監控系統故障原因分析及防范措施

李 斌

（晉中市陽煤揚德煤層氣發電有限公司，山西 晉中 045400）

為了確保瓦斯發電設備正常運行、瓦斯安全運輸及操作人員安全，需要對瓦斯溫度、壓力、濃度及發電機轉速等進行監測和控制，實現瓦斯發電工藝全自動監控。本文就煤層氣發電生產過程監控系統故障原因進行分析，提出了改進方案并制定出相應措施。

1 瓦斯發電廠監控系統概述

1.1 平舒瓦斯發電廠監控系統

平舒電廠所用組態軟件為WinCC，下機位是S7-300PLC，采集、傳輸、處理、分析單臺機組子系統及廠級監控總系統數據后反饋給監控計算機，實現遠程監測和實時控制。監控系統如圖1所示。

1.2 監控系統的重要性

瓦斯發電過程中生產設備出現異常情況時，系統會報警，當出現重大情況可能導致設備停運時，監控系統可以阻止損失擴大，運行人員可及時了解監控對象的運行狀態，及時了解出現異常提示時的正確處理方法。生產過程中產生重要數據，包括發電機功率、運行時間、壓力波動情況、空燃比、水溫油溫等，在進行生產分析時可以快速從數據庫調出，用以指導生產。

圖1 監控系統運行方式圖

2 監控系統出現的故障現象及原因分析

2.1 故障現象

平舒電廠自2014年1月成功并網發電以來，系統故障主要表現在兩個方面。

第一瓦斯傳感器誤報警：（1）瓦斯傳感器顯示的數值瞬間升高后立刻恢復原來近似值，持續時間多為20s左右，一般是傳感器故障引起，需更換瓦斯傳感器。（2）當數值瞬間升高維持幾秒鐘，多為信號電纜接頭松動。雖顯示數據但是無法保存，這種現象多為通信線路故障引起。線路板、元器件受潮腐蝕產生誤報。（3）如圖2所示，紅外瓦斯濃度檢測儀反饋速度慢，數據延遲約12s或檢測結果失準，設備錯過最佳調整時間，嚴重影響生產運行。

第二機組溫度顯示跳變大：（1）溫度傳感器主要反映發動機的運行狀況，當監控系統界面出現數據嚴重偏離實際值甚至成為無窮大時，使用測溫槍測該故障傳感器測點實際溫度，并與鄰近機組進行對比，實際溫度與監控顯示溫度不符時首先考慮傳感器故障。（2）排溫線損壞。排溫線所在部位環境比較復雜，我們通常會對異常排溫線進行全面檢查，外觀是否有破損、燒焦扭曲現象，并用萬用表測量其有無開路、短路現象。（3）檢測溫度電路板，查看各接線端子有無松動脫落，對比新的電路板，有無燒焦變形部位，各元器件有無變形變色。對照圖紙有沒有虛焊起皮的狀況，用萬用表測量電阻、電容、二極管阻值有沒有變大和變小，電容電感有沒有開路，必要時返廠檢測。

2.2 故障原因分析

引起故障的原因主要是以下幾點：（1）系統抗干擾能力弱。變壓器等設備產生的強電場和強磁場引起監控系統抗干擾能力弱。（2）傳感器故障。管道內煤層氣水汽大，煤層氣濃度傳感器易受潮腐蝕導致損壞和失準。溫度傳感器所處環境溫度高，震動大，粉塵多，損壞頻率高。為了有效防止氣缸內回火、爆炸等現象發生，瓦斯輸送中需加裝細水霧抑爆裝置導致瓦斯含水量增加。攜帶水分的瓦斯進入瓦斯濃度檢測儀后會有殘留水，另外瓦斯雜質較多，日積月累對瓦斯濃度檢測儀造成腐蝕、結垢和堵塞，導致設備性能下降，檢測結果失準，甚至失靈。（3）通訊線路故障。環境溫度高，線路易老化。

3 改進策略與防范措施

3.1 改進策略

（1）多與廠商及研制單位溝通，對現場情況進行測評，改善設計，提高傳感器可靠性。

（2）定期維護、校驗傳感器，確保準確性。

（3）采用新材料和新技術，降低誤報幾率。

（4）定期檢查和維護系統通訊線路。

（5）針對紅外瓦斯濃度檢測儀出現問題進行改進，更換激光瓦斯濃度監測儀，并將氣室出口進行改造。① 激光瓦斯檢測儀用激光作為光源，減少了紅外的分光系統，簡化了檢測儀的結構。選定特定波長的激光，進行透射、折射分支，一束作為檢測光，一束作為參照光，分別進行光電轉換，被解調后得出測量電路和參比電路的電信號，經計算機處理換算，反饋給監控系統。② 將氣室出口進行改造，如圖3所示。瓦斯氣體從測量口進入檢測儀，經過測量后再由氣室出口排至室外低洼處，防止氣室內水分積聚，影響儀表性能。由于出口是7mm軟管，低壓管道損耗忽略不計。改造后應用效果：濃度儀未改造前數據延遲約12s，濃度儀使用壽命3個月左右，改造后數據反饋延遲縮短到8s內，濃度儀使用已經超過6個月，未見異常，同時濃度儀外觀滲水銹蝕情況基本消失，減少了更換維修頻率。

圖2 紅外瓦斯濃度檢測儀原理圖

圖3 激光瓦斯檢測儀原理圖

3.2 防范措施

（1）提高維護人員技術水平。維護工作是重中之重，提高維護人員技術水平是保證維護工作有序進行的前提。維護工作量大，維護人員配置少，維護人員水平參差不齊，容易造成誤判、漏判現象。加上設備更新快，專業性強，做好維護人員培訓工作，提高維護人員理論知識和技術水平，加強維護隊伍建設，適應監測技術日益發展的需求。

（2）完善管理制度。依據電廠生產系統情況，制定合理的技術管理制度，確定工作內容和工作重點，明確各崗位職責，加強檢查，促進責任落實到位，獎優罰劣，對故障責任者追究責任。

（3）提高設備裝備水平。做好設備、配件驗收工作，確保各個零件質量合格。

4 結語

通過提高設備裝備水平，完善監控手段，提高全體職工的業務素養和責任心，輔以有效的管理制度，電廠的安全運行程度和生產效益能夠得到保證。