汽轮机热工控制系统故障分析及处理

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汽轮机热工控制系统故障分析及处理

　　一、热工控制系统故障检测的主要内容

　　热工控制系统是机组运行的重要技术参数保证，其构成可分为：

　　1、维持机组正常运行的参数调节控制系统，它控制着各类物的资输出输入量，如燃料控制系统、供水控制系统、热汽温控制系统等。

　　2、制动机组及时开关的，启停控制系统，如单独控制、远线控制、关联控制等。

　　3、确保机组安全的设备保护系统，如锅炉安全监控系统、紧急制动系统、单元机组保护系统等。

　　4、特殊类控制系统，如如汽轮机的DEH（汽轮机数字电液控制系统）和 MEH（小汽轮机电液控制系统）等。

　　上述四大系统都属于故障检测内容。

　　但是在实际检测中，根据出现问题的频率和各类系统原有特性，我们将上述各系统易于出现问题的组件和程序路段进行了归纳，重点检测以下内容：各控制系统中对于组件传感器的故障检测与诊断。根据使用该传感器所所应获得的数据作为参考，判断异常，将问题传感器分离出来进行检测；各控制系统中对于组件执行器的故障检测与诊断,根据执行器所连接设备的运行情况，判断执行器是否故障,将问题执行器分离出进行检测；DCS（分散控制系统）等控制系统自身的问题故障检测,需要对控制系统的软件和主板模块机电路进行故障检测。

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　　二、热工控制系统的故障分类及诊断

　　1、传感器故障分析

　　热工控制系统是一个巨大的多传感器系统，它有几百个点进行数据测控，并通过各种传感器采集传送到监控终端。如果过程中某一个传感器存在故障，包括传感器的损坏和传感器性能变差，都可能致使监控系统不能正常运转，设备安全得不到保障。热工控制系统的传感器覆盖了，其输入输出电压、机器压力、输出电流、机组温度等各个环节。传感器故障主要为：断线故障，即传感器不进行工作状态为断开；超限故障，系统的输出值超高传感器的限额，造成故障；恒偏差，即采集数据与实际数据存在恒定偏差；卡死故障,即传感器采集值保持恒定，不能随设备情况变化而变化；差异故障,输出值同实际值存在差异但无法恒定。

　　2、执行器故障分析

　　热工控制系统中的执行器，由于其环境为长期的高压高温，很容易发生部件的腐蚀，电子线路的老化，配套金属材料的变形以及各种记忆装置的失效等问题。这就导致执行器调节作用下降，控制效果失灵，引起设备故障。因此执行器的常见故障形式为:卡死故障,为执行器输出阀处于停滞状态，命令指令失效；死区故障 , 指令超过允许范围，输出阀无反应；偏差故障,输出阀位同指令存在差异；增益故障,为执行器输入输出增益变化；粘滞-滑动故障,为执行器动作的卡涩现象；回差故障,为上下行程差值超出正常情况。从故障的性质上看,所有的故障都可以归结为渐变性故障、跳变性故障、完全失效故障的一种。对于发电机组,渐变性的故障能是导致灾难性故障的先兆,因此对其进行早期的故障检测是十分必要的。

　　3、控制系统干扰故障分析

　　3.1 接地系统干扰

　　热工控制系统中由于设备众多，因此相互之间存在干扰因素，但从实际调研和问题发生频率来看，接地系统的干扰最为明显。接地所产生的干扰能够引起：系统信号的误发、阀门指令失灵、信号异常变化，保护装置异动等，这些问题的出现需要根据实际情况进行论证和分析。但是归结起来主要是施工过程中缺少监督，致使未按着设计规范和标准连接底线，最终发生了故障和事故。因此工程自检时一定要避免此类事情的出现，在施工过程中，对设备安装人员进行技术规范的传达，同时要求施工人员熟悉图纸，并且必须按着设计和图纸要求进行施工。

　　3.2 电缆敷设干扰

　　热工系统中电缆敷设是最容易被人们忽视的问题，但是其也最容易导致对控制系统的干扰，且其故障原因较为隐蔽不易查找。电缆的干扰主要发生在缆线周边，在各种发电及动力机组启动时，设备的瞬间电流是额定电流的7—15倍，致使瞬间产生较大的电流冲击，从而干扰了周边传感器和执行器组件的正常运行，因此电缆敷设过程中，要按照 GB50168-2006 电气装置安装工程、电缆线路施工及验收规范进行铺设。要区别设备电缆和一般电缆，敷设桥架必须保持相应的距离，杜绝产生干扰。热工系统电缆敷设的基本要求是，信号、控制、制动、报警、电力电缆分设在不同的电缆架桥上，同时要特别重视敷设的单根动力电缆与其周边的控制和信号电缆的隔离、走向布置、接头制作及接线端子的连接等是否满足要求。

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　　三、热工控制系统常见故障的处理

　　汽轮机热工控制系统的技术在不断的进步，相应的机组运行和DCS技术同样逐步成熟。但是在系统中各种问题的出现都会导致系统故障。因此下面简述常见故障防范的一些措施：

　　1、针对隐患问题的技术攻克，既要保证运行的安全性又要保证效率。对已有的各项规章制度同实际运行情况进行比照，力求完善并严格执行。

　　2、针对易发生问题的组件进行定期维修制度如：各种仪器控制设备的通讯电缆进行定期紧固；对风烟测量管路进行定期吹扫，在条件允许情况下，安装固定式吹扫管路，减少人为工作量，根据实际情况进行开关控制。

　　3、尽可能提高和改善热共控治系统设备的工作环境：如就地设备接线盒应密封、防腐蚀、防雨、防潮。

　　4、日常工作中技术人员关注各项参数指标，及时发现各类设备缺陷和隐患，提出整改措施。

　　5、制定 DCS 系统检修标准和周期，根据DCS系统设备的特性，机组大修的同时要进行相应项目的检修如：对应用软件进行备份，对于控制模件的标示和位置进行核定。

　　6、相关模件防尘滤网的清扫，对于接地系统和接柜地线进行检查和紧固，对电源和风扇进行检修、测试等。最后要建立从部件诊断、回路诊断、系统诊断三个层次进行故障修复的思路。

　　结束语

　　综上所述，热工控制系统的可靠性对汽轮发电机组安全性起着至关重要的作用,因此,在日常维护中,要根据机组在正常运行时、检修后、停备期间等各个阶段的具体故障现象,有效地对系统进行维护。除此之外,还要根据机组的各项参数进行有效地预控,才能使得机组安全稳定运行。