熱工儀表在火力發(fā)電廠中的應用與改進

劉敬龍

【摘 要】淺談熱工儀表在火力發(fā)電廠中的應用，分析其故障原因及處理辦法，并對測量儀表進行改進和優(yōu)化整合，有效地提高測量儀表的準確性和降低生產(chǎn)成本。

【關鍵詞】 熱工儀表 應用 故障分析 改進 優(yōu)化

【中圖分類號】F407.61【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0156-01

1 前言

當前， 隨著高參數(shù)、大容量火力發(fā)電機組的不斷投入，對發(fā)電機組的自動化水平和熱工儀表測量的可靠性、準確性要求越來越高。熱工儀表作為自動化控制系統(tǒng)的重要組成部分，也作為一個基礎環(huán)節(jié)，如果這些環(huán)節(jié)跟不上，就談不上自動化控制。因此，如何做好熱工儀表的基礎工作，成為我們首選的課題。

2 概況

湛江電力有限公司脫硫工程，作為國家《兩控區(qū)酸雨和二氧化硫污染防治“十五”計劃》和廣東省藍天工程計劃的重點項目。脫硫工藝位于煙氣排放的最尾端，該系統(tǒng)能否正常運行，一方面直接關系到發(fā)電機組的安全運行，另一方面也關系到煙氣排放環(huán)保指標的合格率。因此該工藝應用了DCS控制系統(tǒng)和大量熱工儀表，現(xiàn)對原煙氣入口溫度元件、入口壓力變送器等重要設備進行分析，以及對機組側(cè)凝結(jié)水電導率儀的改進和蒸汽鈉表的優(yōu)化技術進行分析。

3 脫硫熱工儀表

3.1 溫度檢測部分

脫硫原煙氣入口的測量介質(zhì)比較特殊，含硫成分高，腐蝕性大，測溫熱電阻的保護套管采用耐腐的316L材質(zhì)。測溫元件共有4支鉑電阻，分度號為：Pt100。邏輯保護條件：原煙氣入口溫度≥165℃的三取二信號與吸收塔出口溫度≥70℃的三取二信號時，延時2S，脫硫FGD主保護動作，同時向機組發(fā)MFT跳閘指令。

3.2 壓力檢測部分

原煙氣入口壓力變送器共有4臺（其中：3臺到脫硫DCS系統(tǒng)控制用，另1臺到機組集控DCS系統(tǒng)監(jiān)視用），由于原煙氣腐蝕性大，變送器材質(zhì)要求耐酸性腐蝕。邏輯保護條件：原煙氣入口壓力≥2500Pa的三取二信號或原煙氣入口壓力≤2500Pa的三取二信號條件滿足時，延時120S，脫硫FGD主保護動作，同時向機組發(fā)MFT跳閘指令。鑒于壓力保護的重要性，為避免取樣管堵塞，以及最大限度減少煙氣粉塵對變送器測量造成的影響，加裝了手動控制的反吹裝置。

4 機組凝結(jié)水電導率

凝結(jié)水電導率是發(fā)電廠主要熱工儀表的主要檢測參數(shù)，它反映的是水中電解質(zhì)的總量，是作為水汽系統(tǒng)中監(jiān)測水純度的一個最重要參數(shù)。

4.1 測量意義

被測水樣經(jīng)過氫型陽離子交換樹脂后，將陽離子去除，水樣中僅留下陰離子（如Cl-，SO42-，SiO32-，PO43-，NO3-，HCO32-和F-）和相應的氫離子，而水中的氫氧根離子則與氫離子中和消耗掉，不在電導中反映。因此測量氫電導率可直接反映水中雜質(zhì)陰離子的總量。我公司凝汽器系統(tǒng)是采用海水冷卻方式的，當發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水電導率有上升趨勢時，就有鈦管泄漏的可能性。因此在線監(jiān)測凝結(jié)水電導率非常有意義。

