热工仪表的故障成因与检修对策探讨

摘 要 水力发电是我国南方地区最主要的发电方式，保障水力发电的安全性对于地区安全和经济发展具有重要的意义。其中，热工控制体系作为水力发电的核心，由热工仪表和其他控制系统组成。本文针对热工仪表的故障成因进行分析探讨，并给出相应的检修措施，希望對一线工作人员有所帮助。

关键词 水力发电;热工仪表;故障成因;检修对策

引言

热工仪表在水力发电中被广泛使用，主要有以下几种类型：压力表、压力变送器、差压变送器、压力校验仪和热工信号校验仪等。热工仪表一旦出现故障，将会严重地影响水力发电厂的安全[1-2]。故对于热工仪表的故障原因探讨和检修对策的研究成为当下水力发电厂刻不容缓的任务之一[3-5]。

本文首先对现阶段热工仪表的情况进行概述，然后分析其故障成因并给出相应的检修对策，最后的出结论。

1热工仪表概述

在水力发电的过程中测量参数主要有：压力、流量、温度和液位四种，故而通常将相应的热工仪表分为温度测量类仪表、流量测量类仪表、压力测量类仪表和液位测量类仪表。热工仪表在热工控制系统中的主要作用是迅速而精准得反馈热力系统的运行状况，并将得到的数据传输到相应热工控制系统，以备工作人员随时查看，继而保障水力电厂的正常运行。

近年来，随着信息系统的日新月异，更新换代的热工仪表拥有了更多智能化且更为实用的功能，比如异常报警、自查纠正等。在实际运行中，热工仪表已经可以基本完全取代传统的人工盯梢的模式，使得工作效率更加高效且准确率也相应提高。

2热工仪表故障成因

2.1 温度测量类仪表故障成因

温度测量仪器主要由热电偶、温度计、水银温度计等组成。现阶段的水力发电厂存在着测量环境相对复杂和对于测量结果的要求精度过高等问题。温度测量仪器的工作原理是：由两种不同材质的导体构成闭合的电路回路，当这两种导体之间存在温度差的时候，闭合的电路回路中将会有电流通过，热电动势就产生了。两种不同材质的导体同为热电极，温度较高的热电极被称为工作端，温度较低的热电极被称为为自由端，其中自由端通常保持着恒温。

热电极在实际运行过程中表现出相对稳定的性能，很少出现故障。通过调研可知，温度测量类仪表故障的主要原因是补偿导线的绝缘性降低。在实际生产运行中，补偿导线由于没有得到及时的检修，使得其绝缘性降低，从而导致测量值跟真实的温度状况不符。

2.2 流量测量类仪表故障成因

流量测量方法和仪表的种类很多，   其分类方法大相径庭。我们按照测量原理的不同可以将流量测量类仪表分为：容积式流量计、速度式流量计、靶式流量计、电磁流量计等。

在现阶段水力电厂生产运行中，通常使用差压式流量计，差压式流量测试装置的测试原理如图1所示。差压式流量测试装置主要利用压差，所以在测量中，如果所得的压差数值较实际数值偏小，那么流量测量仪表显示数值也会偏小，导致这种情况的原因主要有：导压管没有完全冷却，平衡阀留有缝隙等。如果所得的压差数值较实际数值偏大，那么流量测量仪表显示数值也会偏大，导致这种情况的原因主要有：低压侧管路还留有空气或者低压侧的管路留有缝隙导致空气进入。

2.3 压力测量类仪表故障成因

根据工作原理的不同，压力测量仪表可分为以下几种类型：液柱式、弹性式、负荷式和电测式等。其中，液柱式是在一根U形管中灌满所需要的液体，这种液体与被测量的液体产生高度差，从而得到一个数值;弹性式则是利用在相同的压力下不同形状的弹性工作体会产生不同的压力差来得到压力数值;负荷式压力表通常使用活塞式、浮球式等常见的压力测试元件得到压力测试数值;电测式压力设备有很多金属或者半导体的元件，利用他们进行信号的传输和转换，能够有效地将压力数值通过电压、电流信号或频率信号等形式表现出来。

由于工作原理大相径庭，其故障成因也不尽相同。例如液柱式压力测量仪表的所需液体存放在玻璃管中，但是玻璃管易碎的特性不可控，导致液柱式压力测量仪表故障的可能性大大提高;弹性式压力测量仪器中的弹性工作体如果对压力不耐受，将会导致整个测量仪器失效;负荷式压力测量设备的元件在使用过程中磨损严重却不易察觉，同样也会导致数据失真;而电测试测量仪器设备中的金属或者半导体的元件也对外界环境反应较为敏感，如水、空气等，从而使得测量数据发生变化。

