电厂热控保护误动拒动原因分析和有效对策

国能锦界能源有限责任公司 任浩波

1 引言

随着社会的发展和经济的快速增长，电力需求量不断增加，而能源的短缺和环保问题也日益凸显。因此，电力行业在能源转型的背景下，面临着越来越严峻的挑战。为了满足国家和社会对电力的需求，电厂需要保证其设备和系统的安全稳定运行，以确保电力供应的连续性和可靠性。然而，电厂设备的复杂性和工作环境的恶劣性导致了热控保护系统容易出现误动或拒动的问题。在电厂中，热控保护系统是保证发电机组安全稳定运行的关键部分。通过监测发电机组的温度、压力等参数，并及时采取措施来控制温度和保护设备。然而，由于热控保护系统设备的特殊性和环境的变化，热控保护系统容易出现误动或拒动的问题，导致设备的运行效率和安全性受到影响。这种情况不仅会影响电厂的生产效率和经济效益，还会危及工作人员的生命安全。

2 设备介绍

电厂热控保护系统是保证发电机组安全稳定运行的关键部分，其设备的性能和可靠性直接影响到电厂的运行效率和安全性。在电厂中，热控保护系统包括温度传感器、阀门和控制系统等设备，下面将对这些设备进行详细介绍。

2.1 温度传感器

温度传感器在电厂热控保护系统中扮演着至关重要的角色。通过监测发电机组的温度，可以及时采取措施控制发电机组的温度，以保证设备的安全稳定运行。常用的温度传感器主要有热电偶、热敏电阻和红外线测温仪等。热电偶是一种接触式温度传感器，其测量原理基于热电效应。由两种不同的金属导线连接组成，连接处称为热电偶的冷端和热端。当热端接触到被测物体时，因为温差的存在，产生热电势差，从而产生电信号。热电偶具有响应速度快、精度高的特点，广泛应用于发电机组的温度测量。热敏电阻是一种接触式温度传感器，其测量原理基于热敏效应。作为一种特殊材料制成的电阻器，其电阻值随着温度的变化而变化。通过对热敏电阻的电阻值进行测量，可以确定被测物体的温度。热敏电阻具有精度高、响应速度快的特点，在电厂中应用广泛。红外线测温仪是一种非接触式温度传感器，其测量原理基于物体的红外辐射能量。当物体的温度升高时，会产生红外线辐射。红外线测温仪通过检测物体发射的红外线辐射来确定物体的温度，无须接触被测物体，具有响应速度快、精度高、使用方便等特点，在电厂中，常用于测量高温区域的温度。不同类型的热控温度传感器详见表1。

表1 不同类型的热控温度传感器

2.2 阀门

阀门是热控保护系统中用于控制冷却水流量和温度的关键设备。电厂中一般采用的阀门有调节阀和截止阀两种类型。调节阀是一种可以调整水流量的阀门，通过调节阀门的开度来控制水流量和温度，以保持发电机组的稳定运行。截止阀则是一种用于截断水流的阀门，一般用于紧急情况下的停机和维修。

2.3 控制系统

控制系统是热控保护系统的核心部分，主要用于对热控保护系统进行监控和控制。在电厂中，常用的控制系统有PLC（可编程控制器）和DCS（分布式控制系统）等。控制系统可以对温度传感器读数进行处理，并根据控制策略来控制阀门的开度，以保持发电机组的温度在安全范围内。此外，控制系统还可以对热控保护系统进行状态监测和故障诊断，及时发现和处理热控保护系统的故障和异常情况。

3 误动拒动原因分析

3.1 温度传感器读数不准确

温度传感器的读数准确性直接关系到热控保护系统的性能和可靠性。如果温度传感器的读数不准确，就会导致热控保护系统误判或误报发电机组的实际温度，进而影响热控保护系统的控制效果和安全性。因此，温度传感器的准确性是热控保护系统中最基本和关键的要求之一。温度传感器读数不准确的原因可能有多种，一方面是传感器本身的质量问题。如果传感器制造质量不过关或者安装不当，就会影响传感器的准确性。另一方面是由于环境因素导致传感器读数不稳定，如高温环境下，传感器材质可能会发生膨胀变形，影响传感器的读数准确性。此外，传感器也容易受到振动、腐蚀等因素的影响，导致读数不稳定[1]。

3.2 控制系统故障

控制系统是热控保护系统的核心部分，其稳定性和可靠性对热控保护系统的运行效果和安全性具有重要影响。如果控制系统出现故障，就可能导致热控保护系统误动或拒动，从而影响发电机组的运行效率和安全性。控制系统故障的原因可能是多种多样的。有控制器本身的质量问题，控制器是热控保护系统的核心部件之一，如果控制器制造质量不过关或者设计不合理，就会影响控制系统的稳定性和可靠性。还有软件编程错误，控制系统的软件编程质量对其性能和稳定性具有重要影响。如果软件编程存在错误，就可能导致控制系统误动或拒动。此外电气故障，控制系统中的电气元件可能会出现故障，如电路短路、电容器老化等，导致控制系统工作不稳定或出现故障。还可能涉及通信故障，热控保护系统中可能涉及多个设备之间的通信，如温度传感器与控制器之间的通信等[2]。如果通信故障，就可能导致控制系统误动或拒动。

3.3 阀门和执行器问题

阀门和执行器是热控保护系统中用于控制冷却水流量和温度的重要设备，其性能和可靠性直接影响到热控保护系统的效果和安全性。如果阀门或执行器出现故障，就可能导致热控保护系统误动或拒动，从而影响发电机组的运行效率和安全性。阀门和执行器故障的原因可能是多种多样的，主要包括以下几个方面：材料老化[3]。长时间使用会导致阀门和执行器内部材料老化，从而影响其性能和可靠性。使用不当。如果操作人员对阀门和执行器的使用方法不熟悉，或使用不当，如在超出设备规定范围内使用，就可能导致设备故障。粉尘和腐蚀。阀门和执行器所处的环境恶劣，易受粉尘和腐蚀的影响，从而影响其性能和可靠性[4]。

