李淼 孫慧穎 王慧穎 賀金龍
摘? 要:電廠生產(chǎn)中溫度感測(cè)溫度點(diǎn)上的溫度跳變時(shí),偶有故障發(fā)生,原因有很多。在中小型火力發(fā)電廠運(yùn)營(yíng)中,為保障安全正常運(yùn)行生產(chǎn),有很多大型設(shè)備運(yùn)作溫度狀態(tài)變化需要工作人員時(shí)刻關(guān)注并進(jìn)行安全監(jiān)控。一些較重要的溫度運(yùn)行設(shè)備系統(tǒng),如果是出現(xiàn)了在高溫的測(cè)量點(diǎn)溫度出現(xiàn)跳變,很容易出現(xiàn)高溫重合閘,給該電廠在未來(lái)的中長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)安全的生產(chǎn)工作造成了極大安全的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。本文通過(guò)對(duì)中國(guó)某特大型電站煙氣脫亞硝系統(tǒng)若干溫度測(cè)點(diǎn)跳變產(chǎn)生的基本成因問(wèn)題,進(jìn)行做了比較全面詳細(xì)科學(xué)的調(diào)研分析,并提出總結(jié)了問(wèn)題若干具體處理對(duì)策的方法并相互加以研究了橫向?qū)Ρ?,最后根?jù)研究結(jié)果給出了較為符合火電現(xiàn)場(chǎng)工作中實(shí)際應(yīng)用情況的問(wèn)題最優(yōu)的解決辦法,為其它相似問(wèn)題處理方法提出給了大家一種能夠很好運(yùn)用的解決方案參考。
關(guān)鍵詞:脫亞硝基;溫度跳變器;干擾二極管;連續(xù)流管;二極管
1概述
按有關(guān)安全與環(huán)保規(guī)范要求,每個(gè)爐SCR反應(yīng)器鍋爐的出口及入口處須按規(guī)定各鍋爐單獨(dú)分別配置安裝至少安裝一套鍋爐CEMS裝置。兩臺(tái)示范試驗(yàn)機(jī)組設(shè)備配置共計(jì)為約為8套,安裝的溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)目共計(jì)約為約24個(gè)溫度觀測(cè)點(diǎn)。從脫硝機(jī)設(shè)備投入了商業(yè)生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)這十年歷程中至今,這些高溫的探測(cè)點(diǎn)還僅僅在短暫的時(shí)間出現(xiàn)了高溫過(guò)度跳變現(xiàn)象,而隨著高溫的跳變頻繁的波動(dòng)幅度和變化程度也越趨的更加明顯,跳變頻的次數(shù)也越來(lái)越多,以至有時(shí)甚至已直接造成了發(fā)生在了噴氨關(guān)斷閥時(shí)發(fā)生的高溫跳變重合閘,已經(jīng)開(kāi)始并逐漸地威脅著脫硝設(shè)備裝置本身系統(tǒng)的正常運(yùn)行、健康與安全工作和高效運(yùn)轉(zhuǎn),也極易造成社會(huì)環(huán)境事件不斷多發(fā)變化的另一個(gè)的重要隱患。經(jīng)過(guò)了我們的大量地仔細(xì)鉆研計(jì)算和分析試驗(yàn)方法以及經(jīng)過(guò)了不斷地多次的重復(fù)實(shí)驗(yàn),終于尋找出一個(gè)為了解決這種重大問(wèn)題的最佳綜合解決辦法,從根本上的解決掉了發(fā)電廠中因脫硝系統(tǒng)溫度測(cè)點(diǎn)跳變而導(dǎo)致發(fā)生的各項(xiàng)主要故障,從而提高了到目前為止了電廠整個(gè)煙氣脫硝工藝系統(tǒng)還能夠高效安全有效地連續(xù)運(yùn)行。
2.測(cè)溫回路介紹
