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                                                          關(guān)鍵詞：熱工測量；誤差；處理；措施

    王蕙
女，熱控工程師，畢業(yè)于中國計(jì)量學(xué)院，先后從事熱工計(jì)量檢定、熱工測量儀表、TSI系統(tǒng)調(diào)試、熱工自動化系統(tǒng)調(diào)試工作。

1     前言

    在電力生產(chǎn)過程中，熱力參數(shù)的準(zhǔn)確測量是保證機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的先決條件。但在電力生產(chǎn)的實(shí)際過程中，由于設(shè)備選型、安裝調(diào)試、檢修運(yùn)行維護(hù)和管理中的缺陷，加上重視不足，使得熱工參數(shù)測量失準(zhǔn)現(xiàn)象總有存在，導(dǎo)致熱工保護(hù)系統(tǒng)誤動甚至發(fā)生停機(jī)故障也屢見不鮮。

    隨著發(fā)電成本的提高，電力生產(chǎn)企業(yè)面臨的市場競爭環(huán)境將加劇。保證熱工監(jiān)控的參數(shù)測量準(zhǔn)確，提高機(jī)組設(shè)備運(yùn)行的安全經(jīng)濟(jì)性，是對熱工測量工作的基本要求。本文通過對機(jī)組運(yùn)行過程中出現(xiàn)的熱工測量問題的匯總分析，提出了一些相應(yīng)的措施，供檢修運(yùn)行維護(hù)中參考。

2     熱工測量常見異?，F(xiàn)象

    筆者將近幾年運(yùn)行機(jī)組熱工測量中，所見到的一些常見異?，F(xiàn)象歸納如下：

    2.1   參數(shù)顯示值倒掛

    參數(shù)顯示值倒掛，是指測量參數(shù)顯示值與正常的生產(chǎn)流程值相反，如主汽溫度和壓力顯示值，汽機(jī)側(cè)高于鍋爐側(cè)，主汽門后高于主汽門前；給水流量低于主汽流量等,再熱器進(jìn)口壓力低于再熱器出口壓力等。這種現(xiàn)象在不少機(jī)組中存在。

    2.2   同參數(shù)顯示值偏差大

    同參數(shù)顯示值偏差大，指的是多個(gè)同類測量設(shè)備測量同一參數(shù)時(shí)，相互間的顯示值偏差，超過回路示值允許誤差范圍。如同側(cè)鍋爐或汽機(jī)主汽母管上的主汽溫度三點(diǎn)示值間相差達(dá)4℃、凝汽器熱井水位三點(diǎn)間顯示相差200mm、鍋爐汽包水位三點(diǎn)間顯示相差80mm、送風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)量A和B分別顯示2068 t/h、2303t/h等。

    2.3   不同表計(jì)間偏差大

    不同表計(jì)間偏差大，是指同一參數(shù)不同種類的表計(jì)之間的顯示值偏差，超過回路示值允許偏差范圍，如同側(cè)汽包電接點(diǎn)水位計(jì)與水位變送器測量間的顯示偏差超過100mm；主汽壓力變送器測量與彈簧管壓力表間的偏差超過0.3MPa等。

    2.4   參數(shù)顯示壞值

    機(jī)組運(yùn)行的參數(shù)，壞值現(xiàn)象也時(shí)?？梢?，如死值（如風(fēng)壓、流量參數(shù)，因信號管路堵塞示值無變化）、假值（如流量、溫度參數(shù)顯示負(fù)值，參數(shù)顯示值與實(shí)際狀況明顯不符）等。

    2.5   報(bào)警信號過多

    調(diào)閱一些機(jī)組的CRT畫面查看， 會發(fā)現(xiàn)不少參數(shù)信號在報(bào)警狀態(tài)，以風(fēng)、粉系統(tǒng)測量報(bào)警信號為多，其次是煙系統(tǒng)。

    2.6   測量信號突變

    運(yùn)行中測量信號突然變化，有的上竄，有的下跳，其中帶聯(lián)鎖保護(hù)的越限信號，造成輔機(jī)保護(hù)誤動甚至機(jī)組跳閘的事例較多。如TSI信號因本身質(zhì)量或干擾等原因，信號突然上竄至滿量程動作保護(hù)停機(jī)；如軸承溫度信號因熱電阻接線松動，突然上竄至定值動作保護(hù)跳風(fēng)機(jī)；給水流量三只變送器裝在同一取樣管上，當(dāng)其中一變送器的正壓側(cè)排污閥打開時(shí)，三個(gè)變送器的值同時(shí)下降為零，導(dǎo)致給水流量低保護(hù)動作；汽機(jī)軸瓦溫度測量，因高壓油沖刷或振動磨擦造成引出線破損、造成測量無規(guī)則漂移。另外，隨著時(shí)間的推移，原先緊固的接頭和接線，可能會因氣候、氧化等因素而引起松動，導(dǎo)致信號因接觸不好而出現(xiàn)異常。

