熱控設計質量控制綜述

董 宸

（中國能源建設集團 江蘇省電力設計院有限公司，南京 211102）

隨著國家政策要求以及企業發展需要，設計單位逐步從單純的設計企業向總承包型的工程公司轉變。總包工程對設計要求更高更細致，這對熱控專業的工作質量提出了新的要求。面對新的工程模式要求，專業技術人員需要在系統設計、設備選型，安裝調試、維護檢修以及工程管理各個方面都有所涉獵。因此，對設計質量也提出了新的要求，本文擬從設計的角度綜述熱控專業質量控制要點。

1 熱控專業設計質量要點

熱工控制系統是電站的運行核心。熱工設計人員需要對各個工藝系統有所了解，了解被控對象，合理選擇控制儀表設備及系統。設計人員應準確把握設計范圍、設計分界、設計依據及有關資料（原始資料、相關專業資料、專業內部聯系資料輸入）、設計工序（如有無專業會簽）、設計內容及深度（準備工作、圖紙編排、提供外專業的資料要求、圖紙會簽、資料歸檔），熟練掌握專業內部技術規定、需要強調的反措、強制性規程、規范及規定，并在尋求其他工程參考時掌握其設計變更內容，避免重復性錯誤。

具體在設計中應做到能依據工程實際，根據設計依據、工程規模等，擬定主要設備規范，確定合理的熱工自動化水平，優化集控室布置和自動化功能，并將熱控主要優化設計特點、施工注意事項的相關內容完整體現在設計過程中。

1.1 控制室及電子設備間設備布置、就地盤柜布置

熱控控制室及電子設備間設備平面布置與各有關專業是否配合一致，熱控盤柜設備與建筑物的布置尺寸齊全定位準確，能夠滿足相關運行要求、安全距離及防火要求，并對原有場地、擴建、預留等表示清楚。

熱控盤、柜、設備應核對制造廠資料，注意核對布置與孔洞埋件是否一致，注意防護等級，布置地點要求，對振動、電磁干擾、粉塵、水霧、高溫環境等，需準確核實是否滿足設備運行環境要求。

1.2 熱控電源、氣源系統設計

熱控電源設計包括主廠房熱控用鍋爐、汽機、DCS 等380V/220VAC(鍋爐、汽機及熱控檢修伴熱用) 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，交直流各種電源引接方式、數量、型號和參數應滿足設計規定要求，型號規格正確無誤。UPS、保安電源的供電范圍應與設計原則一致，確保滿足對重要負荷的供電要求。熱工保護與控制電源應可靠，供電電壓等級、類別應與設備和就地一次測量元件一致，應考慮電源消失時，不引起保護誤動作。電源切換方式應滿足供電對象要求，對部分特殊負荷的供電接線是否合理和滿足工藝專業的運行要求。

在一些細節上應注意，如非爆炸場合設備電源零線（N）不設置開關，如設置開關應引出PE 線；爆炸場合設備電源火線（A）、零線（N）設置雙極開關，滿足火電廠勞動安全與工業衛生規程要求；直流電源配置雙極電源開關；備用回路預留是否合適，上、下級開關級間配合特別是與上級電氣專業的電源開關級間配合是否滿足要求。

氣源系統配置供氣設計范圍如各種氣動閥門用氣配置、精處理系統電磁閥箱氣源、工業電視氣源、PCV 閥氣源、點火器各類角閥供氣應完善考慮，氣源母管與工藝應一致。

氣源系統應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。

對于汽機的抽汽逆止門，高壓缸排汽逆止門多采用氣動，氣源管路應按制造廠要求設計，管徑應合理選擇，防止因氣量不夠，關不嚴。

1.3 電纜橋架布置要求

鍋爐房、控制室及電子設備間夾層電纜橋架布置應滿足規程要求，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。橋架寬度分層數量應依據電纜量合理選擇，避免電纜過度堆積或者橋架路徑過于空曠。電纜橋架數量及規格，應分機組、分路徑準確統計核對，并準確開列彎通、變徑段、接地電纜等，特殊場合需注意防腐要求。

1.4 熱控系統圖設計

熱控系統圖是依據各個工藝專業圖紙及相關廠家資料進行設計，應確保與制造廠家提供的系統、設備測點圖、測點表、設備供貨清單及說明書、雙方簽訂的技術協議等原始資料相符合，與工藝專業提供的熱力系統圖、燃燒系統圖、布置圖、聯鎖保護條件、運行方式、運行參數等資料相符合，滿足機組安全、可靠、經濟運行的要求。

在系統圖設計中尤其應注意重要規程規范，如熱工保護設計規定的應用，重要的檢測、保護、調節、報警信號取源應三取二、三取中或二取一冗余設置，以提高系統設計的可靠性。取源設備應準確選擇，工藝專業提出的檢測、控制、保護、調節信號等要求相應的一次元件，數量應滿足要求，煙氣體、風粉的壓力測量導管注意采取吹堵或防堵措施。蒸汽、給水、風量等流量測量應進行壓力、溫度的補償。

