滨海热电厂热控系统干扰问题分析处理与预控

王翔

（浙江浙能绍兴滨海热电有限责任公司，浙江绍兴312073）

滨海热电厂热控系统干扰问题分析处理与预控

王翔

（浙江浙能绍兴滨海热电有限责任公司，浙江绍兴312073）

滨海热电厂1号、2号机组在启动阶段，不同区域的变送器发生瞬间信号干扰；机组检修后，汽机润滑油从循环开始到正常运行中，润滑回油温度发生有规律的波动，影响了机组的安全运行。进行全面的检查、分析和试验后，通过消除多点接地和对输入信号增加电容滤波等方法，解决了这一问题。

热电阻；干扰；信号波动；抗干扰措施

浙能绍兴滨海热电厂一期工程为2×300 MW供热机组，DCS（集散控制系统）采用和利时有限公司生产的MACSV系统。由于设计及设备存在缺陷，且基建安装调试过程中存在未按规程要求施工的现象[1]，自2011年6月投入商业运行以来，曾发生多起不同区域的变送器和热电阻测量信号受干扰异动现象，影响了机组的安全稳定运行。本文针对1号、2号机组发生的信号波动问题进行分析，提出查找、处理的方法与预防措施，供同行参考。

1 热控系统信号干扰现象

（1）1号炉主汽压力变送器瞬间跳变。机组运行过程中，1号炉主汽压力变送器多次出现瞬间跳变，导致锅炉主控退出自动，记录曲线如图1所示。

（2）设备启动阶段信号瞬间干扰跳变。2号机凝结水泵工频启动，汽机侧6.3 m层多处变送器测量信号发生瞬间干扰跳变，记录曲线如图2—4所示。电泵定期启动，轴封压力跳变，引起退出自动，曲线如图5所示。

图1 运行中主汽压力测量值跳变记录曲线

（3）机组检修后，汽轮机润滑油回油温度间隙跳变。1号机组检修后，汽轮机润滑油从循环开始到正常运行中，润滑回油温度信号发生规律性的受干扰波动，影响了机组的安全运行。图6为主机轴承温度跳变情况，图7为机组检修后开始油循环时和运行时的5号、6号轴承回油温度记录曲线。

2 信号干扰问题分析

图22 号高压加热器水位信号跳变记录曲线

图33 号高压加热器水位信号跳变记录曲线

图4 除氧器压力信号跳变记录曲线

图5 电泵启动轴封压力跳变记录曲线

针对以上信号干扰现象，热工专业进行了多方排查，现场检查了测量部件、元件的安装位置和现场运行环境、电缆桥架走向，通过DCS历史曲线和实时曲线分析了跳变过程和时间间隔，并通过试验和专题分析研究，判断上述信号跳变的原因有以下几个方面：

（1）电缆间的分布电容耦合引起信号干扰。

图6 主机轴承温度变动记录曲线

图7检修后油循环时和运行中5号、6号轴承回油温度曲线

图1 —5曲线中记录的干扰信号，其主要原因之一，是由电缆间的分布电容耦合引起。机组敷设有大量的电源、控制、信号电缆，连接现场设备与控制系统。由于基建安装期间施工不当，许多电缆在电缆桥架通道中平行或交织在一起，当几种不同性质的电缆如动力线路和控制信号电缆在一起传输，同一层布置或间距不满足要求时，动力线路的电流变化引起周围磁场的变化，此时如果存在有接地电位差、未采用符合质量要求的电缆类型、电缆屏蔽层连接不连续、电缆绝缘材料老化等情况，则信号电缆除了传输各类有效信息之外，还会通过空间电磁辐射、电缆之间的电容性耦合、感性（磁场）耦合、直接传导耦合、公共阻抗耦合，引入周围磁场变化所产生的无用信号，叠加在有用信号上形成干扰，造成控制信号的失真。

（2）大功率电气设备启停引起的空间电磁辐射耦合和电感耦合产生干扰。

根据该管廊氢气管道的直径大小，参考GB 26610—2011《承压设备系统基于风险的检验实施导则》[17]中的第4部分，可确定该管道的平均失效概率为7.0×10-7。

图1的测量信号跳变主要发生在吹灰器D和E工作时，经查发现吹灰器的部分动力电源电缆与压力模拟量信号电缆敷设在同一桥架。图2—5信号跳变都是在凝结水泵、电泵启动时产生。因此产生这些干扰信号的主要原因之一，是由于大功率电气设备启停引起的空间电磁辐射耦合，再通过电缆间的电容耦合产生了干扰。运行中大功率电气设备启停时，在开关闭合过程中，负载电流的快速变化在其周围产生较大的交变磁场，处于这个交变磁场中的控制与测量信号电缆因其间的分布电容和电感而感应到干扰信号。同时大功率电气设备启停所产生的交变磁场，可能通过信号电缆耦合，在电缆之间产生电动势，造成线路上的干扰。