3     測量誤差原因分析與處理

    出現(xiàn)上述問題，原因是多種多樣的，經(jīng)跟蹤檢查分析和處理，按其性質(zhì)和來源可歸納為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差。

    3.1   系統(tǒng)誤差

    這類誤差的特點(diǎn)是：誤差的大小和正負(fù)總保持不變，或按一定的規(guī)律變化，或是有規(guī)律地重復(fù)。其主要來源有測量儀器、測量方法等。

    3.1.1 測量儀表產(chǎn)生的誤差

    這是由于測量儀器不完善或有缺陷，以及沒有按規(guī)定條件使用而造成的誤差。它主要表現(xiàn)在：

    （1）測量儀表老化

    一些測量元件，因質(zhì)量不佳或隨機(jī)組運(yùn)行多年逐步老化，造成精度下降。某電廠在機(jī)組檢修中，發(fā)現(xiàn)熱電偶校驗(yàn)合格率低，測量主汽溫度的多支熱電偶間差達(dá)4℃，因而造成同參數(shù)顯示值偏差大。有的元件質(zhì)量差，使用不久特性變差造成測量誤差產(chǎn)生。

    （2）測量儀表性能不穩(wěn)定

    由于對產(chǎn)品性能缺乏了解或選型把關(guān)不嚴(yán)，一些質(zhì)量不穩(wěn)定的產(chǎn)品混入電廠或型號誤用，造成準(zhǔn)確率不穩(wěn)定。如壓力開關(guān)質(zhì)量差，定值易漂移，影響了熱工聯(lián)鎖保護(hù)的正確投用。更新的鎧裝熱電偶開機(jī)后不久就開裂，顯示失準(zhǔn)。某電廠#3機(jī)組進(jìn)行投產(chǎn)后的第一次A級檢修，統(tǒng)計(jì)其儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)果變送器、溫度測量元件和雙金屬溫度計(jì)校驗(yàn)合格率都很低，特別是就地溫度計(jì)儀表調(diào)前合格率僅62%。只得進(jìn)行更換。此外熱電偶模塊精度低，冷端補(bǔ)償器或DCS柜溫度補(bǔ)償誤差大也是原因之一。

    （3）測量元件選用不當(dāng)

    測量元件選用不當(dāng)情況也時(shí)有發(fā)生，如低溫測量選用熱電偶造成測量靈敏度下降，測量小量程參數(shù)選用大量程測量儀表，導(dǎo)致測量精度降低；測量元件長度不夠?qū)е虏迦氡粶y介質(zhì)中太短等。另外由于保溫材料的變化，對汽缸壁溫測量元件及護(hù)套的腐蝕比較嚴(yán)重，從某電廠#3機(jī)組小修情況分析，在保溫結(jié)合面處絕大部分熱電偶的鎧裝護(hù)套腐蝕破裂，缸壁溫度元件的護(hù)套在保溫材料結(jié)合面受腐蝕嚴(yán)重，從而影響了熱電偶測量的準(zhǔn)確性。有些電廠在振動比較大的地方安裝了不具備防震功能的壓力表，由于長時(shí)間受到振動的影響，壓力表的指針、彈簧很容易損壞從而影響了壓力表的使用壽命。
 
    （4）標(biāo)準(zhǔn)表失準(zhǔn)

