火力發電廠熱控儀表取樣管路電伴熱裝置優化改造研究

張 洋

(晉能控股山西電力塔山發電公司，大同 037006)

0 引 言

A火電廠的鍋爐每到冬季水汽管極易出現上凍情況，進而影響設備的正常運行，為解決這一問題，鋪設電伴熱帶，令水汽管維持在相對穩定的溫度環境中已經成為一項極為重要的工作。然而當前部分火電廠應用的電伴熱裝置不能完全滿足設備正常運轉的需要，因此對其進行優化改造成為了一項迫在眉睫的工作。

1 優化改造火力發電廠熱控儀表取樣管路電伴熱裝置的意義

2 優化改造火力發電廠熱控儀表取樣管路電伴熱裝置的方法

2.1 電伴熱裝置存在的問題

2.1.1 設備方面

改造前的伴熱裝置電路，如圖1所示，當前A火電廠儀表保護柜內的伴熱帶的連接方式為并聯，端子排列的左側是伴熱帶并聯短接線，右側白線是鎧裝伴熱帶引線，在并聯伴熱帶過多的情況下，通過溫度控制器的電流將會大幅度增加，由計算公式Q=I2Rt可以了解到，溫度控制器內部導體產生的熱量也會不斷提升，并且隨著時間的增加，那么產生的熱量值也會不斷增大，微動開關出現短路或斷路的情況，進而導致伴熱帶處于一直加熱或一直不加熱的狀態。

圖1 改造前的伴熱裝置電路圖

2.1.2 控制回路方面

當前A發電廠所使用的電伴熱裝置的設計存在一定的問題，具體來說，首先，該裝置的控制回路中沒有將強電與弱電進行有效地隔離，使得控制系統的穩定性較差；其次，該裝置并沒有送往程控的超溫警告輸出信號與反饋信號，導致程控方面無法對儀表保護柜的具體狀態進行實時監測；最后，該裝置并沒有安裝完善的超溫保護斷電機制，這一問題的存在大大增加了著火災風險管控的難度。

2.2 電伴熱裝置的改造原理

A發電廠所使用的溫度控制器屬于壓力式溫度控制器，主要是通過溫度調節旋鈕與凸輪對相關工作人員所需的溫度進行調節，該裝置封閉溫包內裝有“濕飽和蒸汽”，其主要成分為制冷劑硇甲烷或者氟利昂，因為這兩種物質均具備較低的沸點，在受熱后容易氣化膨脹，并且，溫包通過毛細管與具備較高彈性的膜盒相連。其工作原理是，最初溫度控制器的杠桿一端電觸電處于閉合狀態，當伴熱帶開始工作時，溫度控制器在感受到溫度升高后，溫包內的飽和蒸汽將會吸熱膨脹，進而導致溫包內部的壓力增加，并且增加的壓力還會通過毛細管傳到膜盒中，使得膜盒也隨之發生膨脹，推動杠桿克服因彈簧拉力產生的力矩，逆時針轉動，并且在溫度達到某一數值時斷開觸點，此時，伴熱帶斷電停止加熱；而當溫度低于某一數值時，溫包內的飽和氣體液化收縮，壓力降低，杠桿一端的觸點閉合，伴熱帶開始加熱。通過這種循環往復的方式，發電廠不僅可以令取樣管內的溫度維持在一定的范圍內，還可以達到節約電力的作用。對A發電廠應用的溫度控制器回路進行分析可以發現，該裝置共有八個并連在一起的伴熱帶，在長時間的工作過程中，電路的總電流將會不斷增大，并且伴熱帶提供的熱量也會急劇增加，若伴熱帶工作頻率較高，那么壓力溫控器的微動開關發生熱熔以及熱變形的概率將會大大提升，導致伴熱帶處于一直加熱或者一直不加熱的狀態，具體來說，若伴熱帶處于一直加熱的狀態，那么取樣管路內的液體將會大量汽化；若伴熱帶一直處于停止加熱的 狀態，取樣管路內的液體可能會在低溫環境下凝結成冰，進而對取樣管溫度測量造成不利的影響。

