熱控設(shè)計(jì)質(zhì)量控制綜述

董 宸

（中國能源建設(shè)集團(tuán) 江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司，南京 211102）

隨著國家政策要求以及企業(yè)發(fā)展需要，設(shè)計(jì)單位逐步從單純的設(shè)計(jì)企業(yè)向總承包型的工程公司轉(zhuǎn)變?？偘こ虒υO(shè)計(jì)要求更高更細(xì)致，這對熱控專業(yè)的工作質(zhì)量提出了新的要求。面對新的工程模式要求，專業(yè)技術(shù)人員需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型，安裝調(diào)試、維護(hù)檢修以及工程管理各個方面都有所涉獵。因此，對設(shè)計(jì)質(zhì)量也提出了新的要求，本文擬從設(shè)計(jì)的角度綜述熱控專業(yè)質(zhì)量控制要點(diǎn)。

1 熱控專業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量要點(diǎn)

熱工控制系統(tǒng)是電站的運(yùn)行核心。熱工設(shè)計(jì)人員需要對各個工藝系統(tǒng)有所了解，了解被控對象，合理選擇控制儀表設(shè)備及系統(tǒng)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)準(zhǔn)確把握設(shè)計(jì)范圍、設(shè)計(jì)分界、設(shè)計(jì)依據(jù)及有關(guān)資料（原始資料、相關(guān)專業(yè)資料、專業(yè)內(nèi)部聯(lián)系資料輸入）、設(shè)計(jì)工序（如有無專業(yè)會簽）、設(shè)計(jì)內(nèi)容及深度（準(zhǔn)備工作、圖紙編排、提供外專業(yè)的資料要求、圖紙會簽、資料歸檔），熟練掌握專業(yè)內(nèi)部技術(shù)規(guī)定、需要強(qiáng)調(diào)的反措、強(qiáng)制性規(guī)程、規(guī)范及規(guī)定，并在尋求其他工程參考時掌握其設(shè)計(jì)變更內(nèi)容，避免重復(fù)性錯誤。

具體在設(shè)計(jì)中應(yīng)做到能依據(jù)工程實(shí)際，根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)、工程規(guī)模等，擬定主要設(shè)備規(guī)范，確定合理的熱工自動化水平，優(yōu)化集控室布置和自動化功能，并將熱控主要優(yōu)化設(shè)計(jì)特點(diǎn)、施工注意事項(xiàng)的相關(guān)內(nèi)容完整體現(xiàn)在設(shè)計(jì)過程中。

1.1 控制室及電子設(shè)備間設(shè)備布置、就地盤柜布置

熱控控制室及電子設(shè)備間設(shè)備平面布置與各有關(guān)專業(yè)是否配合一致，熱控盤柜設(shè)備與建筑物的布置尺寸齊全定位準(zhǔn)確，能夠滿足相關(guān)運(yùn)行要求、安全距離及防火要求，并對原有場地、擴(kuò)建、預(yù)留等表示清楚。

熱控盤、柜、設(shè)備應(yīng)核對制造廠資料，注意核對布置與孔洞埋件是否一致，注意防護(hù)等級，布置地點(diǎn)要求，對振動、電磁干擾、粉塵、水霧、高溫環(huán)境等，需準(zhǔn)確核實(shí)是否滿足設(shè)備運(yùn)行環(huán)境要求。

1.2 熱控電源、氣源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

熱控電源設(shè)計(jì)包括主廠房熱控用鍋爐、汽機(jī)、DCS 等380V/220VAC(鍋爐、汽機(jī)及熱控檢修伴熱用) 保安電源及廠用電源、220VAC UPS 電源、110/220VDC 電源等、輔助車間熱控380V/220VAC 電源系統(tǒng)，交直流各種電源引接方式、數(shù)量、型號和參數(shù)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)定要求，型號規(guī)格正確無誤。UPS、保安電源的供電范圍應(yīng)與設(shè)計(jì)原則一致，確保滿足對重要負(fù)荷的供電要求。熱工保護(hù)與控制電源應(yīng)可靠，供電電壓等級、類別應(yīng)與設(shè)備和就地一次測量元件一致，應(yīng)考慮電源消失時，不引起保護(hù)誤動作。電源切換方式應(yīng)滿足供電對象要求，對部分特殊負(fù)荷的供電接線是否合理和滿足工藝專業(yè)的運(yùn)行要求。