    有些測量元件如振動、軸位移探頭未經(jīng)效驗(yàn)就直接安裝。由于探頭在運(yùn)輸過程中受到振動等影響有些特性會發(fā)生變化，嚴(yán)重的可能會損壞探頭，在安裝之前進(jìn)行效驗(yàn)可以了解探頭的特性并及時(shí)在系統(tǒng)軟件中加以修正，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)損壞的探頭，如果未及時(shí)效驗(yàn)，那么這些問題只有在開機(jī)后才表現(xiàn)出來，給查找原因和檢修都帶來麻煩。有些單位計(jì)量器具未送檢即作為標(biāo)準(zhǔn)器具使用；因制造質(zhì)量、送檢回廠運(yùn)輸途中的振動以及使用不當(dāng)也會導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)壓力表零偏超差；使用不合格的標(biāo)準(zhǔn)器具校表或是用大量程、低準(zhǔn)確度等級表檢定小量程、高準(zhǔn)確度等級表；一些電廠標(biāo)準(zhǔn)壓力表外借鍋爐汽機(jī)現(xiàn)場試驗(yàn)，因振動和沖擊造成標(biāo)準(zhǔn)壓力表"零偏"或精度下降，一些工作人員操作不當(dāng)，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)表計(jì)失準(zhǔn)，從而引起儀表準(zhǔn)確率下降。

    3.1.2 測量方法產(chǎn)生的誤差

    由于測量方法不符要求產(chǎn)生的誤差，包括取樣點(diǎn)的選擇、儀表安裝位置等，它主要表現(xiàn)在：

    （1）取樣點(diǎn)位置不當(dāng)

    按照測量要求，對于風(fēng)煙系統(tǒng)的壓力測量，其變送器的安裝位置應(yīng)高于取樣點(diǎn)，汽水系統(tǒng)的壓力測量，其變送器的安裝位置應(yīng)低于取樣點(diǎn)。但在安裝過程中，由于安裝知識缺乏或現(xiàn)場位置限止，常常會出現(xiàn)不符合規(guī)程要求的情況。如某電廠鍋爐與汽機(jī)的主汽壓力顯示倒掛，經(jīng)檢查爐側(cè)主汽壓力變送器安裝在爐頂，而取樣點(diǎn)在下方12米處，因而判斷倒掛原因，是測量管路內(nèi)的水介質(zhì)在重力和主汽管道內(nèi)蒸汽高速流動下產(chǎn)生的虹吸雙重作用下，引起壓力偏低，當(dāng)電廠將變送器移至測點(diǎn)下方后，倒掛現(xiàn)象消失。

    某電廠#1-#3高加電接點(diǎn)水位指示比CRT上相應(yīng)的水位指示偏高，就地“0”位測量水平面檢查，三只高加電接點(diǎn)水位測量筒“0”位均偏低，檢修中將#1-#3高加電接點(diǎn)水位測量筒向上移動50mm，電接點(diǎn)與CRT示值相一致。

    （2）測量裝置安裝不當(dāng)

    汽包兩側(cè)電接點(diǎn)水位計(jì)偏差大在實(shí)際運(yùn)行中也常出現(xiàn)，如某電廠#5爐電接點(diǎn)水位計(jì)A側(cè)的值始終比B測的高30mm左右，后在檢修中進(jìn)入汽包內(nèi)，發(fā)現(xiàn)A側(cè)水位計(jì)汽水分離桶的出水口傾斜，造成分離桶內(nèi)的水通過傾斜處流下處正好是A側(cè)電接點(diǎn)水位計(jì)取樣點(diǎn)，經(jīng)機(jī)務(wù)糾正后兩側(cè)水位的偏差消除。

    3.2   隨機(jī)誤差

    這類誤差產(chǎn)生的原因主要是測量系統(tǒng)受環(huán)境溫度、振動以及干擾等環(huán)境因素的影響而產(chǎn)生的誤差。如某廠爐主汽出口管道上溫度低于聯(lián)箱上溫度，機(jī)爐側(cè)溫度倒掛且隨季節(jié)變化，其中爐主汽溫度出口管道上保溫不好是一個(gè)重要的因素。對于溫度測量的冷端補(bǔ)償，一般都是在DCS系統(tǒng)中通過機(jī)柜中的幾個(gè)熱敏電阻實(shí)現(xiàn)的，那么如果機(jī)柜的通風(fēng)不好或者卡件的位置離熱敏電阻較遠(yuǎn)，都會給測量帶來誤差；另外由于測量回路長時(shí)間受高溫影響使得電纜老化也會影響測量精度。

    3.3   粗大誤差

    這類誤差產(chǎn)生的原因主要是維護(hù)人員的工作作風(fēng)、操作技能和調(diào)校質(zhì)量決定，是誤差產(chǎn)生的一個(gè)重要因素。它表現(xiàn)在：