（3）接线问题引起信号干扰。

接线问题也是引起信号干扰的原因之一，如果错误接线导致不同系统合用同一测量元件信号，会因系统间的地电位差而引起共模干扰。如上述机组检修后汽轮机润滑油回油温度信号间隙跳变，其原因就是原来接入IDAS（工业数据采集系统）和DCS的润滑油回油温度测量元件为双支热电阻，检修后更换成单支热电阻，检修人员由于不熟悉测量原理，错误地将2个系统的不同线接在了同一端子上，引起干扰。此外，接线松动或接触不良会产生接触干扰，备用线两端悬空且在柜中垂直向上会因天线效应引入干扰，测量仪表与监控系统处于不同区域，也有可能因地电位差产生干扰等。

（4）轴电压引起信号干扰。

轴电压是指在电机运行时，电机2个轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压。在正常情况下，轴电压较低时，汽轮机转轴与轴承间存在的润滑油膜能起到较好的绝缘作用。但是，如果由于某些原因，如静电电荷导致在轴和接地台板之间出现直流型电压，使轴电压逐渐升高到一定数值时，通过击穿油膜放电，形成轴电流产生回路，从而产生周期性信号干扰。电气人员进行轴电压试验时，如果安装于轴承上的屏蔽电缆屏蔽层接触轴承，轴电压也会通过电缆屏蔽影响对应测量系统的地电位而引起干扰。

3 信号干扰问题处理

为保证机组可靠运行，测量与控制设备及电缆的正确安装和可靠的运行环境是基础，及时消缺维护和规范检修是保障。很多信号干扰都与安装不当、运行环境不良、维护和检修不到位有关[2]，根据上述分析结果，对滨海热电厂信号干扰问题进行了检查与处理。

（1）进行接地电阻测试。

机组停运检修时，测量控制系统总接地电阻、出现干扰信号的现场段电缆桥架接地电阻；检查出现干扰信号的电缆的单点接地可靠性，如控制柜处断开相关屏蔽电缆与大地的连接，测量屏蔽电缆屏蔽线与大地间的绝缘电阻，确保其不小于电缆绝缘电阻允许值；恢复电缆屏蔽线与接地间连接后，在现场始端测量电缆屏蔽与大地间的电阻，保证其不大于4 Ω[3]。对测量与检查中发现不符合规程要求的问题进行处理，确保控制系统一点接地可靠性。

（2）检查、处理电缆敷设问题。

电缆不但向空间辐射电磁波，也敏感地接收来自邻近干扰源所发射的电磁波，因此电缆既是干扰信号的主要发射器，也是主要的接收器。此外干扰信号衰减与电缆间距离的平方成反比关系。因此针对电容耦合干扰，在机组检修中，检查桥架电缆，若发现动力电缆与信号电缆平行敷设，但由于电缆层层叠放，无法采取拉开电缆间距（大于15 cm）、在电缆之间增加金属隔板或屏蔽罩等措施，则列入检修计划，待机组大修时重新敷设电缆。

机组检修时，检查屏蔽电缆屏蔽层的全程连续性和保护套管的完整性。检查接线盒或中间端子柜信号电缆的屏蔽层引线是否套有绝缘软管，确认通过端子可靠连接，全程贯通，不存在因触碰金属外壳导致多点接地现象。检查相关电缆桥架盖板的完整性[4]。对发现的问题进行处理，同时重新敷设与动力电缆同层的信号电缆。机组启动后，高压加热器水位和除氧器压力等干扰信号消除。

（3）进行设备启停干扰场强及相关区域场强测试。

机组停运时或启动前，通过场强仪测量相关电气设备停运或启动过程中相关区域的场强变化，与记录的相关变送器干扰信号分析比较，以便找出产生干扰的电缆。

通过场强仪测试，发现相关设备启停中，这些信号电缆的场强确实有很大变化，但要真正找出对应的干扰区段，还是非常困难，需要细心、耐心并反复试验。从检修维护的长期考虑，可以对所涉及的热工现场设备和电缆桥架通道进行场强测试并记录存档，待再次出现干扰信号时，将测量数据进行对比，以利于问题的查找。

