熱工儀表在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用與改進(jìn)

劉敬龍

【摘 要】淺談熱工儀表在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用，分析其故障原因及處理辦法，并對(duì)測(cè)量?jī)x表進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化整合，有效地提高測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確性和降低生產(chǎn)成本。

【關(guān)鍵詞】 熱工儀表 應(yīng)用 故障分析 改進(jìn) 優(yōu)化

【中圖分類號(hào)】F407.61【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0156-01

1 前言

當(dāng)前， 隨著高參數(shù)、大容量火力發(fā)電機(jī)組的不斷投入，對(duì)發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)化水平和熱工儀表測(cè)量的可靠性、準(zhǔn)確性要求越來(lái)越高。熱工儀表作為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成部分，也作為一個(gè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，如果這些環(huán)節(jié)跟不上，就談不上自動(dòng)化控制。因此，如何做好熱工儀表的基礎(chǔ)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(guó)家《兩控區(qū)酸雨和二氧化硫污染防治“十五”計(jì)劃》和廣東省藍(lán)天工程計(jì)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目。脫硫工藝位于煙氣排放的最尾端，該系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，一方面直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，另一方面也關(guān)系到煙氣排放環(huán)保指標(biāo)的合格率。因此該工藝應(yīng)用了DCS控制系統(tǒng)和大量熱工儀表，現(xiàn)對(duì)原煙氣入口溫度元件、入口壓力變送器等重要設(shè)備進(jìn)行分析，以及對(duì)機(jī)組側(cè)凝結(jié)水電導(dǎo)率儀的改進(jìn)和蒸汽鈉表的優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行分析。

3 脫硫熱工儀表

3.1 溫度檢測(cè)部分

脫硫原煙氣入口的測(cè)量介質(zhì)比較特殊，含硫成分高，腐蝕性大，測(cè)溫?zé)犭娮璧谋Ｗo(hù)套管采用耐腐的316L材質(zhì)。測(cè)溫元件共有4支鉑電阻，分度號(hào)為：Pt100。邏輯保護(hù)條件：原煙氣入口溫度≥165℃的三取二信號(hào)與吸收塔出口溫度≥70℃的三取二信號(hào)時(shí)，延時(shí)2S，脫硫FGD主保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)向機(jī)組發(fā)MFT跳閘指令。

3.2 壓力檢測(cè)部分

原煙氣入口壓力變送器共有4臺(tái)（其中：3臺(tái)到脫硫DCS系統(tǒng)控制用，另1臺(tái)到機(jī)組集控DCS系統(tǒng)監(jiān)視用），由于原煙氣腐蝕性大，變送器材質(zhì)要求耐酸性腐蝕。邏輯保護(hù)條件：原煙氣入口壓力≥2500Pa的三取二信號(hào)或原煙氣入口壓力≤2500Pa的三取二信號(hào)條件滿足時(shí)，延時(shí)120S，脫硫FGD主保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)向機(jī)組發(fā)MFT跳閘指令。鑒于壓力保護(hù)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(duì)變送器測(cè)量造成的影響，加裝了手動(dòng)控制的反吹裝置。

4 機(jī)組凝結(jié)水電導(dǎo)率

凝結(jié)水電導(dǎo)率是發(fā)電廠主要熱工儀表的主要檢測(cè)參數(shù)，它反映的是水中電解質(zhì)的總量，是作為水汽系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)水純度的一個(gè)最重要參數(shù)。

4.1 測(cè)量意義

被測(cè)水樣經(jīng)過氫型陽(yáng)離子交換樹脂后，將陽(yáng)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(yīng)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(dǎo)中反映。因此測(cè)量氫電導(dǎo)率可直接反映水中雜質(zhì)陰離子的總量。我公司凝汽器系統(tǒng)是采用海水冷卻方式的，當(dāng)發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水電導(dǎo)率有上升趨勢(shì)時(shí)，就有鈦管泄漏的可能性。因此在線監(jiān)測(cè)凝結(jié)水電導(dǎo)率非常有意義。

