熱工儀表在火力發電廠中的應用與改進

劉敬龍

【摘 要】淺談熱工儀表在火力發電廠中的應用，分析其故障原因及處理辦法，并對測量儀表進行改進和優化整合，有效地提高測量儀表的準確性和降低生產成本。

【關鍵詞】 熱工儀表 應用 故障分析 改進 優化

【中圖分類號】F407.61【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0156-01

1 前言

當前， 隨著高參數、大容量火力發電機組的不斷投入，對發電機組的自動化水平和熱工儀表測量的可靠性、準確性要求越來越高。熱工儀表作為自動化控制系統的重要組成部分，也作為一個基礎環節，如果這些環節跟不上，就談不上自動化控制。因此，如何做好熱工儀表的基礎工作，成為我們首選的課題。

2 概況

湛江電力有限公司脫硫工程，作為國家《兩控區酸雨和二氧化硫污染防治“十五”計劃》和廣東省藍天工程計劃的重點項目。脫硫工藝位于煙氣排放的最尾端，該系統能否正常運行，一方面直接關系到發電機組的安全運行，另一方面也關系到煙氣排放環保指標的合格率。因此該工藝應用了DCS控制系統和大量熱工儀表，現對原煙氣入口溫度元件、入口壓力變送器等重要設備進行分析，以及對機組側凝結水電導率儀的改進和蒸汽鈉表的優化技術進行分析。

3 脫硫熱工儀表

3.1 溫度檢測部分

脫硫原煙氣入口的測量介質比較特殊，含硫成分高，腐蝕性大，測溫熱電阻的保護套管采用耐腐的316L材質。測溫元件共有4支鉑電阻，分度號為：Pt100。邏輯保護條件：原煙氣入口溫度≥165℃的三取二信號與吸收塔出口溫度≥70℃的三取二信號時，延時2S，脫硫FGD主保護動作，同時向機組發MFT跳閘指令。

3.2 壓力檢測部分

原煙氣入口壓力變送器共有4臺（其中：3臺到脫硫DCS系統控制用，另1臺到機組集控DCS系統監視用），由于原煙氣腐蝕性大，變送器材質要求耐酸性腐蝕。邏輯保護條件：原煙氣入口壓力≥2500Pa的三取二信號或原煙氣入口壓力≤2500Pa的三取二信號條件滿足時，延時120S，脫硫FGD主保護動作，同時向機組發MFT跳閘指令。鑒于壓力保護的重要性，為避免取樣管堵塞，以及最大限度減少煙氣粉塵對變送器測量造成的影響，加裝了手動控制的反吹裝置。

4 機組凝結水電導率

凝結水電導率是發電廠主要熱工儀表的主要檢測參數，它反映的是水中電解質的總量，是作為水汽系統中監測水純度的一個最重要參數。

4.1 測量意義

被測水樣經過氫型陽離子交換樹脂后，將陽離子去除，水樣中僅留下陰離子（如Cl-，SO42-，SiO32-，PO43-，NO3-，HCO32-和F-）和相應的氫離子，而水中的氫氧根離子則與氫離子中和消耗掉，不在電導中反映。因此測量氫電導率可直接反映水中雜質陰離子的總量。我公司凝汽器系統是采用海水冷卻方式的，當發現凝結水電導率有上升趨勢時，就有鈦管泄漏的可能性。因此在線監測凝結水電導率非常有意義。

4.2 影響測量準確度的因素及解決辦法

溫度變化影響水的電導率，同一水樣的電導率隨溫度升高而增大，為了用電導率比較水的純度，需要用同一溫度下的電導率進行比較，按國標規定，用25℃時的電導率進行比較。實際上被測水溫很難控制在25℃，需要將不同溫度下測量的電導率進行溫度補償，補償到25℃的電導率，鑒于溫度補償系數的非線性特點。解決辦法：A、選用帶有非線性補償功能的國產數字式DDG-5188工業電導率儀（其原理是：儀表已儲存各溫度各電導率下的溫度系數，電導池內裝有溫度傳感器，儀表根據所測量的電導率和溫度，自動選取相應的溫度系數，并將溫度補償后的電導率顯示在熒幕上以及信號輸出，大大減少溫度變化產生的誤差。）；B、水樣恒溫水箱的溫度控制在25℃±1℃范圍內。

4.3 存在問題及解決辦法

早期采用的國產指針式DDD-32B型氫電導率儀，測量誤差大和回應慢等缺點；配套的不銹鋼離子交換柱沒有透明度，陽離子交換樹脂失效前后顏色不變，沒法從顏色變化的角度去判斷樹脂是否失效了。當樹脂失效后，部分其他陽離子穿透交換柱進入測量電極中。由于水汽系統是通過加氨調節pH值的，先穿透交換柱的陽離子主要是銨離子（NH4+），到后來，由于大量的銨離子漏出，水中的銨離子總量遠大于陰離子總量，導致水樣呈堿性，電導率大大增加。使氫電導率測量結果偏高，此時容易造成水質超標的假象，因此測量的電導率數值變大。如果將水質惡化的電導率數據當成樹脂失效的數據對待，就會錯過對事故應急處理的第一時間，其結果將威脅到發電機組的安全運行。解決辦法：采用了國產數字式DDG-5188工業電導率儀，配套精度為±1%，提高測量精度和回應速度；引進國外ABB公司陽離子交換柱，樹脂失效后其顏色會由棕色變為紅色，顏色變化明顯，通過透明交換柱觀察，就會知道樹脂失效終點，及時更換樹脂再生。從而，排除樹脂失效引起的錯誤信息，提高電導率測量結果的可靠性。

5 儀表測量回路優化技術.

一期水汽監測系統中，采用4臺Orion1811EL單通道在線鈉表，分別測量#1機過熱蒸汽、#1機飽和蒸汽，#2機過熱蒸汽、#2機飽和蒸汽的鈉離子，存在設備投入數量多、維護生產成本高、日常維護量大的問題。

通過調研他廠成功的做法，認為現有設備可以重新優化組合。經采用S7200一體化PLC及電磁閥控制的優化方案后，實現了對4路水樣的自動輪換檢測，每5分鐘自動切換一路水樣，只用1臺鈉表分析。所有4路水樣的分析數據全部集中在人機界面上顯示出來，且有歷史曲線，方便就地對事故的分析查找，形象直觀。遠傳到DCS系統的鈉離子信號由PLC輸出。從而，減少了3臺鈉表，以及減少每年定期更換的測量電極、參比電極等費用開支。從而達到降低生產成本、減少日常維護量的目的。

技術上，考慮水樣通道切換時，通道之間殘留水樣的污染問題以及鈉電極的回應時間等，在PLC設置延時讀數，根據現場實際情況和工作經驗，一般每個通道切換時間為5分鐘，PLC讀后2分鐘的實時數據。

6 結論

凝結水電導率儀改造后，在線監測數據準確、可靠。同時在線鈉表優化整合后能有效地降低生產成本，減少維護工作量，值得推廣應用。

參考文獻

[1] 葉江祺 熱工測量和控制儀表的安裝（第二版）[m].北京中國電力出版社，1998

[2] 于東國.熱工儀表與控制裝置部分[m].北京：中國電力出版社，2008

[3] 湛江電力有限公司，化學運行規程，第六版