（3）檢測溫度電路板，查看各接線端子有無松動脫落，對比新的電路板，有無燒焦變形部位，各元器件有無變形變色。對照圖紙有沒有虛焊起皮的狀況，用萬用表測量電阻、電容、二極管阻值有沒有變大和變小，電容電感有沒有開路，必要時返廠檢測。

2.2 故障原因分析

引起故障的原因主要是以下幾點：（1）系統(tǒng)抗干擾能力弱。變壓器等設備產(chǎn)生的強電場和強磁場引起監(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致?lián)p壞和失準。溫度傳感器所處環(huán)境溫度高，震動大，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水霧抑爆裝置導致瓦斯含水量增加。攜帶水分的瓦斯進入瓦斯?jié)舛葯z測儀后會有殘留水，另外瓦斯雜質較多，日積月累對瓦斯?jié)舛葯z測儀造成腐蝕、結垢和堵塞，導致設備性能下降，檢測結果失準，甚至失靈。（3）通訊線路故障。環(huán)境溫度高，線路易老化。

3 改進策略與防范措施

3.1 改進策略

（1）多與廠商及研制單位溝通，對現(xiàn)場情況進行測評，改善設計，提高傳感器可靠性。

（2）定期維護、校驗傳感器，確保準確性。

（3）采用新材料和新技術，降低誤報幾率。

（4）定期檢查和維護系統(tǒng)通訊線路。

（5）針對紅外瓦斯?jié)舛葯z測儀出現(xiàn)問題進行改進，更換激光瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測儀，并將氣室出口進行改造。① 激光瓦斯檢測儀用激光作為光源，減少了紅外的分光系統(tǒng)，簡化了檢測儀的結構。選定特定波長的激光，進行透射、折射分支，一束作為檢測光，一束作為參照光，分別進行光電轉換，被解調后得出測量電路和參比電路的電信號，經(jīng)計算機處理換算，反饋給監(jiān)控系統(tǒng)。② 將氣室出口進行改造，如圖3所示。瓦斯氣體從測量口進入檢測儀，經(jīng)過測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。改造后應用效果：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個月，未見異常，同時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測儀原理圖

圖3 激光瓦斯檢測儀原理圖

3.2 防范措施

（1）提高維護人員技術水平。維護工作是重中之重，提高維護人員技術水平是保證維護工作有序進行的前提。維護工作量大，維護人員配置少，維護人員水平參差不齊，容易造成誤判、漏判現(xiàn)象。加上設備更新快，專業(yè)性強，做好維護人員培訓工作，提高維護人員理論知識和技術水平，加強維護隊伍建設，適應監(jiān)測技術日益發(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，制定合理的技術管理制度，確定工作內(nèi)容和工作重點，明確各崗位職責，加強檢查，促進責任落實到位，獎優(yōu)罰劣，對故障責任者追究責任。

（3）提高設備裝備水平。做好設備、配件驗收工作，確保各個零件質量合格。

4 結語

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