脫硝CEMS在線檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備電路中,如二十四VDC的單相高壓電源設(shè)備系統(tǒng),除了可單獨(dú)為檢測(cè)回路系統(tǒng)中并聯(lián)的各相隔離開(kāi)關(guān)設(shè)備作電源或保護(hù)之外,還給有各種用PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)信號(hào)輸入或輸出信號(hào)的檢測(cè)回路系統(tǒng)中,如CEMS取樣探頭控制系統(tǒng)和吹掃式電磁閥門(mén)控制系統(tǒng)等各種檢測(cè)監(jiān)控裝置回路的系統(tǒng)電源,與檢測(cè)回路系統(tǒng)之間以及與自動(dòng)控制設(shè)備供電回路系統(tǒng)之間的電源,基本上都不能分離。每套CEMS控制系統(tǒng)中的各子系統(tǒng),應(yīng)當(dāng)分別選擇溫度測(cè)量點(diǎn)通過(guò)至少三只溫度變送器,將熱電阻信息轉(zhuǎn)換成四負(fù)二十mA信息。同時(shí)按照環(huán)保的有關(guān)規(guī)范,將溫度信息經(jīng)信號(hào)隔離開(kāi)關(guān)分別送到DCS和PLC,并同時(shí)給溫度變送器供電。
3原因分析
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)一步細(xì)致檢查時(shí)又會(huì)發(fā)現(xiàn),脫亞硝罐內(nèi)出口壓力值及入口溫度在各壓力測(cè)定點(diǎn)剖面上幾乎是每次測(cè)量都或多或少可見(jiàn)有點(diǎn)發(fā)生了壓力峰值跳變現(xiàn)象之類的各種異常的現(xiàn)象,但有時(shí)由于各跳變現(xiàn)象開(kāi)始點(diǎn)的準(zhǔn)確測(cè)量時(shí)間地點(diǎn)卻并不太完全一致,跳變現(xiàn)象發(fā)生時(shí)間的大致垂直的方向剖面上卻也往往總是并不盡全然相同,這些在被監(jiān)測(cè)的點(diǎn)上發(fā)生峰值跳變現(xiàn)象后又似乎壓根就根本沒(méi)有什么其它或任何一些特殊規(guī)律。
為使能夠便于進(jìn)行更深層次的研究發(fā)現(xiàn)溫度問(wèn)題成因,考慮到對(duì)每一三套CEMS設(shè)備中,所要求測(cè)量對(duì)應(yīng)部位的由三種以上溫度的測(cè)試點(diǎn)探頭所構(gòu)成的測(cè)量體系都可能都存在著其某些物理相似性,所以在這里我們僅只須要求單獨(dú)著重觀察其至少某一處二或多于三種以上溫度探頭的高溫測(cè)試點(diǎn)溫度探頭即可,選擇1機(jī)組A側(cè)脫硝泵的入口溫度探頭也就成為了單獨(dú)著重觀察的對(duì)象。而經(jīng)過(guò)反復(fù)好幾次地認(rèn)真的比較和查看其測(cè)溫曲線走勢(shì),最終我們就能夠初步看出高溫檢測(cè)控制點(diǎn)溫度波形的跳變程度,也和測(cè)溫探頭上的吹和吹掃式電磁閥溫度傳感器之間的關(guān)系有關(guān)。在每次的熱探頭的吹掃完畢后并都并不是說(shuō)就必然的,就會(huì)有在某一個(gè)高溫的測(cè)試時(shí)點(diǎn)上會(huì)突然出現(xiàn)一個(gè)高溫的跳變,有時(shí)也會(huì)表現(xiàn)的其中一條為增大方向,有時(shí)就又顯示為另兩個(gè)是減小溫度的方向。而其實(shí),它也有這么另外的一個(gè)特性也是最顯而易見(jiàn)得著的,就是在該溫度觀測(cè)點(diǎn)溫度值的劇烈的波動(dòng),也就意味著一定要出現(xiàn)在對(duì)CEMS的探頭的吹掃的開(kāi)始瞬間。準(zhǔn)確點(diǎn)的概念具體一點(diǎn)的說(shuō),是指當(dāng)探頭的吹掃完畢后或是剛數(shù)字化掃描才開(kāi)始或完成之時(shí)。為了能便于更可靠地進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試與分析判斷,將吹掃式電磁閥完全自動(dòng)斷電,觀察壽命約是八個(gè)多小時(shí)。
結(jié)果也發(fā)現(xiàn)了該溫度下的各測(cè)定溫度點(diǎn)也并沒(méi)有出現(xiàn)同時(shí)都出現(xiàn)過(guò)電壓和跳變現(xiàn)象,說(shuō)明在該測(cè)試溫度的待監(jiān)測(cè)電壓點(diǎn)附近發(fā)生頻繁的高電壓或跳變過(guò)電壓也很的確很可能也與該吹掃型電磁閥片本身存在的高帶電溫度特性相關(guān)。結(jié)合電流時(shí)序關(guān)系分析,應(yīng)該首先確定的是由于是在該吹掃式電磁閥首先帶電后,然后又再次出現(xiàn)失電信號(hào)之情況時(shí),會(huì)引起來(lái)自外界之某種大電流干擾。
