淺談丹江電廠測溫系統的改造應用

潘煒

摘要：隨著數字智能化及計算機技術的發展，自動化產品的開發越來越完善成熟，為了更好的保障機組安全運行，丹江電廠測溫系統也必須隨之進步與發展，通過對比完成的丹江口水力發電廠發電廠5臺機組測溫系統改造的現場實際經驗，從理論和實際二方面較為具體地論述了基于PLC測溫系統的原理、特點，以及在電廠測溫系統中的應用及效果。

關鍵詞：水力發電廠；發電機組溫度監控；PLC測溫系統改造應用

近幾年隨著水電機組容量的不斷增加，機組主要設備的負荷逐漸加大，目前在運的測溫系統隨著投入時間過長，設備老化，可靠性降低等因素越來越不能滿足監控的精確度，甚至可能會造成機組誤停機的事故，給機組安全穩定運行帶來極大的安全隱患。因此對測溫系統改造勢在必行。

1 改造前丹江電廠測溫系統的組成

溫度是發電廠生產過程中的一個重要物理參數，它直接影響生產的安全性和經濟性。因此，對溫度的測量及準確性就成為電力生產過程中的一個重要工作。丹江電廠發電機組測溫系統分別對機組推力、上導、水導軸承及油槽，定子線圈、鐵芯，空氣冷卻器冷、熱風，主變等部位進行實時監控。機組的測溫系統由測溫盤三臺溫度巡檢儀+傳感器（熱電阻溫度儀）的方式組成。

丹江電廠每臺機組共有100多個左右測溫點，測溫傳感器在機組內部的分布（以2#機為例 表1）

為了機組運行的安全和穩定性，我廠只在重要的軸承設定停機信號（上導瓦、推力瓦、水導瓦）。而且必須任意兩塊瓦同時越高高限HH，才會發出停機信號。這樣就可以防止機組誤停機，確保了機組的正常運行。在別的電場就發生誤停機事故，就是因為它是采用的單塊瓦停機，（傳感器短路、開路或接觸不良，造成的溫度突變誤發信號），我廠的其它的部位只有報警信號發出，可以顯示其報警的高限H和高高限HH值。

改造前測溫系統構成原理框圖見圖1，丹江電廠測溫系統涵蓋了機組軸瓦溫度和定子鐵芯（線棒）、空氣冷卻器熱風（冷風）、機組主變溫度的監控。

改造前的溫度巡檢儀采用的是南瑞的SJ-40C微機溫度檢/保護裝置，集溫度巡檢和溫度保護功能于一體，被測信號經過多路開關選通，判斷熱電阻的型號，在進入放大器進行放大后，送入A/D模數轉換塊變成數字量，在經過單片機CPU進行計算處理。測點由溫度巡檢儀采集上傳到監控，但存在采集相應較慢，采集精度：0.5% 采集數度：16點/秒。而且不能直觀顯示故障點溫度，跳閘組態操作不靈活。并且與監控系統僅僅實現通訊電纜單網通訊，在實際運行中存在抗干擾性較差，通訊連接不上造成數據不能實時上傳監控等問題。

傳感器（熱電阻溫度儀）丹江電廠目前采用的是國標化的熱電阻：鉑熱電阻PT100和銅熱電阻Cu50（Cu53），引線采用三線制。熱電阻溫度儀的測溫原理是：利用導體和半導體隨溫度變化電阻而變化，并呈一定的函數關系的特性。

2 改造后測溫系統組成

新的測溫系統采用GE智能可編程控制器為核心，冗余I/O總線，雙機雙網配置，測溫裝置獨立，超大的觸摸屏能顯示所有測點溫度，以PLC為核心能實現自定義修改跳閘邏輯，并具備強大的自診斷能力，設備質量和可靠性均比之前有較大提高。

測溫系統的配置情況見表2（以2#機為例）

改造后測溫系統構成原理框圖見圖2，丹江電廠所監控的機組設備溫度分成兩大部分，分別實現對機組軸瓦溫度和機組定子鐵芯（線棒）、空氣冷卻器熱風（冷風）、機組主變溫度的監控。

機組軸瓦相關溫度由傳感器PT100采集數據分別接入8點模擬量輸入模塊，該模塊將電阻值模擬量轉換為數字量，由PLC CPU單元讀入該數據，并將該數據與溫度整定值進行比較，當機組軸瓦或油溫因故障造成溫度值越限時，則由PLC CPU單元判斷發出報警開出信號，及時通知運維人員或發出停機信號，以免造成燒瓦等重大事故，保護機組軸瓦的安全性。

機組定子鐵芯（線棒）、空氣冷卻器熱風（冷風）、機組出口主變壓器的溫度值由傳感器PT100（或Cu50、Cu53）采集數據分別接入SJ-40D測溫裝置中，由測溫裝置將電阻值模擬量轉換為數字量，并將該數據與裝置溫度整定值進行比較，當所監視設備故障造成溫度值異常時，則由裝置與PLC 通訊發出報警信號，及時通知運維人員，保障了所轄設備的安全性。

改造后測溫系統網絡采用的是雙機四網網絡連接，見圖3。工作中的切換方式采用雙主機方式（Active-Active方式），分別在兩臺服務器上互為主備狀態（即Active-Standby和Standby-Active狀態）。

采用該連接方式是因為電廠特殊的生產工作環境各種干擾因素較強，控制系統需要在各控制器之間實現實時的、確定性的數據通訊，需要高速的、確定性的數據采集，為保障控制通訊網絡能夠在高干擾環境中正常工作，通訊網絡節點間距離達到10KM，需要在各控制器之間實現實時的、確定性的數據通訊，需要高速的、確定性的數據采集。改造后可以CUP、電源、機架、總線均為熱備冗余；完全無擾動切換，切換時間迅速。

結語

自丹江電廠基于PLC測溫系統5臺機組相繼完成改造并投入使用以來，能夠較好的實現對機組所管轄部位的監控，現場的溫度值顯示查閱更為便利，抗干擾能力有了較大的提升，系統運行穩定，減少了工作人員的維護量。