4.2 影響測量準確度的因素及解決辦法

溫度變化影響水的電導率，同一水樣的電導率隨溫度升高而增大，為了用電導率比較水的純度，需要用同一溫度下的電導率進行比較，按國標規(guī)定，用25℃時的電導率進行比較。實際上被測水溫很難控制在25℃，需要將不同溫度下測量的電導率進行溫度補償，補償?shù)?5℃的電導率，鑒于溫度補償系數(shù)的非線性特點。解決辦法：A、選用帶有非線性補償功能的國產(chǎn)數(shù)字式DDG-5188工業(yè)電導率儀（其原理是：儀表已儲存各溫度各電導率下的溫度系數(shù)，電導池內(nèi)裝有溫度傳感器，儀表根據(jù)所測量的電導率和溫度，自動選取相應的溫度系數(shù)，并將溫度補償后的電導率顯示在熒幕上以及信號輸出，大大減少溫度變化產(chǎn)生的誤差。）；B、水樣恒溫水箱的溫度控制在25℃±1℃范圍內(nèi)。

4.3 存在問題及解決辦法

早期采用的國產(chǎn)指針式DDD-32B型氫電導率儀，測量誤差大和回應慢等缺點；配套的不銹鋼離子交換柱沒有透明度，陽離子交換樹脂失效前后顏色不變，沒法從顏色變化的角度去判斷樹脂是否失效了。當樹脂失效后，部分其他陽離子穿透交換柱進入測量電極中。由于水汽系統(tǒng)是通過加氨調(diào)節(jié)pH值的，先穿透交換柱的陽離子主要是銨離子（NH4+），到后來，由于大量的銨離子漏出，水中的銨離子總量遠大于陰離子總量，導致水樣呈堿性，電導率大大增加。使氫電導率測量結(jié)果偏高，此時容易造成水質(zhì)超標的假象，因此測量的電導率數(shù)值變大。如果將水質(zhì)惡化的電導率數(shù)據(jù)當成樹脂失效的數(shù)據(jù)對待，就會錯過對事故應急處理的第一時間，其結(jié)果將威脅到發(fā)電機組的安全運行。解決辦法：采用了國產(chǎn)數(shù)字式DDG-5188工業(yè)電導率儀，配套精度為±1%，提高測量精度和回應速度；引進國外ABB公司陽離子交換柱，樹脂失效后其顏色會由棕色變?yōu)榧t色，顏色變化明顯，通過透明交換柱觀察，就會知道樹脂失效終點，及時更換樹脂再生。從而，排除樹脂失效引起的錯誤信息，提高電導率測量結(jié)果的可靠性。

5 儀表測量回路優(yōu)化技術.

一期水汽監(jiān)測系統(tǒng)中，采用4臺Orion1811EL單通道在線鈉表，分別測量#1機過熱蒸汽、#1機飽和蒸汽，#2機過熱蒸汽、#2機飽和蒸汽的鈉離子，存在設備投入數(shù)量多、維護生產(chǎn)成本高、日常維護量大的問題。

通過調(diào)研他廠成功的做法，認為現(xiàn)有設備可以重新優(yōu)化組合。經(jīng)采用S7200一體化PLC及電磁閥控制的優(yōu)化方案后，實現(xiàn)了對4路水樣的自動輪換檢測，每5分鐘自動切換一路水樣，只用1臺鈉表分析。所有4路水樣的分析數(shù)據(jù)全部集中在人機界面上顯示出來，且有歷史曲線，方便就地對事故的分析查找，形象直觀。遠傳到DCS系統(tǒng)的鈉離子信號由PLC輸出。從而，減少了3臺鈉表，以及減少每年定期更換的測量電極、參比電極等費用開支。從而達到降低生產(chǎn)成本、減少日常維護量的目的。

技術上，考慮水樣通道切換時，通道之間殘留水樣的污染問題以及鈉電極的回應時間等，在PLC設置延時讀數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場實際情況和工作經(jīng)驗，一般每個通道切換時間為5分鐘，PLC讀后2分鐘的實時數(shù)據(jù)。

6 結(jié)論

凝結(jié)水電導率儀改造后，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)準確、可靠。同時在線鈉表優(yōu)化整合后能有效地降低生產(chǎn)成本，減少維護工作量，值得推廣應用。

參考文獻

[1] 葉江祺 熱工測量和控制儀表的安裝（第二版）[m].北京中國電力出版社，1998

[2] 于東國.熱工儀表與控制裝置部分[m].北京：中國電力出版社，2008

[3] 湛江電力有限公司，化學運行規(guī)程，第六版