4解決方案及比較
為了方便進(jìn)一步調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)其的內(nèi)在深層原因,遂分別采取了以下這幾種分析方法進(jìn)行嘗試并解決此問(wèn)題,并多次將研究結(jié)果與進(jìn)行橫向比較,以期盡快找到一種最佳的解決方案。
4.1增加24VDC電源容量
系統(tǒng)電路中,24VDC的供電系統(tǒng)通常帶一定的工作負(fù)荷,并帶有輔助控制輔助裝置,如探頭吹掃電磁控制器,同時(shí)周圍也裝有各種檢測(cè)儀器設(shè)備如溫度差壓變送器探頭等。而該型的二十四VDC系統(tǒng)供電輸出的最大額定重量電壓及輸出功率值一般為五十W,而探頭和吹掃式的電磁控制器則為大于二十W。但若系統(tǒng)中所給配置的供電輸出功率值太大過(guò)于小,則表示當(dāng)探頭吹掃的電磁控制器動(dòng)作后,則將可能對(duì)其整個(gè)檢測(cè)監(jiān)控電路系統(tǒng)產(chǎn)生重大負(fù)面影響,使全部的溫度差壓變送器均無(wú)法保持正常的連續(xù)工作時(shí)間,或控制系統(tǒng)產(chǎn)生跳變現(xiàn)象。為進(jìn)一步證實(shí)該觀點(diǎn),將二十四VDC的供電系統(tǒng)改制成了一個(gè)額定值最大,輸出功率僅為大約一百五十W小時(shí)的供電系統(tǒng)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)后表明跳變電流幅度已得到了明顯降低,而溫度信號(hào)的跳變現(xiàn)象則仍然在不斷出現(xiàn),表明此試驗(yàn)方法效果尚不夠理想。
4.2更換溫度變送器
考慮到在溫度信息傳遞回路的信號(hào)處理中也有時(shí)確實(shí)出現(xiàn)了局部溫度信息干擾現(xiàn)象,有可能的是部分溫度在參測(cè)溫度點(diǎn)溫度的跳躍幅度變幅寬或幅度值一般變化較小,所以有一點(diǎn)很明顯地可能在真正投用溫度中所使用的溫度差壓變送器信號(hào)的抗干擾或處理的能力上就會(huì)變得很不足。于是,在挑選到了這一些常用溫度差壓變送器信號(hào)之后開(kāi)展了替換實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),目前雖仍有小部分的溫度差壓變送器上的高溫跳變信號(hào)幅度也相對(duì)地稍嫌較小,但還有部分溫度信號(hào)上的溫度跳變現(xiàn)象也可能仍依然或者還繼續(xù)存在,可見(jiàn)此換頻方案目前似乎也確實(shí)還有點(diǎn)不合適。
4.3軟件濾波
通過(guò)上面的二組圖我們就能夠從大致上知道,溫度的跳躍變幅波形應(yīng)該是個(gè)尖波,可以去嘗試一下在DCS側(cè)采用軟件濾波的濾波器的方法來(lái)去加以處理。但公司考慮到,互聯(lián)網(wǎng)中干擾等的影響問(wèn)題實(shí)際上從一直存在至今都還一直廣泛存在,而采用此軟件的解決方式實(shí)際上也的確并沒(méi)有,不能完全真正地徹底消除掉其所有影響,也不是現(xiàn)在一個(gè)國(guó)家解決計(jì)算機(jī)中網(wǎng)絡(luò)環(huán)境安全保護(hù)問(wèn)題唯一可行的又一條的根本最有效解決方式,所以日本企業(yè)還是選擇暫時(shí)或逐步地放棄并采用了此方法。
4.4并聯(lián)二極管
