火力发电厂热控专业施工工艺探析

上艳粉

摘要： 随着电厂高参数、大容量机组的大量采用，对热工仪表及控制装置的要求越来越高。热工控制系统已是火力发电机组经济稳定运行的重要前提。本文针对陕西府谷清水川煤电一体化项目电厂二期（2×1000MW）工程4#机组热控专业施工工艺进行具体解析，该热工系统主要通过专业化的热控软件对发电机组进行协调控制和系统保护，其中信号测量与信号反馈的准确程度是该电厂热控系统生产自动化的一个主要标志。

Abstract： With the large number of high parameter and large capacity units of power plant， the requirements of thermal instrumentation and control devices are becoming higher. Thermal control system is an important prerequisite for the stable operation of thermal power generating units. According to the analysis of construction technology for thermal control of 4# unit in Shaanxi Fugu Qingshuichuan Coal Power Integration Project two phase （2 * 1000MW）， the thermal system is coordinated control and system protection by specialized thermal control software， among which the accuracy of signal measurement and signal feedback is one of the main signs of the automation of thermal control system in the power plant.

关键词： 火力发电厂；热工仪表；安装技术

Key words： thermal power plant；thermal instrument；installation technology

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）35-0124-04

0 引言

热控仪表和控制装置是电厂热力系统中必备的电气装置。热力机组的安全启停、正常运行以及故障处理都需要通过这组装备去完成，它是火力发电机组经济稳定运行的重要前提，同时也是促进电厂安全生产、人员减负、生产效率提升的重要设备，是电厂实现生产自动化的一个主要标志。

电厂的电气设备专门门类众多，安装工艺复杂，并且在许多方面都会受到土建施工条件的制约，也有很多项目必须依附机务设备管道安装工程，独立施工的项目并不多。为保证工程安装质量，必须明确热工专业施工特点，认真抓好施工工艺，高标准，严要求。

1 工程概述

陕西府谷清水川煤电一体化项目电厂二期（2×1000MW）工程采用“煤电一体化”建设模式，本工程位于陕西省府谷县北大概20km的位置，在一期工程东南侧的预留场地上扩建二期工程，拟装2台规划容量为2600MW的1000MW国产燃煤空冷超超临界发电机组。

二期工程管理信息系统将在一期工程已经建成的 MIS/SIS 系统之上进行扩建。将原有网络扩大至本期工程相关建筑或与新增各控制系统联网，对软件部分进行必要的升级和用户数增加，硬件部分根据计算机发展状况进行必要的升级和扩充。

2 热控专业设计及施工特点

2.1 热控专业设计特点

2.1.1 控制方式

本工程采用厂级监控信息系统（SIS）、分散控制系统以及辅助车间网络控制系统组建自动化网络。

本工程采用炉、机、电、网及辅助车间集中控制方式。

运行人员在集中控制室内通过LCD操作员站实现机组启/停运行的控制、正常运行的监视和调整以及机组运行一场与事故工况的处理。

通过辅助车间控制网络的LCD操作员站对辅助车间的机组进行集中监控。在辅助车间的就地控制室内布置就地LCD操作员站，仅在网络故障、设备调试等特殊情况下使用。

设置少量独立于DCS的硬接线紧急停机、停炉、停发电机等的控制开关或按钮。设置炉膛火焰和汽包水位工业电视、全厂闭路电视监控系统及机组大屏显示器。

2.1.2 控制室及电子设备间布置

两炉之间设控制楼，集中控制室布置在运转层，锅炉、汽机电子间电子设备布置在控制楼内，在相应位置下设电缆夹层，辅助车间的机柜布置在各车间就地设备间。

2.2 施工特点

热控专业只能在整体工程的安装后期方可全面展开，形成高峰。其显著特点为有效工期短、工程量大。因此，施工前期的基础工作（如主厂房内电缆桥架安装、电缆敷设等）能否顺利进行将直接影响到后期的安装、调试以及分部试运工作。

3 主要施工方案及措施

3.1 盘、台、柜安装

待控制室和电子设备室室内施工及空调安装工程全部结束，地面处理完毕后安装控制盘。进盘时地面上应铺设地板革或橡皮板以防损坏地面。立盘时应有防护措施防止盘面油漆受损。

盘、台、柜到达现场后，为方便搬运、避免在搬运中造成损伤应在控制室内就地安装处开箱，开箱板应即时回收清理，开箱后应做好验收记录并注意小附件的保管工作。人力运输盘、台就位时应统一指挥避免人身伤害或设备损坏。