各類儀表選型應準確合理，熱電阻、熱電偶等檢測元件的插入深度應符合設計要求；煤粉管道設備、循環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（機組排水槽等）、非常壓容器（凝汽器等）等應合理選擇測量儀表，避免對液位測量準確性的影響；煤場、煤倉、磨煤機、油站、制氫站等注意防爆設計要求等。

儀表閥門導管應根據工藝參數合理開列，耐壓等級、材料符合設計規定，并依據介質合理選擇管徑等參數。

室外汽水介質儀表均需考慮保溫或保護箱安裝；腐蝕性介質儀表均需考慮防腐蝕問題；爆炸性介質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符合典型設計等規范要求。

1.5 控制系統的安全性設計

控制系統的安全性設計應引起足夠的重視，尤其對于影響機組運行安全的控制方案設計加以重視：

1）按保護規定要求，FSSS 控制器單獨冗余配置。控制器宜按工藝系統功能區配置。重要的多臺冗余或組合的輔機（輔助設備）應按下列原則配置，以確保一對控制器故障不會造成機組被迫停止運行：送風機、引風機、一次風機、凝結水泵和循環水泵等兩臺冗余的重要輔機，以及廠用電不同段應分別配置在不同的控制器中，但允許送風機和引風機等縱向組合在一個控制器中。給水泵、磨煤機和油燃燒器等多臺冗余或組合的重要設備應適當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失靈造成的影響，重要模擬量控制回路應適當分散配置，影響同一重要參數的控制回路應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、再熱汽擺動火嘴和噴水控制系統、送風和引風控制系統等不宜配置在同一對控制器中。控制器的配置必須嚴格遵循機組重要保護和控制分開配置的獨立性原則[1,2]。

2）合理劃分網段，單元機組機爐電按獨立網段，母管制機組鍋爐汽機按規模適當分組；對于循環水泵、空冷系統的冷卻水泵以及儀用空壓機等重要公用系統（或擴大單元系統），宜按單元或分組納入單元機組DCS 中，以免因公用DCS 故障而導致全廠或兩臺機組同時停止運行。不宜分開的次要公用部分則可配置在公用DCS 中[3]。

3）注意分區管控信息安全，禁止將DCS 與SIS（MIS）以及上級信息網絡直接互聯。

4）設計中提高控制系統的安全性和獨立性，為系統和設備檢修創造必要的條件。

5）完善I/O 設計，力求準確，各系統聯絡接點應完善（DCS 與DEH/ETS、TSI、AGC、熱網、調度、環保、時鐘、各子系統PLC 等），確認接點容量及類型，控制點設計應與就地設備類型配合一致，如對氣動閥門的控制，需了解是氣開或氣關式、控制氣路通斷的電磁閥是帶電接通型還是帶電關斷型、保位控制等。如機組的汽機本體疏水閥，需要在電源消失時也能打開，防止汽機進水沖擊，所以接線應考慮帶電閥門關閉，DCS 輸出常開控制接點的方式。

6） FSSS 硬接線設計應滿足規定要求（如電源回路數量、控制原理、繼電器接點狀態、接點數量），后備硬手操應完善考慮。

熱工保護邏輯設計與機爐運行要求密切相關，應研究制造廠的保護原理圖及運行說明，使保護設計與主機資料相符。熱工保護項目應根據機組型式與特點設置，重要的保護項目有無遺漏。熱工保護邏輯條件設計，應與保護裝置、規程規定相一致，并注意檢查核對動作條件是否正確，避免拒動誤動。

1.6 設計中的注意事項

設計中應貫徹設計為施工服務、設計指導運行的理念，充分考慮工藝系統需求，現場施工狀況，并將環境因素、供貨因素等均考慮進去，準確核對廠家資料，確認材料數量、設備電壓、管徑、材質等參數，合理設置測點，優化設備選擇，與工藝、電氣、土建等專業充分溝通交流，優化并完善設計。

設備安裝材料開列需充分考慮現場施工情況，按系統、車間劃分，并注意統計隨設備廠供材料，電纜、儀表閥門及導管、橋架、型鋼、電纜保護管及接頭、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格均應完整開列，特殊要求詳細注明。

熱工控制系統及儀表的設計比較復雜，涉及到電廠中所有的子系統，涵蓋了電廠的整個范圍，決定了電廠的自動化水平和運行效果。同時也需要安裝單位充分理解設計意圖，在安裝之前做好安裝計劃，合理安排人員，做好前期的安裝準備、設備參數數據收集檢測。電廠熱工儀表的安裝質量也在很大程度上決定著電廠熱工控制系統的運行質量，進而保證機組的安全運行，同樣需要加強質量管理。

2 小結

熱工控制系統裝置在電廠中發揮著重要的作用，相當于電廠的大腦和神經網絡。熱工控制系統裝置由多種熱控儀表檢測元件、電纜及通信設備、控制裝置及系統設備組成，運行環境比較復雜，為了確保熱控保護裝置的安全、穩定運行，熱控設計人員要努力提高設計水平，保證設計質量，提高精細化程度，在實踐過程中積累經驗，不斷完善，提升自身的綜合素質和專業素養，推動專業水平的快速發展，為企業的發展助力，為電力事業增光添彩。