國產300MW以上機組熱控系統設計優化的幾點建議

寇望輝 張永霞

[摘要] 本文針對國產300MW以上機組熱控系統的實際應用情況，從設計、安裝、運行的角度出發，對熱控系統的部分設備進行了分析，提出一些探討性意見,供參考。

[關鍵詞] 熱控系統設計 小型控制系統 輔控網 三取二 液位測量

選題依據： 電廠自動化發展的需要&熱控設計優化的必要性

1 前言

在工業自動化高速發展的今天，大型火電廠的自動化控制已經達到了一個前所未有的水平，作為指揮火電廠工作的“大腦”，熱控的設計尤為重要，它的好壞直接決定了一臺機組的自動化水平。熱控設計好的機組，自動投入率、保護投入率都非常高，機組安全性也得到了保障，反之則會影響機組的穩定運行。

近幾年來，國產300MW以上的機組在各地蜂擁而上，由于設備費用、選型、設計、調試等原因，很多的機組雖然已經投產了，但是由于業主、設計院、設備廠商、施工單位在基建期未進行很好的溝通，導致熱控設備在機組試運行甚至投產后出現了一些問題。根據本人近幾年來和所參與建設和設計的電廠部分人員的交流和工作中發現的問題，現將國產300MW以上機組熱控系統設計中常見的一些問題及優化措施作以總結，供參考。

2 國產300MW以上機組熱控系統設計中常見的問題及優化措施

2.1 機組重要信號“三取二”的設計

從新投產機組的運行情況來看，在剛投產的一年內，保護誤動的事情時有發生，嚴重的影響了機組的安全、可靠運行。究其原因，很多都是保護信號設計不合理、不規范的原因造成的。有的是保護信號只有一個，設備壞了導致保護信號誤發；有的是設備裝了三個，DCS的模件只設計了一個，模件一壞，保護信號就誤發了。

其實，采取“三取二”的保護信號處理方式就能避免保護誤發。所謂的“三取二”是指帶保護的設備、設備的取樣、信號回路、DCS輸入模件、DCS機架的配置就象一條流水線一樣，從現場設備到DCS里的邏輯，全部是三條單獨的回路，最后送到DCS系統里進行邏輯組態，三個取平均或三取中都可以，相比之下，三個取平均、每兩個信號之間偏差大于定值剔除是最好的選擇。其中最重要的有兩點，一點是現場的三個設備（如水位變送器）一定要單獨取樣，不能三個共用一套取樣系統，否則當這套系統出問題時，三個設備的測量值就全部不對了；另一點是DCS的配置，不僅要做到帶同一保護的三個信號要從三個不同的模件上輸入或輸出，而且要保證這三塊模件在不同的三層機架，很多電廠的DCS的每個處理器只配置有兩層機架，這樣會導致“三取二”的信號至少有一層必然是兩個信號，當這一層機架失去通訊時，就可能使保護拒動或勿動。

“三取二”的配置完整、規范是非常重要的，它關系到了一臺機組重大設備的安全性。所以，在設計初期，一定要將“三取二”的配置進行一個深入的研究、完好的設計，使機組的安全運行可控在控。

2.2 溫度元件的套管

電廠各熱力系統中使用的溫度元件如熱電阻、熱電偶、雙金屬溫度表等，都是用來測量被測介質水、蒸汽、油的溫度，所以它們必須與這些介質有良好的接觸。正常情況下，溫度計都是有套管的，套管是盲孔設計，與被測介質的管道為焊接方式連接。這樣的話，溫度計在機組運行中壞掉的話，需要更換時不會存在漏點，可以隨時更換，高溫高壓的系統都是按這個要求做的。但由于設計、材料供應、施工外包等原因，低溫低壓的系統一般由施工隊伍包工包料，施工隊伍為了省錢、省事，溫度計都不加套管就裝在了被測介質的管道上，在運行初期這些問題暴露不出來。機組運行一段時間以后，就會出現溫度計接頭滲漏、溫度計壞的事情發生，而此時要進行處理時，會由于沒有套管而無法將溫度計拆下來，結果導致問題處理不了或設備的保護不能正常投入，甚至有時會因為一個漏點無法處理而停運機組。所以，不管是高、低壓系統，在設計時應該將溫度計套管作為標準配置來設計，這對電廠的工藝系統來說，投資甚小，但卻是百年大計。

2.3 低溫低壓容器液位測量元件的選型

電廠熱力系統中的低壓加熱器、凝汽器、空預器的疏水擴容器等低溫低壓容器在正常運行時都是微負壓的，這些容器的液位的正常測量與機組的安全運行也是密切相關的。國產機組多年以來設計上都采用差壓變送器測量的方式來測量液位，差壓變送器的正壓側裝有平衡容器，用來更好的維持變送器正壓側的壓力。但實際運行中這種方式有幾個缺點：一是當容器內部的壓力上、下波動時，特別是正、負壓交替波動時，變送器正壓側的平衡容器會因為壓力的波動而導致平衡容器里的部分水被吸入到加熱器中，從而不能保證變送器的正壓側的壓力，使得測量值偏大，誤差過大，無法正常調節水位；二是有的機組為了保證正壓側的正常水壓，加裝有注水管路。但即使有注水，在系統初投運時，也會由于系統壓力不穩定，頻繁波動，不能長期、正常的保證正壓側的壓力。

事實上，使用電容式或導波雷達液位計測量低壓系統的液位已經在一些電廠開始使用，這兩種液位計具有耐高溫、測量精確、不受容器內部壓力波動的影響、運行穩定、免維護等很多優點，可以完全替代差壓式變送器。某廠的低加、凝汽器用的電容式液位計，自投產三年以來，一次故障都未發生過，液位的測量也一直非常準確。所以，建議在機組的設計初期，對于壓力在微負壓或正、負壓交替的容器液位測量元件的選型上，選用這種代表新技術的電容式或導波雷達液位計。

結束語

火力發電廠中，一臺機組熱控系統的好壞直接關系到了這臺機組的安全、穩定運行及各項技術、經濟指標，如果能在基建、設計初期就對熱控系統的設備、設計、邏輯進行優化，所能起到的作用是顯而易見的。相信在不久的將來，熱控系統的各項配置會越來越完善，在電廠的運行中占有越來越重要的地位。