盘、台、柜入室后，应按盘面布置图及设备表进行检查，发现部件松动者，应立即紧上。对贵重仪表为安全起见，请热控试验拆回试验室。

严格按设计图规定的材质和尺寸制作底座，注意其尺寸和仪表盘底保持一致。制作时还要严格控制对角线和尺寸的偏差（设计要求最大偏差不得超过3mm）。底座长度如果超过了5m，就必须把全长的偏差控制在5mm内，否则盘与盘之间的间隔就难以符合设计要求。

底座的固定应牢固，顶面的水平度每米<1mm、全长<5mm，不直度每米<1mm、全长<5mm。

盘底座应在二次抹面前安装，其上表面应高出地平，统一定为15mm。底座的安装标高应按土建标志的标高为依据进行找正。

3.2 测温元件的安装

经热控试验室核查并校对测温元件的型号、规格和插入深度，标明极性，测量地点后再将其装配到指定位置；不宜在管道和设备死角处或在震动剧烈的位置安装测温取样装置，以免影响测温精度。

3.3 取压装置安装

压力测点的选择应由技术员按照规范要求进行并在现场标明位置，仪表导管及仪表阀门焊接全部采用氩弧焊接工艺；压力取源装置及取压孔不能有毛刺，端部不宜超出主设备及管道内壁，油管道上取样应在管道吹扫前进行。

3.4 流量装置安装

节流件在安装前须认真核对，作好记录，节流件的安装位置须与机务专业共同协商，使之符合规程要求。

按照设计图规定的方向和位置安装节流装置：孔板圆柱型锐边和对喷嘴曲面大口都应该安装在与介质流动方向相对的方向上；所装管路系统必须在管道冲洗合格后再进行节流件的安装。

3.5 物位仪表安装要求

单室平衡容器的安装应符合下列规定：

平衡容器应垂直安装。

安装高度应符合设计规定的测量范围。并应使其零水位与汽包零水位线处在同一水平上。

平衡容器的上部不得保温。

取源阀门必须横装，阀杆应该是水平的。为了使凝结水快速回流，安装时应该按设计要求在平衡容器到被测容器的汽侧设计出一定的坡度。

热力设备热膨胀会造成平衡容器移位并遭受破坏，所以必须为平衡容器加设保护装置。

平衡容器至差压仪表的管路连接应按规程要求敷设。

3.6 执行机构的安装

3.6.1 执行器安装条件

装好热机系统的阀门、挡板、调整门以及执行器支架后，如果现场没有太多污物垃圾，周围也没有大的施工项目，就可以安装执行器。

3.6.2 安装前的检查工作

①对照设计图检查执行器的规格、型号、力矩是否正确。②绝缘电阻通电后应该能稳定灵活的运转，并且开度指示不应出现跳动现象，零部件不松动、不卡涩。③执行器开关处有明确标识，开关方向正确。④按照制造厂的质量标准进行气动执行器通气试验，检验该执行器结构的严密程度，行程、全行程时间、自锁等是否符合质量标准。

3.6.3 执行器底座的制作与安装

①安装执行器的底座是按施工图和设备出厂说明书采用8#/10#槽钢制成。制作完成后，在设计图指定的位置开孔用于安装固定螺栓（孔径应该比螺栓直径多1mm），再结合现场施工条件确定执行器底座高度。最后以焊接的方式组装执行器底座，并且在底座表面涂油漆美化外观。②在适合的现场施工条件下须尽快安装底座及配套的执行元件。安装时，首先确认底座的安装位置和方向是否与设计图一致；执行元件与门连杆连接方向是否一致；风门的执行元件是否已固定在与管道一起膨胀的位置。底座可以采用钢结构焊接，也可以与混凝土地面用膨胀螺丝连接。③按照执行器的安装要求将底座安装在指定位置。

3.6.4 执行器安装

①热力管道、烟风道受热时会出现热位移现象，安装在管道上的阀门和挡板调整门可能受影响，比如出现调整误差。由于管道热膨胀会出现位移现象，在热力管道上安装直行程执行器时如果不将执行器固定在与管道一起，管道热膨胀位移很可能影响执行元件的控制精度。比如安装在烟风道上的执行器，其底座应该直接生根在烟风道上，建议直接安装轴连接执行器（也可以使用连杆把执行器与风门、挡板连接起来），当烟道受热膨胀发生热位移时执行器会随着烟道一起位移，这样就不会出现较大的控制误差。②没有热位移的风门挡扳，可将执行器直接固定在地面或钢结构上。对于直接安装在地面上的执行器，在建筑施工时，要做好足够强度的基础。在钢结构上安装要考虑结构的强度，保证执行器运行时不产生晃动而造成控制误差。③执行机构和调节机构的转臂应在同一平面内动作（否则应加装中间装置和换向接头）。一般在1/2开度时，转臂应与连杆垂直。④执行器的连杆是把执行器输出的转动力矩以推拉的方式传递给受控部件，因此要求连杆具有相当的强度，一般连杆使用镀锌管。执行器连杆的长度一般为风门挡扳控制轴到执行器输出轴的距离。⑤当执行器拐臂与阀门或挡板拐臂长度不等时，连杆要严格根据厂家的设计图纸或说明配置。