    （1）維護(hù)人員主觀過失

    從電廠的調(diào)校記錄中我們發(fā)現(xiàn)，一些表計(jì)的調(diào)校質(zhì)量不高，調(diào)校后的誤差已接近允許誤差邊緣（這樣的儀表接入系統(tǒng)時(shí)環(huán)境的變化或運(yùn)行不了多少時(shí)間就可能超差）。一些壓力測量，應(yīng)對儀表取樣點(diǎn)與測量元件安裝位置的高度差產(chǎn)生的壓力要進(jìn)行修正，否則會直接影響到測量精度，但從檢查中發(fā)現(xiàn)，有的維護(hù)人員只注意就地測量元件本身的精度而忽視了參數(shù)修正的準(zhǔn)確。如某電廠2＃機(jī)組高壓缸排汽與爐側(cè)再熱器進(jìn)口壓力有倒掛現(xiàn)象，對壓力變送器校驗(yàn)后仍倒掛。后檢查爐側(cè)再熱器進(jìn)口壓力變送器修正值為0.15MPa，實(shí)際察看現(xiàn)場應(yīng)該有0.20MPa的修正，修改后倒掛現(xiàn)象消除。因此檢修人員應(yīng)該重視壓力變送器的修正值，而不是單純的校驗(yàn)一下儀表。筆者建議將壓力修正值設(shè)置到DCS組態(tài)中，變送器量程按設(shè)計(jì)參數(shù)校驗(yàn)，這樣可以避免人為造成的錯(cuò)誤，修改也比較靈活方便。

    （2）報(bào)警定值設(shè)置不當(dāng)

    由于報(bào)警定值設(shè)置不當(dāng)，當(dāng)測量參數(shù)稍有變化時(shí)，就發(fā)出報(bào)警信號，運(yùn)行人員確認(rèn)后報(bào)警信號消失，但不久，又有很多報(bào)警信號發(fā)生。如此反復(fù)，運(yùn)行人員疲倦了報(bào)警信號不再確認(rèn)，久而久之，導(dǎo)致報(bào)警信號過多。

4     提高測量準(zhǔn)確性的技術(shù)措施

    為提高測量的準(zhǔn)確性，針對存在的問題提出以下建議，供檢修運(yùn)行維護(hù)人員工作中參考：

    4.1   完善測量系統(tǒng)

    （1） 把好設(shè)備選型關(guān)，選用經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用證明是可靠的測量元件和儀表。

    （2） 檢查鍋爐側(cè)主汽溫度測量熱電偶，若為E型，建議更換應(yīng)為K型。

    （3） 制定熱控設(shè)備的技改計(jì)劃，結(jié)合機(jī)組的檢修，對穩(wěn)定性差的產(chǎn)品進(jìn)行更換，或降級用于非主重要測點(diǎn)。

    （4） 水位測量，應(yīng)校對同參數(shù)測量的取樣點(diǎn)或測量筒標(biāo)高，確認(rèn)一致，并保持測量環(huán)境條件（保溫、伴熱、管路敷設(shè)等）相同。

    （5） 帶有聯(lián)鎖保護(hù)的測量信號，增加信號變化速率保護(hù)功能，當(dāng)信號變化超過設(shè)定值時(shí)，報(bào)警的同時(shí)自動屏蔽信號輸出，避免保護(hù)回路誤動作，當(dāng)信號下降至設(shè)定值時(shí)，通過人工或自動恢復(fù)信號越限的聯(lián)鎖保護(hù)功能。

    （6） 根據(jù)運(yùn)行實(shí)際情況，定期對熱工報(bào)警和保護(hù)定值的合理性進(jìn)行梳理、修正。

    4.2   規(guī)范測量儀表維護(hù)

    （1） 在對設(shè)備的點(diǎn)檢或巡檢中，熱工人員除檢查機(jī)爐的一些主重要參數(shù)外，還要對儀表的參數(shù)或DCS中歷史曲線開展分析工作，一旦發(fā)現(xiàn)有熱工參數(shù)指示異常的現(xiàn)象，及時(shí)檢查和分析原因，并予以消除，提高在線運(yùn)行儀表質(zhì)量。

    （2） 針對運(yùn)行監(jiān)視、自動調(diào)節(jié)和報(bào)警動作值信號取自不同測點(diǎn)所帶來的不一致性, 建議采取三取中方式，將三取中后的信號公用于顯示、自動調(diào)節(jié)、報(bào)警動作值。

