國產1013MW超超臨界機組防凍在線監測技術研究

侍述成，孫 強，王曉斌

（神華國華壽光發電有限責任公司，山東 壽光 262714）

壽光電廠一期工程兩臺機組處位置為羊口鎮，鍋爐為非封閉式。對于鍋爐汽水系統熱控設備，冬季防寒防凍工作面臨以下幾大難點：

1）地處渤海海濱，冬季溫度最低超過-20℃。

2）大風天氣較多，保溫棉纏裹不嚴，易凍管，保溫柜門不嚴密，易造成柜內低溫。

3）汽水系統取樣管管徑通常最大為φ18mm，管徑較小，管內水汽不流通。

4）汽水系統取樣管路一次門前后區域溫度較高，超過300℃，正常運行時不需要伴熱，但不加伴熱，遇冬季低溫期調停或停機檢修易凍管。

5）汽水系統取樣管路一次門前后敷設的伴熱電纜容易被高溫燙壞，造成短路停運。

6）伴熱敷設完畢后，打上保溫層和防護皮，長時間內無法全面檢查伴熱電纜質量。

7）秋末春初下雨以及冬季下雪覆蓋融化，水易從防護皮接縫處滲入保溫棉，保溫棉浸水后，由于防護皮封蓋，很難蒸發，降溫后易結冰，風險較大。

8）汽水取樣管路分散，保溫柜分散布置于鍋爐各處，日巡檢次數多則費時費力，巡檢次數少則監控不到位，存在安全隱患。

9）最重要一點，按照以往設計方案，無法實時監測伴熱投運情況。

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 現場設備特點

針對北方電廠冬季低溫的惡劣環境，非封閉式鍋爐戶外特點，壽光電廠防寒防凍設備在保溫柜功能選型和伴熱帶布置設計兩個主要方面都有一定的標準和要求。

1.1 現場保溫柜

保溫柜選用帶自動溫控設計產品，保溫柜溫控系統由電加熱器、測溫計、溫控器以及開關接觸器組成。工作人員可根據外部環境情況，在溫控器面板上對保溫柜內所需溫度進行設定，測溫計會將保溫柜內實時溫度反饋給溫控器，溫控器會根據溫度變化觸發開關接觸器，從而使加熱器動作和停止，達到保持柜內溫度的效果。

1.2 伴熱帶布置

重要保護測點內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。施工標準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 汽水系統熱工保護測點取樣防凍在線監測系統主要原理Fig.3 Main principles of on-line monitoring system for sampling antifreeze of thermal protection measuring points in soda system

圖4 測溫熱電阻Fig.4 Thermal resistance measurement

2 在線監測系統

汽水系統熱工保護測點取樣防凍在線監測系統主要包括：現場取樣管路測溫元件、遠程I/O智能采集模塊、中間傳輸服務器和監視操作站等4個部分組成，傳輸服務器通過通訊協議接入DCS系統網絡，從而實現在操作員站及工程師站的監視，數據引入歷史站，實現歷史記錄查詢。

2.1 主要原理及組成部分

創新設計思路，對取樣管分段布置熱電阻進行實時測溫，并采用遠程I/O智能前端，結合鍋爐壁溫傳輸服務器，實現操作員站和工程師站實時監控伴熱投運情況，并且可查詢歷史曲線，方便總結和追憶投運情況。

2.2 終端測量設備

終端采用帶延長線熱電阻（也可選用鎧裝熱電偶），設計對每根取樣管的保溫柜入口、一次門后以及中間段分別安裝熱電阻元件，針對儲水罐液位的較長取樣管路中間段多安裝一支熱電阻。

測溫熱電阻緊貼管壁固定安裝，原則上不與伴熱帶接觸，達到實際測量管路溫度的目的。

圖5 遠程I、O智能前端Fig.5 Remote I/O intelligent front en d

測溫熱電阻引出線采用PVC管或者不銹鋼管做外防護，避免因焊渣及落物損壞。

2.3 溫度采集設備

現場溫度采集處理設備為遠程I/O智能前端設備，具有以下幾項特點：

1）設計容量為24通道，可設置接收多種型號熱電阻和熱電偶測量數據。

2）插拔端子排設計，方便接線。

3）配置220VAC轉24ADC電源轉換器。

4）采集溫度信號后網絡傳輸至服務器，可根據前端數量多少設定傳輸速率。

5）雙網冗余設計，一主網一備網，提高傳輸可靠性。

6）可視化設計，通過就地屏幕可直接觀察實時溫度值。

2.4 中間傳輸服務器及DCS實時監控

遠程I/O智能前端采集溫度數據后，通過網絡傳輸至中間服務器，服務器配置DCS接口軟件接收溫度數據，經網絡交換機傳輸至各工程師站和操作員站DCS軟件，從而實現在DCS系統上的遠程實時監控。

通過DCS系統設計整體數據監控畫面，并針對全部溫度數據進行實時溫度最低值篩選，從而能夠更直接獲取伴熱投運情況信息。

將取樣管伴熱溫度納入DCS歷史站，從而實現歷史數據儲存，可調取各個溫度的歷史趨勢曲線，方便伴熱投運情況的故障追憶和歷史數據查詢。

3 補充措施

針對北方電廠冬季低溫惡劣環境，非封閉式鍋爐戶外特點，壽光電廠還采取以下幾項補充措施：

圖6 取樣管溫度實時監控畫面Fig.6 Real-time monitoring screen of sampling tube temperature

1）自限溫伴熱帶中間接點及終端采用防爆防水型產品。

2）保溫棉采用一個壓一個，兩層錯開敷設，每層厚50mm，保溫棉外加塑料布，兼顧保溫和防水。

3）保溫箱內取樣管加保溫繩。

4）針對冬季嚴寒、風大時期，保溫柜溫控單元頻繁動作容易造成電流不穩（每個保溫柜動作電流為3A），采取加棉簾措施。

4 結束語

汽水系統熱工保護測點取樣防凍在線監測系統成功實施后，運行人員和維護人員順利實現對測點取樣管伴熱情況的實施監控，并且可以查詢歷史趨勢，利于總結和追憶投運情況，成功解決了以往不能實施監控伴熱投運情況的缺陷和弊端；另一方面，在線監測的實現，減少了維護及運行人員的巡檢次數，降低了巡檢強度，節省了人力資源的同時，增強了設備可靠性，效果顯著。