3.6.5 执行器安装达到的标准

①执行器安装后，热力系统的管道及锅炉的烟风道受热产生位移时执行器与受控部件的相对位置不变。②执行器基础与支架有足够的强度，执行器动作时不产生位移。③连杆连接没有松动及旷量，减少调节的滞后。④执行器安装的位置符合设计及规程规定。⑤保证满足运动要求，调节机构从“全开”位置到“全关”位置时，执行机构应走完全行程。

3.7 仪表管路敷设

仪表管路材质和规格的选用、敷设路线的选择、安装方法以及管路的严密性等直接影响测量的准确性，影响测量指示和自动调节系统的质量。同时，在整个机组的热控仪表安装过程中，仪表管路安装所占的比例很大，因此搞好这项工作有着重大的意义。

3.7.1 敷设仪表管路时现场具备的条件

沿仪表管敷设的路径上不再有其它专业施工的项目，其它专业后续施工项目不会对已敷设的仪表管路造成损坏。

3.7.2 管路敷设的要求

管路敷设应符合下列各项要求：①管路水平敷设时，应保持一定坡度，一般应大于1：100，差压管路应大于1：12，其倾斜方向应能保证测量管内不存在影响测量的气体或凝结水。在管路的最高或最低点应装设排气或排水容器或阀门。②管路敷设应整齐、美观、固定牢固，尽量减少弯曲和交叉，不允许有急剧和复杂的弯曲。成排敷设的管路，其弯曲弧度应一致。③测量粘性、侵蚀性液体的压力或差压时，取源阀门至仪表阀门之间的管路上应装设隔离容器，在隔离容器和至测量表计的导管内充入隔离液，以防表计被腐蚀。若介质凝固点高，取压装置至隔离容器应有蒸汽伴热并保温，以防介质凝固。隔离容器和测量管道装设于室外时，应选用凝固点低于当地最低气温的隔离液。隔离容器应垂直安装，成对隔离容器的自由液面必须在同一水平面上。其导管连接方式如图1所示，其中：当隔离液轻，测量仪表高于取压装置时，导管按图（a）连接。当隔离液轻，测量仪表低于取压装置时，导管按图（b）连接。当隔离液重，测量仪表高于取压装置时，导管按图（c）连接。当隔离液重，测量仪表低于取压装置时，导管按图（d）连接。

3.7.3 管路检查工作

安装导管和配套元件时，应提前检查导管的材质、规格是否与设计要求一致，外观是否存在裂缝、腐蚀等质量缺陷，严禁使用劣质管材。

3.7.4 导管的弯制和连接

①采用以弯管机为主的冷弯法弯制导管，这也是目前业界常用的导管制作方法。②导管的弯曲半径，金属导管的半径至少是外径的3倍，塑料导管的半径至少是其外径的4.5倍。③采用手动弯管机弯制导管时必须均匀发力，速度尽量放慢。④制作好的导管管径椭圆度应该小于10%，并且从外观上看不能有褶皱、裂纹等质量缺陷。 ⑤采用焊接和热处理工艺将变送器、阀门和仪表与金属导管连接，连接接头为活动接头。管道辐射完工后进行高压送风，将管内的杂物吹扫干净，并将记录管道名称、编号和功用的铭牌挂在管道两端。

3.7.5 仪表管路的固定

①用角钢、槽钢和扁铁按设计尺寸焊接导管支架，再用固定螺丝和可拆卸式卡子将导管敷设在支架上。成排敷设时导管的间距必须是固定的。成排敷设硬塑料管、铜管或尼龙管时，垂直间距控制在0.7～1m，水平间距则要控制在0.5～0.7m。成排敷设钢管时，垂直间距为1.5～2m，水平间距为1～1.5m。②用膨胀螺栓锚固安装在混凝土墙壁上的固定支架。如果沿金属结构敷设导管，可在金属结构上直接焊接导管支架。③切忌在合金钢和高温高压的结构上安装导管支架，也不宜安装在承压管道、承压容器容器或者可能要拆卸的设备上，否则会破坏主设备机械强度。④导管支架的定位、找正和安装要求：应该严格参照设计图规定的尺寸和形式选择导管，注意敷设路径不应干扰主设备机械运行状态。另外，焊接导管支架时，必须根据所选的安装路径精确计算支架高度，可以先将转角处和始末端装好，再在两端支架上拉线，逐一装好中间的支架。

