监控系统故障原因分析及防范措施

李 斌

（晋中市阳煤扬德煤层气发电有限公司，山西 晋中 045400）

为了确保瓦斯发电设备正常运行、瓦斯安全运输及操作人员安全，需要对瓦斯温度、压力、浓度及发电机转速等进行监测和控制，实现瓦斯发电工艺全自动监控。本文就煤层气发电生产过程监控系统故障原因进行分析，提出了改进方案并制定出相应措施。

1 瓦斯发电厂监控系统概述

1.1 平舒瓦斯发电厂监控系统

平舒电厂所用组态软件为WinCC，下机位是S7-300PLC，采集、传输、处理、分析单台机组子系统及厂级监控总系统数据后反馈给监控计算机，实现远程监测和实时控制。监控系统如图1所示。

1.2 监控系统的重要性

瓦斯发电过程中生产设备出现异常情况时，系统会报警，当出现重大情况可能导致设备停运时，监控系统可以阻止损失扩大，运行人员可及时了解监控对象的运行状态，及时了解出现异常提示时的正确处理方法。生产过程中产生重要数据，包括发电机功率、运行时间、压力波动情况、空燃比、水温油温等，在进行生产分析时可以快速从数据库调出，用以指导生产。

图1 监控系统运行方式图

2 监控系统出现的故障现象及原因分析

2.1 故障现象

平舒电厂自2014年1月成功并网发电以来，系统故障主要表现在两个方面。

第一瓦斯传感器误报警：（1）瓦斯传感器显示的数值瞬间升高后立刻恢复原来近似值，持续时间多为20s左右，一般是传感器故障引起，需更换瓦斯传感器。（2）当数值瞬间升高维持几秒钟，多为信号电缆接头松动。虽显示数据但是无法保存，这种现象多为通信线路故障引起。线路板、元器件受潮腐蚀产生误报。（3）如图2所示，红外瓦斯浓度检测仪反馈速度慢，数据延迟约12s或检测结果失准，设备错过最佳调整时间，严重影响生产运行。

第二机组温度显示跳变大：（1）温度传感器主要反映发动机的运行状况，当监控系统界面出现数据严重偏离实际值甚至成为无穷大时，使用测温枪测该故障传感器测点实际温度，并与邻近机组进行对比，实际温度与监控显示温度不符时首先考虑传感器故障。（2）排温线损坏。排温线所在部位环境比较复杂，我们通常会对异常排温线进行全面检查，外观是否有破损、烧焦扭曲现象，并用万用表测量其有无开路、短路现象。（3）检测温度电路板，查看各接线端子有无松动脱落，对比新的电路板，有无烧焦变形部位，各元器件有无变形变色。对照图纸有没有虚焊起皮的状况，用万用表测量电阻、电容、二极管阻值有没有变大和变小，电容电感有没有开路，必要时返厂检测。

2.2 故障原因分析

引起故障的原因主要是以下几点：（1）系统抗干扰能力弱。变压器等设备产生的强电场和强磁场引起监控系统抗干扰能力弱。（2）传感器故障。管道内煤层气水汽大，煤层气浓度传感器易受潮腐蚀导致损坏和失准。温度传感器所处环境温度高，震动大，粉尘多，损坏频率高。为了有效防止气缸内回火、爆炸等现象发生，瓦斯输送中需加装细水雾抑爆装置导致瓦斯含水量增加。携带水分的瓦斯进入瓦斯浓度检测仪后会有残留水，另外瓦斯杂质较多，日积月累对瓦斯浓度检测仪造成腐蚀、结垢和堵塞，导致设备性能下降，检测结果失准，甚至失灵。（3）通讯线路故障。环境温度高，线路易老化。

3 改进策略与防范措施

3.1 改进策略

（1）多与厂商及研制单位沟通，对现场情况进行测评，改善设计，提高传感器可靠性。

（2）定期维护、校验传感器，确保准确性。

（3）采用新材料和新技术，降低误报几率。

（4）定期检查和维护系统通讯线路。

（5）针对红外瓦斯浓度检测仪出现问题进行改进，更换激光瓦斯浓度监测仪，并将气室出口进行改造。① 激光瓦斯检测仪用激光作为光源，减少了红外的分光系统，简化了检测仪的结构。选定特定波长的激光，进行透射、折射分支，一束作为检测光，一束作为参照光，分别进行光电转换，被解调后得出测量电路和参比电路的电信号，经计算机处理换算，反馈给监控系统。② 将气室出口进行改造，如图3所示。瓦斯气体从测量口进入检测仪，经过测量后再由气室出口排至室外低洼处，防止气室内水分积聚，影响仪表性能。由于出口是7mm软管，低压管道损耗忽略不计。改造后应用效果：浓度仪未改造前数据延迟约12s，浓度仪使用寿命3个月左右，改造后数据反馈延迟缩短到8s内，浓度仪使用已经超过6个月，未见异常，同时浓度仪外观渗水锈蚀情况基本消失，减少了更换维修频率。

图2 红外瓦斯浓度检测仪原理图

图3 激光瓦斯检测仪原理图

3.2 防范措施

（1）提高维护人员技术水平。维护工作是重中之重，提高维护人员技术水平是保证维护工作有序进行的前提。维护工作量大，维护人员配置少，维护人员水平参差不齐，容易造成误判、漏判现象。加上设备更新快，专业性强，做好维护人员培训工作，提高维护人员理论知识和技术水平，加强维护队伍建设，适应监测技术日益发展的需求。

（2）完善管理制度。依据电厂生产系统情况，制定合理的技术管理制度，确定工作内容和工作重点，明确各岗位职责，加强检查，促进责任落实到位，奖优罚劣，对故障责任者追究责任。

（3）提高设备装备水平。做好设备、配件验收工作，确保各个零件质量合格。

4 结语

通过提高设备装备水平，完善监控手段，提高全体职工的业务素养和责任心，辅以有效的管理制度，电厂的安全运行程度和生产效益能够得到保证。