在一些細(xì)節(jié)上應(yīng)注意，如非爆炸場合設(shè)備電源零線（N）不設(shè)置開關(guān)，如設(shè)置開關(guān)應(yīng)引出PE 線；爆炸場合設(shè)備電源火線（A）、零線（N）設(shè)置雙極開關(guān)，滿足火電廠勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生規(guī)程要求；直流電源配置雙極電源開關(guān)；備用回路預(yù)留是否合適，上、下級開關(guān)級間配合特別是與上級電氣專業(yè)的電源開關(guān)級間配合是否滿足要求。

氣源系統(tǒng)配置供氣設(shè)計(jì)范圍如各種氣動閥門用氣配置、精處理系統(tǒng)電磁閥箱氣源、工業(yè)電視氣源、PCV 閥氣源、點(diǎn)火器各類角閥供氣應(yīng)完善考慮，氣源母管與工藝應(yīng)一致。

氣源系統(tǒng)應(yīng)采用不銹鋼管路和不銹鋼氣源球閥；合適地配置氣動過濾器和減壓閥、氣源管路疏水閥；按需求選擇合適氣動過濾器和減壓閥容量是否滿足要求。

對于汽機(jī)的抽汽逆止門，高壓缸排汽逆止門多采用氣動，氣源管路應(yīng)按制造廠要求設(shè)計(jì)，管徑應(yīng)合理選擇，防止因氣量不夠，關(guān)不嚴(yán)。

1.3 電纜橋架布置要求

鍋爐房、控制室及電子設(shè)備間夾層電纜橋架布置應(yīng)滿足規(guī)程要求，注意核對鍋爐房電纜橋架布置滿足與熱管道的距離要求（水平及垂直方向），是否遺漏橋架接地要求，與電氣橋架接口是否明確。橋架寬度分層數(shù)量應(yīng)依據(jù)電纜量合理選擇，避免電纜過度堆積或者橋架路徑過于空曠。電纜橋架數(shù)量及規(guī)格，應(yīng)分機(jī)組、分路徑準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)核對，并準(zhǔn)確開列彎通、變徑段、接地電纜等，特殊場合需注意防腐要求。

1.4 熱控系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)

熱控系統(tǒng)圖是依據(jù)各個工藝專業(yè)圖紙及相關(guān)廠家資料進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)確保與制造廠家提供的系統(tǒng)、設(shè)備測點(diǎn)圖、測點(diǎn)表、設(shè)備供貨清單及說明書、雙方簽訂的技術(shù)協(xié)議等原始資料相符合，與工藝專業(yè)提供的熱力系統(tǒng)圖、燃燒系統(tǒng)圖、布置圖、聯(lián)鎖保護(hù)條件、運(yùn)行方式、運(yùn)行參數(shù)等資料相符合，滿足機(jī)組安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。

在系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)中尤其應(yīng)注意重要規(guī)程規(guī)范，如熱工保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定的應(yīng)用，重要的檢測、保護(hù)、調(diào)節(jié)、報(bào)警信號取源應(yīng)三取二、三取中或二取一冗余設(shè)置，以提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性。取源設(shè)備應(yīng)準(zhǔn)確選擇，工藝專業(yè)提出的檢測、控制、保護(hù)、調(diào)節(jié)信號等要求相應(yīng)的一次元件，數(shù)量應(yīng)滿足要求，煙氣體、風(fēng)粉的壓力測量導(dǎo)管注意采取吹堵或防堵措施。蒸汽、給水、風(fēng)量等流量測量應(yīng)進(jìn)行壓力、溫度的補(bǔ)償。