為避免上述問題的出現阻礙溫度的正常測量，相關工作人員可以從兩方面入手，對電伴熱裝置進行優化改造。具體來說，一方面，相關工作人員可以將原來由溫度控制器微動開關直接控制伴熱帶運行情況的方式，改為由溫度控制器微動開關控制交流接觸器，然后由耐高溫電流的交流接觸器控制伴熱帶，從而達到隔離控制回路中強弱電的目的，提升電伴熱裝置工作的穩定性以及汽水取樣系統工作的實效性，避免因微控開關出現熱熔或熱變形直接對伴熱帶造成影響的情況，保證了機組運行的穩定性。另一方面，相關工作人員可以通過在總控制回路上安裝一個220 V繼電器的方式，保證伴熱帶的正常運行，電路圖如圖2所示。在此過程中，繼電器主要由柜內加熱器的溫控裝置進行控制，并且繼電器的一個常閉點應當與總電氣回路相連，以便在柜內加熱裝置感受到柜內溫度超過標準溫度，存在火災風險時，導通柜內加熱器溫度控制器的超溫報警接點，斷開繼電器的動作常閉點，令整個控制回路處于斷電的狀態，從而達到保護電路安全的目的。并且在繼電器常閉點斷開后，控制回路的斷電信號將會沿著控制電纜傳輸至DCS中，程控畫面將會顯示出該儀表保護柜中伴熱裝置的異常，便于相關工作人員對其進行處理，降低二次損失。與更換設備相比，在改造過程中增添交流接觸器與繼電器的價格比較少，并且施工操作較為簡單，操作面也較為集中，在一定程度上減少了工作人員的改造難度與施工量[2]。

圖2 改造后的伴熱裝置電路圖

2.3 電伴熱裝置改造后的效果

由于伴熱帶的溫度過高或過低都會造成取樣管內部壓力的變化，進而影響到工作人員對于鍋爐汽水管路中工質壓力與流量在DCS邏輯中的判斷情況，因此，只有保證伴熱帶溫度控制系統工作的穩定性，才能實現機組的正常運行，從而達到提升火力發電廠運營效益的目的。在對A火力發電廠熱控儀表取樣管路電伴熱裝置進行優化的過程中，相關工作人員主要通過將原有利用溫度控制器的微動開關狀態，控制伴熱帶回路的方式，改為利用溫度控制器的微動開關，控制交流接觸器線圈，并由該交流接觸器上的合金觸頭控制伴熱帶的通斷。同時，為降低火災發生的可能性，相關工作人員在原有儀表保護柜中的柜內儀表加熱控制回路上，加裝了一組繼電器，對保護柜內的超溫風險進行監控，進而達到保障汽水取樣系統工作穩定性的目的。在將優化成果投入A火電廠運行后，橫向對比連續兩年間，鍋爐發生伴熱帶缺陷的概率下降了約75%，據統計，當下每次處理因伴熱帶出現問題而產生的維修材料費約1 000元，而人工檢修費用約為8 000元。計算可知，每次設備的維護費用約為9 000元，經改造后，每臺設備在一年間就可以為火電廠節約13.5萬元的費用，由于A發電廠共有兩臺設備，因此每年該發電廠大約可以節省27萬元的費用，這種情況的出現，不僅可以保障A火力發電廠的正常運營，降低了發電廠維護檢修的成本，提升了該廠的生產效益，還提升了用戶對電力使用的滿意度，在一定程度上為我國電力行業的平穩運行以及穩步發展提供了助力[3]。

3 結束語

對火力發電廠熱控儀表取樣管路電伴熱裝置進行優化改造，可以有效地避免火力發電廠的熱控儀表取樣管路因受嚴寒的影響，出現表管凍裂、讀數不準等情況，進而造成火力發電廠出現停爐停機的狀況，確保火力發電廠的正常運行，在保障電力正常供應的基礎上，避免經濟損失的出現。