2.4 液位测量类仪表故障成因

在水力电厂实际运行中，液位测量类仪表的使用率和故障率最高，也是在安全生产过程中最值得关注的热工测量类仪表，其工作原理如图2所示。液位控制系统主要工作是控制水流，通过对出水或进水阀门的开度进行控制，但如果还需要控制水温，那么则需要额外进行加热功率来调节。如果液位控制系统的热工仪表出现故障，液位将会波动，锅炉运行也会受到一定程度的影响，整个水力发电的过程都将不可控。

导致液位测量仪器测量故障的成因有很多，主要故障集中于给水流量和出口流量。与此同时，水温对液位测量仪器也有这较大的影响。

3热工仪表的检修对策

3.1 短路检修

短路检修使用导线将热工仪表内部的元件进行短路处理，观察热工仪表所展现出来的状态，进行检修。根据所展现出来的异常情况确定故障的位置以及原因。从而方便工作人员对故障进行分析，确定故障位置并及时进行检修。

3.2 信号检修

信号检修基于电路是循环的这一原理，对热工仪表进行检修。针对输出端信号的质量分析，对故障发生的位置和成因进行分析。检测过程中，主要表现在仪表指针的转动情况，如果指针向一偏转，那么表示传输线路出现故障;如果出现指针来回摆动的现象，则说明可能是由于接触不良导致故障。

3.3 电压检修

电压检修原理是通过利用电压对热工仪表内部电压进行检测，观察其元件与正常的电压的差异，从而发现故障并进行检修。其中，万用表在实际运行中常常被用到，它可以对热工仪器中的所有元件进行检测，以便工作人员发现故障并对故障进行检修。

3.4 电阻检修

电阻检修的工作原理是利用仪表对热工仪表进行检测，通过测量出的电阻值来确定热工仪表的问题所在，并对其进行检修。经过水力电厂实际的运行调研情况来看，使用电阻检修方式可以有效判断出元件和线路运行状态，因此，水力电厂现在大力发展使用电阻检测的方式来对热工仪表进行故障检测和维修。实际操作是，当电阻测量值跟实际有所差距时，就可以发现问题所在。与此同时，电阻检测方式还可用于判断热工仪表的线路中是否存在线路短路等问题。

3.5 数码管检修

在水利电厂实际运行中，数码管不亮是非常常见的故障。如果发现数码管不亮的状况，应该首先对电源输入保险状况进行检查。如果是数码管出现线路熔断的情况，则需要请专业的工作人员立即更换熔断的线路;如果数码管的线路熔断没有出现问题，则立即检查电源连接导线是否接触正常， 以此来判断显示板引线是否处于闭合状态，并且保证稳压电路两端有稳定的输出电流。

3.6 人为措施

水力电厂新进热工仪表设备时，应该严格把控仪器的使用環境，并提前对安装人员进行培训。正确的安装热工仪表设备是保障热工仪表正常运行的第一步。热工仪表终将为人所用，故对于工作人员和维修人员方面的把控也需要考虑在内。水力电厂中对热工测量仪器的使用和检修在设备的使用过程中是最重要部分，水力电厂应该制定完善的仪器仪表监测制度，规范人员使用设备明细以及维修设备明细。

4结束语

热工仪表正常运行对于水力发电厂来说至关重要。对热工仪表故障成因和检修对策的研究和探讨成为当下水力发电厂的研究热点之一。本文从各种类型的热工仪表出发，分析各种仪表工作原理和故障易发原因，针对故障提出检测对策。希望对一线工作人员提出一些建议和思考。

参考文献

[1] 鲁晓帅.热工仪表与自动化仪表检修分析[J].机械化工，2020（16）： 155.

[2] 谢亮.热工仪表与自动化仪表的检修及校验探讨[J].冶金与材料，2019，39（2）：29-30.

[3] 冯城.探讨热工仪表的检测和维护[J].电气自动化，2019（36）：158.

[4] 梁文涛.热工仪表自动化分析[J]. 冶金与材料，2019，29（2）：100-101.

[5] 冯敏华，余修武.水力发电厂的热工仪表检修及维护策略探讨[J].通讯世界，2018（2）：163-164.

作者简介

余健铭（1984-），男，贵州黔南州人;学历：大专，职称：助理工程师，现就职单位：惠水团坡发电厂，研究方向：水电。