各類儀表選型應(yīng)準(zhǔn)確合理，熱電阻、熱電偶等檢測元件的插入深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；煤粉管道設(shè)備、循環(huán)流化床爐膛溫度檢測元件選用耐磨熱電偶（阻）；含霧氣的容器（機(jī)組排水槽等）、非常壓容器（凝汽器等）等應(yīng)合理選擇測量儀表，避免對液位測量準(zhǔn)確性的影響；煤場、煤倉、磨煤機(jī)、油站、制氫站等注意防爆設(shè)計(jì)要求等。

儀表閥門導(dǎo)管應(yīng)根據(jù)工藝參數(shù)合理開列，耐壓等級、材料符合設(shè)計(jì)規(guī)定，并依據(jù)介質(zhì)合理選擇管徑等參數(shù)。

室外汽水介質(zhì)儀表均需考慮保溫或保護(hù)箱安裝；腐蝕性介質(zhì)儀表均需考慮防腐蝕問題；爆炸性介質(zhì)儀表均需考慮防爆問題；氨液不得選用銅材儀表。脈沖管路及閥門的配置應(yīng)符合典型設(shè)計(jì)等規(guī)范要求。

1.5 控制系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)應(yīng)引起足夠的重視，尤其對于影響機(jī)組運(yùn)行安全的控制方案設(shè)計(jì)加以重視：

1）按保護(hù)規(guī)定要求，F(xiàn)SSS 控制器單獨(dú)冗余配置?？刂破饕税垂に囅到y(tǒng)功能區(qū)配置。重要的多臺冗余或組合的輔機(jī)（輔助設(shè)備）應(yīng)按下列原則配置，以確保一對控制器故障不會造成機(jī)組被迫停止運(yùn)行：送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、凝結(jié)水泵和循環(huán)水泵等兩臺冗余的重要輔機(jī)，以及廠用電不同段應(yīng)分別配置在不同的控制器中，但允許送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)等縱向組合在一個控制器中。給水泵、磨煤機(jī)和油燃燒器等多臺冗余或組合的重要設(shè)備應(yīng)適當(dāng)分組配置到幾個控制器中。為了減少一對控制器故障對模擬量控制系統(tǒng)失靈造成的影響，重要模擬量控制回路應(yīng)適當(dāng)分散配置，影響同一重要參數(shù)的控制回路應(yīng)盡量配置在不同控制器中。例如，主汽一級和二級減溫控制系統(tǒng)、再熱汽擺動火嘴和噴水控制系統(tǒng)、送風(fēng)和引風(fēng)控制系統(tǒng)等不宜配置在同一對控制器中。控制器的配置必須嚴(yán)格遵循機(jī)組重要保護(hù)和控制分開配置的獨(dú)立性原則[1,2]。

2）合理劃分網(wǎng)段，單元機(jī)組機(jī)爐電按獨(dú)立網(wǎng)段，母管制機(jī)組鍋爐汽機(jī)按規(guī)模適當(dāng)分組；對于循環(huán)水泵、空冷系統(tǒng)的冷卻水泵以及儀用空壓機(jī)等重要公用系統(tǒng)（或擴(kuò)大單元系統(tǒng)），宜按單元或分組納入單元機(jī)組DCS 中，以免因公用DCS 故障而導(dǎo)致全廠或兩臺機(jī)組同時停止運(yùn)行。不宜分開的次要公用部分則可配置在公用DCS 中[3]。

3）注意分區(qū)管控信息安全，禁止將DCS 與SIS（MIS）以及上級信息網(wǎng)絡(luò)直接互聯(lián)。

4）設(shè)計(jì)中提高控制系統(tǒng)的安全性和獨(dú)立性，為系統(tǒng)和設(shè)備檢修創(chuàng)造必要的條件。

5）完善I/O 設(shè)計(jì)，力求準(zhǔn)確，各系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)接點(diǎn)應(yīng)完善（DCS 與DEH/ETS、TSI、AGC、熱網(wǎng)、調(diào)度、環(huán)保、時鐘、各子系統(tǒng)PLC 等），確認(rèn)接點(diǎn)容量及類型，控制點(diǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)與就地設(shè)備類型配合一致，如對氣動閥門的控制，需了解是氣開或氣關(guān)式、控制氣路通斷的電磁閥是帶電接通型還是帶電關(guān)斷型、保位控制等。如機(jī)組的汽機(jī)本體疏水閥，需要在電源消失時也能打開，防止汽機(jī)進(jìn)水沖擊，所以接線應(yīng)考慮帶電閥門關(guān)閉，DCS 輸出常開控制接點(diǎn)的方式。