考慮到電磁閥的線圈是感性原件,因此具有急劇變化速度大小特性的脈沖電流在電流通過(guò)脈沖線圈時(shí)也將會(huì)在瞬時(shí)中產(chǎn)生另外一種自感電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)經(jīng)典熱力學(xué)方程式法拉第牛頓第三定律,自感電動(dòng)勢(shì)迅速變化產(chǎn)生的脈沖速率大小將是與一個(gè)脈沖電壓通過(guò)脈沖線圈瞬時(shí)形成的瞬時(shí)電流變化率大小將成負(fù)正比。當(dāng)脈沖探頭被吹掃到工作脈沖結(jié)束處之時(shí),電磁閥線圈就自動(dòng)的斷開(kāi)了工作電源,瞬間脈沖電流變化率也變化很大,線圈中電流將可能突然間產(chǎn)生釋放出了高于其工作電源電壓的數(shù)倍或者以上數(shù)倍的另外一種脈沖自感電動(dòng)勢(shì),并將會(huì)直接與其工作電源電壓產(chǎn)生疊加。這種溫度和自激感等電動(dòng)勢(shì)異常變化現(xiàn)象不僅可能產(chǎn)生對(duì)電源線路本身或所需要攜帶較大電流時(shí),電路輸出電流回路信號(hào)可能造成的極大可能地信號(hào)干擾,同時(shí)還更有可能很大有可能會(huì)直接造成或者損壞整個(gè)電路結(jié)構(gòu)過(guò)程中所相應(yīng)采用的所有相應(yīng)種類的電路元器件。這三點(diǎn)其實(shí)也就是電源回路正常運(yùn)行工作中產(chǎn)生的溫度自測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)溫度跳變等故障產(chǎn)生的最真正最根本的故障原因,同時(shí)它其實(shí)也是人們使用的溫度變送器正常工作使用時(shí)都會(huì)出現(xiàn)有很大可能的損壞的電子元件故障的真正根本故障原因。
經(jīng)過(guò)以上綜合因素比較,決定了可進(jìn)一步選用1一N4007整流降壓二極管來(lái)作為其反向續(xù)流耐壓二極管。1一N4007高壓二極管,是為一個(gè)目前較為常見(jiàn)的單硅型整流穩(wěn)壓二極體,通常來(lái)安裝或應(yīng)用在單硅橋型電容的正向整流和升壓整流電路中,它所具有額定下最大輸出功率的反向交流抗壓,電阻系數(shù)一般為或超過(guò)一千V。技術(shù)參數(shù),當(dāng)使用的第8套CEMS裝置探頭通過(guò)吹掃電磁閥線圈反向并接觸溫度變流器二極管之后,在所有的溫度變探測(cè)點(diǎn)表面上幾乎再一次也就全部沒(méi)有出現(xiàn)了電壓的過(guò)跳變現(xiàn)象,同時(shí)也就是幾乎完全沒(méi)有出現(xiàn)一個(gè)溫度變送器二極管會(huì)出現(xiàn)的過(guò)熱短路故障,顯然此故障問(wèn)題最終也算是得到了較徹底圓滿地解決。
5結(jié)束語(yǔ)
脫硝系統(tǒng)溫度測(cè)量點(diǎn)為什么會(huì)產(chǎn)生溫度的突然跳變,根本問(wèn)題產(chǎn)生其中的最大一方面原因可能也是由于電氣控制回路體系設(shè)計(jì)中自身所固有的另一個(gè)根本問(wèn)題,就是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)者并未考慮充分的時(shí)間把控制系統(tǒng)中溫度測(cè)量控制器回路的設(shè)計(jì)本體結(jié)構(gòu),與整個(gè)系統(tǒng)電氣控制回路設(shè)計(jì)本體結(jié)構(gòu)完全有機(jī)地進(jìn)行分離,導(dǎo)致將其兩者形成的互相的干擾。當(dāng)這些測(cè)溫裝置的正確安裝投照運(yùn)用進(jìn)行完后,如果今后再還要求繼續(xù)進(jìn)行溫度電源線路改造維護(hù)工作的話,將也是變得是比較的常有的困難,可以通過(guò)焊接方式在溫度電磁閥接收線圈的二頭加以焊接保護(hù)并加上一個(gè)接續(xù)電流二極管,可以進(jìn)一步地消除了這些的干擾,使溫度被所測(cè)溫度點(diǎn)的溫度變化不再是隨之地發(fā)生任何溫度的跳變,同時(shí)這樣也就是還可以保護(hù)到了測(cè)溫的電路設(shè)備系統(tǒng)中無(wú)任何或其它容易損壞的溫度元器件,這種焊接保護(hù)的方法同樣也簡(jiǎn)便而且方便易行但又經(jīng)濟(jì)有效。
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作者簡(jiǎn)介:李淼(1987.04)男,漢族,本科學(xué)歷,中國(guó)神華勝利發(fā)電廠中級(jí)工程師,主要負(fù)責(zé)電廠技術(shù)管理工作;