4.2 影響測(cè)量準(zhǔn)確度的因素及解決辦法

溫度變化影響水的電導(dǎo)率，同一水樣的電導(dǎo)率隨溫度升高而增大，為了用電導(dǎo)率比較水的純度，需要用同一溫度下的電導(dǎo)率進(jìn)行比較，按國(guó)標(biāo)規(guī)定，用25℃時(shí)的電導(dǎo)率進(jìn)行比較。實(shí)際上被測(cè)水溫很難控制在25℃，需要將不同溫度下測(cè)量的電導(dǎo)率進(jìn)行溫度補(bǔ)償，補(bǔ)償?shù)?5℃的電導(dǎo)率，鑒于溫度補(bǔ)償系數(shù)的非線性特點(diǎn)。解決辦法：A、選用帶有非線性補(bǔ)償功能的國(guó)產(chǎn)數(shù)字式DDG-5188工業(yè)電導(dǎo)率儀（其原理是：儀表已儲(chǔ)存各溫度各電導(dǎo)率下的溫度系數(shù)，電導(dǎo)池內(nèi)裝有溫度傳感器，儀表根據(jù)所測(cè)量的電導(dǎo)率和溫度，自動(dòng)選取相應(yīng)的溫度系數(shù)，并將溫度補(bǔ)償后的電導(dǎo)率顯示在熒幕上以及信號(hào)輸出，大大減少溫度變化產(chǎn)生的誤差。）；B、水樣恒溫水箱的溫度控制在25℃±1℃范圍內(nèi)。

4.3 存在問題及解決辦法

早期采用的國(guó)產(chǎn)指針式DDD-32B型氫電導(dǎo)率儀，測(cè)量誤差大和回應(yīng)慢等缺點(diǎn)；配套的不銹鋼離子交換柱沒有透明度，陽(yáng)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(dāng)樹脂失效后，部分其他陽(yáng)離子穿透交換柱進(jìn)入測(cè)量電極中。由于水汽系統(tǒng)是通過加氨調(diào)節(jié)pH值的，先穿透交換柱的陽(yáng)離子主要是銨離子（NH4+），到后來(lái)，由于大量的銨離子漏出，水中的銨離子總量遠(yuǎn)大于陰離子總量，導(dǎo)致水樣呈堿性，電導(dǎo)率大大增加。使氫電導(dǎo)率測(cè)量結(jié)果偏高，此時(shí)容易造成水質(zhì)超標(biāo)的假象，因此測(cè)量的電導(dǎo)率數(shù)值變大。如果將水質(zhì)惡化的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)當(dāng)成樹脂失效的數(shù)據(jù)對(duì)待，就會(huì)錯(cuò)過對(duì)事故應(yīng)急處理的第一時(shí)間，其結(jié)果將威脅到發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。解決辦法：采用了國(guó)產(chǎn)數(shù)字式DDG-5188工業(yè)電導(dǎo)率儀，配套精度為±1%，提高測(cè)量精度和回應(yīng)速度；引進(jìn)國(guó)外ABB公司陽(yáng)離子交換柱，樹脂失效后其顏色會(huì)由棕色變?yōu)榧t色，顏色變化明顯，通過透明交換柱觀察，就會(huì)知道樹脂失效終點(diǎn)，及時(shí)更換樹脂再生。從而，排除樹脂失效引起的錯(cuò)誤信息，提高電導(dǎo)率測(cè)量結(jié)果的可靠性。

5 儀表測(cè)量回路優(yōu)化技術(shù).

一期水汽監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，采用4臺(tái)Orion1811EL單通道在線鈉表，分別測(cè)量#1機(jī)過熱蒸汽、#1機(jī)飽和蒸汽，#2機(jī)過熱蒸汽、#2機(jī)飽和蒸汽的鈉離子，存在設(shè)備投入數(shù)量多、維護(hù)生產(chǎn)成本高、日常維護(hù)量大的問題。

通過調(diào)研他廠成功的做法，認(rèn)為現(xiàn)有設(shè)備可以重新優(yōu)化組合。經(jīng)采用S7200一體化PLC及電磁閥控制的優(yōu)化方案后，實(shí)現(xiàn)了對(duì)4路水樣的自動(dòng)輪換檢測(cè)，每5分鐘自動(dòng)切換一路水樣，只用1臺(tái)鈉表分析。所有4路水樣的分析數(shù)據(jù)全部集中在人機(jī)界面上顯示出來(lái)，且有歷史曲線，方便就地對(duì)事故的分析查找，形象直觀。遠(yuǎn)傳到DCS系統(tǒng)的鈉離子信號(hào)由PLC輸出。從而，減少了3臺(tái)鈉表，以及減少每年定期更換的測(cè)量電極、參比電極等費(fèi)用開支。從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本、減少日常維護(hù)量的目的。

技術(shù)上，考慮水樣通道切換時(shí)，通道之間殘留水樣的污染問題以及鈉電極的回應(yīng)時(shí)間等，在PLC設(shè)置延時(shí)讀數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和工作經(jīng)驗(yàn)，一般每個(gè)通道切換時(shí)間為5分鐘，PLC讀后2分鐘的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

6 結(jié)論

凝結(jié)水電導(dǎo)率儀改造后，在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。同時(shí)在線鈉表優(yōu)化整合后能有效地降低生產(chǎn)成本，減少維護(hù)工作量，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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