    （3） 定期對風(fēng)煙壓力測量管路進(jìn)行吹掃，汽水測量測量管路進(jìn)行排污。

    4.3   規(guī)范測量儀表的檢修

    （1） 為了防止主汽溫度倒掛現(xiàn)象,檢查并做好爐機(jī)就地測溫元件的保溫工作；檢修時(shí)對元件護(hù)套內(nèi)進(jìn)行清灰；元件安裝時(shí)注意檢查是否插入到位；同爐校驗(yàn)誤差接近的熱電偶安裝同側(cè)（偏正的安裝鍋爐側(cè)）

    （2） 汽水系統(tǒng)通過壓力變送器測量壓力時(shí)，將因標(biāo)高產(chǎn)生的水柱修正值，設(shè)置到DCS組態(tài)中，這樣變送器校驗(yàn)時(shí)，只要按設(shè)計(jì)量程校驗(yàn)，可以避免人為造成的錯(cuò)誤，修改也比較靈活方便。

    （3） 作為經(jīng)常性工作，利用各種停機(jī)機(jī)會，檢查測量信號屏蔽線接地和回路接線的可靠性，保證屏蔽線的單點(diǎn)接地和各連接點(diǎn)接觸良好。

    4.4   規(guī)范測量儀表的校驗(yàn)

    （1） 以多種方式，加強(qiáng)熱工計(jì)量人員調(diào)校技能的培訓(xùn)，舉辦技能操作比賽，提高計(jì)量人員的自身素質(zhì)。

    （2） 測量儀表除消缺校驗(yàn)外，均進(jìn)行調(diào)前校驗(yàn)（即不作任何調(diào)整，進(jìn)行上下行程校驗(yàn)并做好記錄），分類、分廠家統(tǒng)計(jì)儀表調(diào)前合格率，對調(diào)前不合格儀表進(jìn)行跟蹤。

    （3） 為減少校驗(yàn)工作量，實(shí)行狀態(tài)校驗(yàn)，即按可變動的周期，對測量回路進(jìn)行系統(tǒng)零點(diǎn)和運(yùn)行點(diǎn)的合對，若測得誤差 <2/3允許誤差，則該測量回路設(shè)備可不必校驗(yàn)，延長一個(gè)周期后進(jìn)行；若測得誤差 >2/3允許誤差但<允許誤差，則測量回路設(shè)備可延長3個(gè)月后，再次對測量回路進(jìn)行系統(tǒng)零點(diǎn)和運(yùn)行點(diǎn)的合對，直到測量回路設(shè)備測得誤差接近或大于允許誤差時(shí)，再對回路設(shè)備進(jìn)行常規(guī)校驗(yàn)。以減少校驗(yàn)工作量和因拆卸儀表后可能帶來的不必要缺陷。

    4.5   規(guī)范計(jì)量和測量儀表的管理

    （1） 加強(qiáng)對標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量設(shè)備的管理，建立標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)出登記核對制度和標(biāo)準(zhǔn)壓力表的零位偏移檔案；標(biāo)準(zhǔn)儀器不外借鍋爐或汽機(jī)，用于現(xiàn)場試驗(yàn)，以保證標(biāo)準(zhǔn)儀器的準(zhǔn)確可靠。

    （2） 同參數(shù)多個(gè)測量元件，使用同標(biāo)準(zhǔn)儀表校驗(yàn)（如熱電偶同爐校驗(yàn)、熱電阻同槽校驗(yàn)、變送器同標(biāo)準(zhǔn)壓力表和電流表校驗(yàn)等），通過調(diào)整使測量誤差方向相同（即都是正誤差，或都是負(fù)誤差），以保證指示的一致性。

    （3） 建立測量儀表自動管理數(shù)據(jù)庫，將現(xiàn)場校驗(yàn)設(shè)備通過接口與計(jì)算機(jī)連接起來，經(jīng)過數(shù)據(jù)加載、現(xiàn)場校正至數(shù)據(jù)返回三個(gè)階段，完成儀表校驗(yàn)周期、校驗(yàn)和記錄的自動管理，避免周檢漏項(xiàng)和記錄不真實(shí)。

    （4） 完善儀表調(diào)前準(zhǔn)確率統(tǒng)計(jì)工作，對調(diào)前不合格的儀表進(jìn)行跟蹤檢查，以確定不合格原因并采取相應(yīng)措施。

作者信息：

    王  蕙（浙江省電力試驗(yàn)研究院，浙江  杭州  310014）

    施可登（浙江省火電建設(shè)公司，浙江  杭州  310014）