國(guó)產(chǎn)1013MW超超臨界機(jī)組防凍在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

侍述成，孫 強(qiáng)，王曉斌

（神華國(guó)華壽光發(fā)電有限責(zé)任公司，山東 壽光 262714）

壽光電廠一期工程兩臺(tái)機(jī)組處位置為羊口鎮(zhèn)，鍋爐為非封閉式。對(duì)于鍋爐汽水系統(tǒng)熱控設(shè)備，冬季防寒防凍工作面臨以下幾大難點(diǎn)：

1）地處渤海海濱，冬季溫度最低超過(guò)-20℃。

2）大風(fēng)天氣較多，保溫棉纏裹不嚴(yán)，易凍管，保溫柜門(mén)不嚴(yán)密，易造成柜內(nèi)低溫。

3）汽水系統(tǒng)取樣管管徑通常最大為φ18mm，管徑較小，管內(nèi)水汽不流通。

4）汽水系統(tǒng)取樣管路一次門(mén)前后區(qū)域溫度較高，超過(guò)300℃，正常運(yùn)行時(shí)不需要伴熱，但不加伴熱，遇冬季低溫期調(diào)?；蛲C(jī)檢修易凍管。

5）汽水系統(tǒng)取樣管路一次門(mén)前后敷設(shè)的伴熱電纜容易被高溫燙壞，造成短路停運(yùn)。

6）伴熱敷設(shè)完畢后，打上保溫層和防護(hù)皮，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)無(wú)法全面檢查伴熱電纜質(zhì)量。

7）秋末春初下雨以及冬季下雪覆蓋融化，水易從防護(hù)皮接縫處滲入保溫棉，保溫棉浸水后，由于防護(hù)皮封蓋，很難蒸發(fā)，降溫后易結(jié)冰，風(fēng)險(xiǎn)較大。

8）汽水取樣管路分散，保溫柜分散布置于鍋爐各處，日巡檢次數(shù)多則費(fèi)時(shí)費(fèi)力，巡檢次數(shù)少則監(jiān)控不到位，存在安全隱患。

9）最重要一點(diǎn)，按照以往設(shè)計(jì)方案，無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)伴熱投運(yùn)情況。

圖1 保溫柜Fig.1 Insulation cabinets

圖2 保溫柜及伴熱帶Fig.2 Insulation cabinets and tropical

1 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備特點(diǎn)

針對(duì)北方電廠冬季低溫的惡劣環(huán)境，非封閉式鍋爐戶(hù)外特點(diǎn)，壽光電廠防寒防凍設(shè)備在保溫柜功能選型和伴熱帶布置設(shè)計(jì)兩個(gè)主要方面都有一定的標(biāo)準(zhǔn)和要求。

1.1 現(xiàn)場(chǎng)保溫柜

保溫柜選用帶自動(dòng)溫控設(shè)計(jì)產(chǎn)品，保溫柜溫控系統(tǒng)由電加熱器、測(cè)溫計(jì)、溫控器以及開(kāi)關(guān)接觸器組成。工作人員可根據(jù)外部環(huán)境情況，在溫控器面板上對(duì)保溫柜內(nèi)所需溫度進(jìn)行設(shè)定，測(cè)溫計(jì)會(huì)將保溫柜內(nèi)實(shí)時(shí)溫度反饋給溫控器，溫控器會(huì)根據(jù)溫度變化觸發(fā)開(kāi)關(guān)接觸器，從而使加熱器動(dòng)作和停止，達(dá)到保持柜內(nèi)溫度的效果。

1.2 伴熱帶布置

重要保護(hù)測(cè)點(diǎn)內(nèi)層采用耐高溫鎧裝伴熱帶，外層采用自限溫伴熱帶，多一道防護(hù)。施工標(biāo)準(zhǔn)為貼管路布置鎧裝伴熱帶，然后纏裹10mm保溫層，再布置自限溫伴熱帶，再加外層保溫棉。

圖3 汽水系統(tǒng)熱工保護(hù)測(cè)點(diǎn)取樣防凍在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要原理Fig.3 Main principles of on-line monitoring system for sampling antifreeze of thermal protection measuring points in soda system

圖4 測(cè)溫?zé)犭娮鐵ig.4 Thermal resistance measurement

2 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

汽水系統(tǒng)熱工保護(hù)測(cè)點(diǎn)取樣防凍在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括：現(xiàn)場(chǎng)取樣管路測(cè)溫元件、遠(yuǎn)程I/O智能采集模塊、中間傳輸服務(wù)器和監(jiān)視操作站等4個(gè)部分組成，傳輸服務(wù)器通過(guò)通訊協(xié)議接入DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)在操作員站及工程師站的監(jiān)視，數(shù)據(jù)引入歷史站，實(shí)現(xiàn)歷史記錄查詢(xún)。