（4）加装隔离器、电容、磁环等部件[5]。

对于电缆间的电容耦合干扰，通过在芯线上加装电容、套装磁环的方法，为干扰信号提供泄放通道以减少或消除干扰。图1的干扰现象通过加装电容后消除，但要注意加装电容时要从小容量（如0.011～0.047 μF）开始逐步并接电容，磁环也要逐个增加，一旦发现信号有衰减，就要减少电容的容量或磁环的个数。图2—5的干扰现象通过加装电容均有效果，但如果出现该干扰现象的信号没有规律，则加装泄放部件的工作量很大，不是根本的解决办法，只能作为权宜之计。

对于共模干扰，可采用通道隔离技术，切断外部干扰窜入输入输出通道的渠道，实现彼此隔离。但加装隔离器时，若采用无源隔离器，要注意被隔离的信号源是否具有带无源隔离器这一负载的能力；若采取有源隔离器，宜与对应测量或控制设备为同一电源（在确认电源容量满足的前提下），并采取有效措施，防止发生积聚电荷造成信号失真、漏电，从而出现执行器位置漂移、电源异常，导致测量与控制失常。

（5）改变电缆屏蔽线的接地点或接地方式。

对于控制系统侧单点接地解决不了的某些干扰问题，可以断开控制系统侧单点接地，改在电缆始端一侧单点接地试验。处于严重电磁干扰环境的电缆，采用分屏加总屏电缆或铠装屏蔽型电缆，铠装层两端接地，内层屏蔽一端接地，有时利用金属电缆桥架对总屏或铠装层进行二点接地作为第一道屏蔽，利用分屏或铠装电缆的屏蔽层进行单点接地作为第二道防护，会取得较好效果。

对于通过上述加装隔离器、电容、磁环等方法仍不能消除且始终存在的连续干扰现象，可能是不共地引起电位差形成的共模干扰，可以采取将同一个控制器所有输入信号的负端接地的措施来消除。滨海热电厂化学汽水取样系统PLC（可编程逻辑控制器）显示的汽水品质测量信号，通过该方法消除了干扰。

（6）纠正接线错误。

仔细检查线路，纠正接线错误。经检查，图6和图7轴承回油温度信号曲线记录的周期性干扰现象，其原因是机组检修时，将进入IDAS和DCS的信号线接在轴承回油温度双支热电阻的同一支上，由于IDAS采集器输入通道与DCS输入通道的工作电源不共地引起干扰，干扰源或与轴电压有关。将信号接线改接双支热电阻后，故障现象消失。

（7）采取软件抗干扰技术。

软件对干扰信号有效处理的特点之一，就是简单易行、修改灵活、不需增加硬件节省资源，因此在抑制干扰信号工作中，采取软件抗干扰技术加以补充，如延迟滤波比较法抑制模拟量信号干扰、变化速率及坏点闭锁逻辑、计数器法抑制数字量输入信号干扰等，可作为硬件抗干扰措施的一种辅助手段，取得很好的效果[6]。

4 结语

电力生产中会遇到各种各样的信号干扰，需要通过了解干扰产生的机理，掌握提高系统抗干扰能力的具体措施与消除或降低干扰影响的手段，在控制系统的安装调试和检修维护过程中不断探讨及积累经验，以确保设备在复杂电磁环境下可靠运行。

[1]郑凤苓.热工系统安装中的典型问题分析与处理[J].电力建设，2010，31（7）∶98-100.

[2]孙长生，朱北恒，王建强，等.提高电厂热控系统可靠性技术研究[J].中国电力，2009，42（2）∶56-59.

[3]DL/T 774-2004火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程[S]．北京：中国电力出版社，2004．

[4]电力行业热工自动化技术委员会.火电厂热控系统可靠性配置与事故预控[M]．北京：中国电力出版社，2005.

[5]李建国，陈统钱，丁俊宏，等.提高乐清发电厂热控系统可靠性的技术措施[J].电力建设，2012，33（8）∶70-73.

[6]叶国满，屠士凤，林晨，等.抑制信号干扰的方法研究和应用[J].浙江电力，2012，31（12）∶67-69.

（本文编辑：徐晗）

Analysis and Precontrol of Interference in I&C System of Binhai Thermal Power Plant

WANG Xiang
（Zhejiang Zheneng Binhai Thermal Power Co.，Ltd.，Shaoxing Zhejiang 312073，China）

During startup of units 1 and unit 2 in Binhai Thermal Power Plant，signals of transmitters from different directions of the turbine became interfered.After overhaul，the lubricating oil of steam turbine began to cycle and run normally.The regular undulation of returning lubricating oil affected the operation safety of units.After comprehensive inspection，analysis and test，the interference is eliminated by multi-point earthing and increase of capacitance filter.

thermal resistance；interference；signal fluctuation；anti-interference measure

TK38

B

1007-1881（2015）06-0035-04

2015-04-27

王翔（1970），女，工程师，从事热工自动化系统维护与技术管理工作。