3.4 电厂环境的变化

电厂环境的变化（如温度、湿度等）是导致热控保护系统误动或拒动的另一个重要原因。电厂环境的变化可能会对热控保护系统的读数和控制效果产生不良影响，从而导致热控保护系统误动或拒动。主要是这几个方面，温度变化：电厂环境中温度的变化会直接影响热控保护系统的温度读数和控制效果。如果环境温度升高，发电机组的温度也会升高，但热控保护系统可能由于误差或不稳定性而显示不准确的温度，从而导致热控保护系统误动或拒动[5]。湿度变化：湿度的变化会影响热控保护系统中的电子元件，从而影响热控保护系统的性能和可靠性。如高湿度可能导致电子元件生锈和腐蚀，影响热控保护系统的正常运行。其他环境因素。除了温度和湿度，其他环境因素如电磁场干扰、尘土、噪声等也可能影响热控保护系统的性能和可靠性，从而导致热控保护系统误动或拒动。

热控保护系统误动或拒动的原因可能是多方面的，需要综合考虑各种因素。针对这些问题，需要进行进一步分析和研究，以采取有效的对策来解决。

4 改进对策

4.1 温度传感器维护

选用高精度的温度传感器，传感器的准确性与其精度有关，因此可以选用精度更高的传感器来提高其准确性。对传感器进行定期维护和校准，定期对传感器进行维护和校准，以确保其读数准确性。在传感器安装位置考虑环境因素，在选择传感器安装位置时，要考虑环境因素对传感器的影响，尽可能避免影响传感器的读数准确性。对传感器的安装过程进行规范化管理，在传感器的安装过程中，要按照规范化的管理程序进行，确保传感器安装到位，不会受到振动等因素的影响。对传感器进行防腐处理，在环境较为恶劣的情况下，可以对传感器进行防腐处理，以延长传感器的使用寿命并保证其准确性。总之，对温度传感器进行维护、校准和管理，可以保证其读数准确性和稳定性，从而提高热控保护系统的控制效果和安全性。

4.2 控制系统维护

选用质量可靠的控制器，尽量避免因控制器本身问题导致控制系统故障。对控制系统进行定期维护和检修，定期对控制系统进行维护和检修，发现并解决可能存在的问题，以确保控制系统的稳定性和可靠性。企业所在电厂热控控制系统PLC 算法换作PID 控制算法更有利于控制维护。该算法中，自适应PID 控制算法通过自适应调整PID 参数，提高控制系统的响应速度和稳定性，减小了超调现象、调节时间和稳态误差等问题。自适应PID 控制算法流程改进代码表示为：

# 自适应PID 控制算法

def adaptive_pid_control(temperature，setpoint，Kp，Ki，Kd，integral，last_error，dt，alpha，beta，gamma):

# 计算误差

error=setpoint - temperature

# 计算比例项

proportional=Kp ＊ error

# 计算积分项

integral+=Ki ＊ error ＊ dt

# 计算微分项

derivative=Kd ＊ (error - last_error) / dt

# 计算控制输出

output=proportional+integral+derivative

# 更新参数

Kp+=alpha ＊ error

Ki+=beta ＊ error ＊ dt

Kd+=gamma ＊ (error - last_error) / dt

# 保存误差

last_error=error

return output，Kp，Ki，Kd，last_error

4.3 阀门与执行器维护

对设备进行定期检查和维护，定期检查阀门和执行器的磨损情况，并进行维护和更换。增强操作人员的培训，加强操作人员的培训，提高其对阀门和执行器的使用方法的熟悉度和操作技能。提高设备的耐腐蚀能力，采用耐腐蚀材料制造阀门和执行器，或在设备表面涂上防腐蚀涂层，从而延长设备的使用寿命。对设备进行及时维护和更换，发现设备存在故障或者已经过时，及时进行维护和更换，以确保设备的正常运行。阀门和执行器故障是导致热控保护系统误动或拒动的主要原因之一，需要采取相应的预防和解决措施。通过加强设备的维护和更换，提高操作人员的培训水平，增强设备的耐腐蚀能力等手段，可以有效地预防和解决阀门和执行器故障问题。

4.4 电厂环境变化

针对电厂环境变化引起的误动或拒动问题，可以采取以下措施来预防和解决：对环境变化进行监测。通过安装环境监测系统，及时监测电厂环境的变化情况，提前预警并及时处理可能导致误动或拒动的问题。采用抗干扰能力强的设备，选择具有抗干扰能力强的热控保护设备，能够更好地适应电厂环境的变化，降低误动或拒动的风险。增强设备的防护能力，采用防护措施如遮盖、封闭、隔离等，防止环境因素对热控保护系统的影响。提高设备的稳定性和可靠性，选择具有较高稳定性和可靠性的热控保护设备，可以降低环境因素对热控保护系统的影响，从而从根本上避免误动或拒动的发生。此外，定期检查和维护设备，保证其正常工作，也是防止误动或拒动问题的重要措施。

5 结语

本文通过对所在国企的电厂热控保护误动拒动的常见原因进行分析，排查了各个流程可能的问题所在。并针对性地提出了具有建设性的维护方案，应该采取综合措施，从传感器的质量开始，到控制系统和操作人员等多个方面，需要进行排查，这样才能找到真正的原因并能及时纠正。从而提高电厂热控保护的可靠性和稳定性，确保电厂的正常运行和安全生产。