2.1 主要原理及組成部分

創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路，對(duì)取樣管分段布置熱電阻進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)溫，并采用遠(yuǎn)程I/O智能前端，結(jié)合鍋爐壁溫傳輸服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)操作員站和工程師站實(shí)時(shí)監(jiān)控伴熱投運(yùn)情況，并且可查詢(xún)歷史曲線，方便總結(jié)和追憶投運(yùn)情況。

2.2 終端測(cè)量設(shè)備

終端采用帶延長(zhǎng)線熱電阻（也可選用鎧裝熱電偶），設(shè)計(jì)對(duì)每根取樣管的保溫柜入口、一次門(mén)后以及中間段分別安裝熱電阻元件，針對(duì)儲(chǔ)水罐液位的較長(zhǎng)取樣管路中間段多安裝一支熱電阻。

測(cè)溫?zé)犭娮杈o貼管壁固定安裝，原則上不與伴熱帶接觸，達(dá)到實(shí)際測(cè)量管路溫度的目的。

圖5 遠(yuǎn)程I、O智能前端Fig.5 Remote I/O intelligent front en d

測(cè)溫?zé)犭娮枰鼍€采用PVC管或者不銹鋼管做外防護(hù)，避免因焊渣及落物損壞。

2.3 溫度采集設(shè)備

現(xiàn)場(chǎng)溫度采集處理設(shè)備為遠(yuǎn)程I/O智能前端設(shè)備，具有以下幾項(xiàng)特點(diǎn)：

1）設(shè)計(jì)容量為24通道，可設(shè)置接收多種型號(hào)熱電阻和熱電偶測(cè)量數(shù)據(jù)。

2）插拔端子排設(shè)計(jì)，方便接線。

3）配置220VAC轉(zhuǎn)24ADC電源轉(zhuǎn)換器。

4）采集溫度信號(hào)后網(wǎng)絡(luò)傳輸至服務(wù)器，可根據(jù)前端數(shù)量多少設(shè)定傳輸速率。

5）雙網(wǎng)冗余設(shè)計(jì)，一主網(wǎng)一備網(wǎng)，提高傳輸可靠性。

6）可視化設(shè)計(jì)，通過(guò)就地屏幕可直接觀察實(shí)時(shí)溫度值。

2.4 中間傳輸服務(wù)器及DCS實(shí)時(shí)監(jiān)控

遠(yuǎn)程I/O智能前端采集溫度數(shù)據(jù)后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至中間服務(wù)器，服務(wù)器配置DCS接口軟件接收溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)傳輸至各工程師站和操作員站DCS軟件，從而實(shí)現(xiàn)在DCS系統(tǒng)上的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。

通過(guò)DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體數(shù)據(jù)監(jiān)控畫(huà)面，并針對(duì)全部溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度最低值篩選，從而能夠更直接獲取伴熱投運(yùn)情況信息。

將取樣管伴熱溫度納入DCS歷史站，從而實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，可調(diào)取各個(gè)溫度的歷史趨勢(shì)曲線，方便伴熱投運(yùn)情況的故障追憶和歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)。

3 補(bǔ)充措施

針對(duì)北方電廠冬季低溫惡劣環(huán)境，非封閉式鍋爐戶(hù)外特點(diǎn)，壽光電廠還采取以下幾項(xiàng)補(bǔ)充措施：

圖6 取樣管溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面Fig.6 Real-time monitoring screen of sampling tube temperature

1）自限溫伴熱帶中間接點(diǎn)及終端采用防爆防水型產(chǎn)品。

2）保溫棉采用一個(gè)壓一個(gè)，兩層錯(cuò)開(kāi)敷設(shè)，每層厚50mm，保溫棉外加塑料布，兼顧保溫和防水。

3）保溫箱內(nèi)取樣管加保溫繩。

4）針對(duì)冬季嚴(yán)寒、風(fēng)大時(shí)期，保溫柜溫控單元頻繁動(dòng)作容易造成電流不穩(wěn)（每個(gè)保溫柜動(dòng)作電流為3A），采取加棉簾措施。

4 結(jié)束語(yǔ)

汽水系統(tǒng)熱工保護(hù)測(cè)點(diǎn)取樣防凍在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成功實(shí)施后，運(yùn)行人員和維護(hù)人員順利實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)點(diǎn)取樣管伴熱情況的實(shí)施監(jiān)控，并且可以查詢(xún)歷史趨勢(shì)，利于總結(jié)和追憶投運(yùn)情況，成功解決了以往不能實(shí)施監(jiān)控伴熱投運(yùn)情況的缺陷和弊端；另一方面，在線監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)，減少了維護(hù)及運(yùn)行人員的巡檢次數(shù)，降低了巡檢強(qiáng)度，節(jié)省了人力資源的同時(shí)，增強(qiáng)了設(shè)備可靠性，效果顯著。