火力发电厂温度测点跳变原因分析及处理

李如意+袁嘉伟+郑亮亮

摘 要：电厂中温度测点的跳变时有发生，原因各种各样。但某些温度测点跳变可能会导致设备跳闸，给设备安全运行造成较大危害。文章对某电厂脱硝系统若干温度测点跳变的原因进行了详细的分析，提出了若干解决方法并进行了比较，最终提出了适合现场实际的最优解决方案，为同类问题提供了一个很好的借鉴。

关鍵词：脱硝；温度跳变；干扰；续流；二极管

1 概述

某厂2X600MW机组于2013年分别实施SCR脱硝改造工程，每台锅炉布置两个SCR反应器。按环保要求，每个SCR反应器出口及入口各配置一套CEMS装置。两台机组共计8套，安装温度测点共计24个测点。自脱硝投入运行以来，这些温度测点偶尔发生跳变，且跳变幅度越来越明显，跳变频次越来越多，甚至导致了喷氨关断阀的跳闸，已危及脱硝设备的安全运行，成为了引发环保事件的重大隐患。通过认真分析及多次试验，最终找到了解决问题的最优方案，彻底解决了脱硝系统温度测点跳变的故障，保证了脱硝系统安全运行。现对解决这一问题的过程进行了分析，以求能对电厂中类似问题的解决提供一定的参考。

2 测温回路介绍

脱硝CEMS系统中，24VDC电源除给测量回路中各隔离器供电外，还给PLC输出回路如CEMS取样探头吹扫电磁阀等设备供电，测量回路与控制回路之间没有分开。每套CEMS系统各配置温度测点3只，如图1所示，温度变送器将热电阻信号转换成4-20mA信号。按环保相关规定，温度信号经信号隔离器分别送DCS及PLC，同时还给温度变送器供电。

3 原因分析

经检查发现，脱硝出口及入口温度测点几乎都有发生跳变的现象，但跳变的时间并不一致，跳变的方向也不尽相同，这些测点跳变似乎没有任何规律。为了进一步查找原因，考虑到每套CEMS装置所对应的温度测点的系统具有相似性，因此只需考察某一处三个温度测点即可，选择#1机组A侧脱硝入口温度作为考察对象。经仔细查看趋势，终于发现测点的跳变与探头吹扫电磁阀有关联，如图2所示。从趋势图上可以看出，每次探头吹扫并不会一定有温度测点发生跳变，而且温度跳变有时为增大方向，有时为减小方向。但有一点是显而易见的，即温度测点的波动一定发生在CEMS探头吹扫瞬间。准确的说，是在探头吹扫刚结束时。为进一步验证判断，将吹扫电磁阀断电，观察八个小时。结果发现了温度测点没有出现跳变现象，说明温度测点的跳变的确与吹扫电磁阀的带电相关。结合趋势图的时序分析，应该是在吹扫电磁阀带电后，然后失电时，会引起某种干扰。

4 解决方案及比较

为了进一步分析其内在原因，遂采取以下几种方法尝试解决问题，并将结果进行比较，以期找到最佳解决方案。

4.1 增加24VDC电源容量

系统中，24VDC电源带的负载有控制设备如探头吹扫电磁阀，同时又有测量设备如温度变送器等。该24VDC电源的额定功率为50W，探头吹扫电磁阀为20W。如果所配电源功率太小，则当吹扫电磁阀动作时将对整个回路造成影响，使温度变送器无法正常工作而发生跳变。为了验证想法，将24VDC电源换成额定功率为150W的电源。经试验跳变幅度有所减小，但温度信号跳变现象依然存在，可见此方案不合适。

4.2 更换温度变送器

考虑到回路中存在干扰，有部分温度测点跳变幅度较小，有可能正投用的温度变送器抗干扰能力较差。因此，挑选几种温度变送器进行替换试验。发现有的温度变送器跳变幅度稍小，但温度信号跳变现象依然存在，可见此方案也不合适。

4.3 软件滤波

通过图2可以看出，温度跳变是尖波，可以在DCS侧采取软件滤波的方式解决。但考虑到干扰一直都存在，采用软件的方法并不能消除干扰，不是解决问题的根本方法，因此决定放弃此方案。

4.4 并联二极管

考虑到电磁阀的线圈是感性原件，因此变化的电流通过线圈时会产生自感电动势。根据法拉第定律，自感电动势的大小与通过线圈的电流变化率成正比。当探头吹扫结束时，电磁阀线圈断开电源，瞬间电流变化率很大，线圈将产生高于电源电压数倍的自感电动势，并与电源电压叠加。这种自感电动势不仅对电源所带的回路造成极大干扰，同时有可能会损坏电路中的的元器件。这就是回路中温度测点跳变的根本原因，同时也是温度变送器时有损坏的原因。

经过以上分析，弄清基本原理后，解决问题就比较简单了。采取的措施是在电磁阀线圈两端并联二极管即“续流二极管”，使断电瞬间线圈产生的自感电动势极性满足二极正向导通形成续流，把自感感生电流泄放掉，从而消除干扰。经过比较，决定选用1N4007二极管作为续流二极管。1N4007为常用的硅整流二极管，常用于桥式整流电路，其最高反向耐压值为1000V。在8套CEMS装置探头吹扫电磁阀线圈反向并接续流二极管后，所有温度测点再没有发生过跳变现象，同时也没有温度变送器出现故障，显然问题得到了彻底解决。

5 结束语

脱硝系统温度测点出现跳变，根本的原因是设计的问题，即没有将测量回路和电气控制回路完全分开，导致形成干扰。在设备投用后再进行改造也比较困难，采用在电磁阀线圈两端并接续流二极管，可以消除干扰，使温度测点不再发生跳变，同时还保护了电路中其它的元器件，这种方法简便易行有效。希望通过文中对脱硝系统温度测点跳变的原因分析及解决，且能给电厂中类似问题的解决提供一个有价值的参考资料。

参考文献

[1]徐义亨.工业控制工程中的抗干扰技术[M].上海：上海科学技术出版社，2010.

作者简介：李如意（1976-），男，本科，工程师，从事火电厂热工控制设备检修管理工作。