6） FSSS 硬接線設(shè)計(jì)應(yīng)滿足規(guī)定要求（如電源回路數(shù)量、控制原理、繼電器接點(diǎn)狀態(tài)、接點(diǎn)數(shù)量），后備硬手操應(yīng)完善考慮。

熱工保護(hù)邏輯設(shè)計(jì)與機(jī)爐運(yùn)行要求密切相關(guān)，應(yīng)研究制造廠的保護(hù)原理圖及運(yùn)行說明，使保護(hù)設(shè)計(jì)與主機(jī)資料相符。熱工保護(hù)項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)機(jī)組型式與特點(diǎn)設(shè)置，重要的保護(hù)項(xiàng)目有無遺漏。熱工保護(hù)邏輯條件設(shè)計(jì)，應(yīng)與保護(hù)裝置、規(guī)程規(guī)定相一致，并注意檢查核對動作條件是否正確，避免拒動誤動。

1.6 設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

設(shè)計(jì)中應(yīng)貫徹設(shè)計(jì)為施工服務(wù)、設(shè)計(jì)指導(dǎo)運(yùn)行的理念，充分考慮工藝系統(tǒng)需求，現(xiàn)場施工狀況，并將環(huán)境因素、供貨因素等均考慮進(jìn)去，準(zhǔn)確核對廠家資料，確認(rèn)材料數(shù)量、設(shè)備電壓、管徑、材質(zhì)等參數(shù)，合理設(shè)置測點(diǎn)，優(yōu)化設(shè)備選擇，與工藝、電氣、土建等專業(yè)充分溝通交流，優(yōu)化并完善設(shè)計(jì)。

設(shè)備安裝材料開列需充分考慮現(xiàn)場施工情況，按系統(tǒng)、車間劃分，并注意統(tǒng)計(jì)隨設(shè)備廠供材料，電纜、儀表閥門及導(dǎo)管、橋架、型鋼、電纜保護(hù)管及接頭、電纜防火用料，熱控用保溫伴熱及防火材料等各類品種型式規(guī)格均應(yīng)完整開列，特殊要求詳細(xì)注明。

熱工控制系統(tǒng)及儀表的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，涉及到電廠中所有的子系統(tǒng)，涵蓋了電廠的整個范圍，決定了電廠的自動化水平和運(yùn)行效果。同時也需要安裝單位充分理解設(shè)計(jì)意圖，在安裝之前做好安裝計(jì)劃，合理安排人員，做好前期的安裝準(zhǔn)備、設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)收集檢測。電廠熱工儀表的安裝質(zhì)量也在很大程度上決定著電廠熱工控制系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，進(jìn)而保證機(jī)組的安全運(yùn)行，同樣需要加強(qiáng)質(zhì)量管理。

2 小結(jié)

熱工控制系統(tǒng)裝置在電廠中發(fā)揮著重要的作用，相當(dāng)于電廠的大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。熱工控制系統(tǒng)裝置由多種熱控儀表檢測元件、電纜及通信設(shè)備、控制裝置及系統(tǒng)設(shè)備組成，運(yùn)行環(huán)境比較復(fù)雜，為了確保熱控保護(hù)裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，熱控設(shè)計(jì)人員要努力提高設(shè)計(jì)水平，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高精細(xì)化程度，在實(shí)踐過程中積累經(jīng)驗(yàn)，不斷完善，提升自身的綜合素質(zhì)和專業(yè)素養(yǎng)，推動專業(yè)水平的快速發(fā)展，為企業(yè)的發(fā)展助力，為電力事業(yè)增光添彩。