3.7.6 管路的严密性试验

敷设完仪表管路后根据表1检测其严密性：①以蒸汽管路或液体管路的严密性试验与主设备一起同步开展。主设备升压时将取源阀和排污阀打开对管路进行冲洗，查看管路有无堵塞问题，冲洗完毕后关闭排污阀门。待主设备升压到试验压力后查看管路中有无渗漏点。②气体管路按照图2单独进行严密性风压试验。

3.8 电缆桥架安装及电缆敷设

本工程电缆数量较大，因此电缆桥架安装及电缆敷设必须着重从以下几个方面着手：

桥架安装前应认真核对桥架施工图并及时与机务专业相互协调避免出现桥架与机务设备冲突，并按设计合理控制桥架各处的层数及零星桥架或槽盒的设置，以确保电缆尽可能地合理分布于桥架各层，避免出现有的层电缆数量过多，有的层电缆数量过少的现象。

桥架的型号规格符合设计，镀层完好无扭曲变形方可用于安装，支架立拄安装间距符合设计，为保持桥架安装的水平度及垂直度每米不大于2mm，总长内不大于10mm的优良标准，立拄及支架安装水平度及垂直度每米应不大于1.5mm，总长度内不大于6mm。桥架内侧弯曲半径应大于300mm。桥架直线距离大于等于50m应设一套补偿装置，桥架对接无错边，盖板固定应牢固且便于拆卸，螺栓连接时应紧固且螺帽置于槽外。层间距离符合设计要求。整个桥架施工过程中的焊接工作应由专业焊工进行。每一区域桥架施工完成后应进行桥架的接地工作，并测试合格。桥架施工前应搭设合格的架子并作好各种安全措施，施工人员必须系上安全带。严禁无安全设施的情况下进行施工。

电缆保护管安装应横平竖直，成排安装的保护管，间距应均匀一致，排列整齐，弯管弯曲弧度一致，固定牢固，附件齐全，接地可靠，与金属软管过渡圆滑美观。

桥架安装时连接用连接板螺帽朝外，层间距离符合设计要求，过渡变层处圆滑贯通，连接固定牢固。

电缆敷设时，型号规格符合设计。电力电缆、控制电缆、信号电缆应分层敷设。电缆排列整齐，弯曲弧度一致，松紧适度。

电缆绑扎用扎丝，电缆在拐弯处两侧、中间头两侧、进入设备前等处均要固定，固定间距：水平段≤0.6m，垂直段≤0.4m，且均匀绑扎，方向一致，固定牢固。

电缆标牌应规格统一、尺寸合理、字迹工整不褪色、绑扎牢固。

电缆头制作统一采用聚氯乙烯塑料带包扎、作头，端头面要整齐且垂直电缆轴线，成形后为圆筒型，长度为26～36mm，直径大于电缆外径2mm。电缆头高度应一致且距最下面的一个端排一般不大于20cm。电缆芯线应顺直后绑扎，间距应均匀，一般10cm左右。成流畅型。

电缆接线端子排内，电缆总线弧度应一致，排列整齐，不交叉，线鼻子压接牢固，接线牢固可靠，端子排单侧接线孔内线芯不多于两根。接地线均有塑料绝缘套管，确保美观。

电缆防火封堵符合设计要求。封堵要密实，表面工艺美观。

在电缆主要引入处（主要指集控夹层电缆进盘处）增加引入桥。

全厂电缆敷设完成后统一加盖盖板。

3.9 热控调试

在光线充足、清洁、安静的试验室内进行仪表试验，试验中应避免强电磁干扰或剧烈震动。室内相对湿度应低于85%，温度最好在20℃±5℃之间；使用有鉴定合格证书且无拆修的仪器、仪表进行校验，仪器校验误差的绝对值应小于被校仪表基本误差绝对值的1/3；使用电压稳定的电源进行校验（220V交流电压的电压波动范围不宜超过

±10%，直流电源电压波动范围不宜超过±5%）；使用干燥清洁且露点比最低环境温度低10℃的校验气源，气源压力波动范围须控制在额定值的±10%；校验前先对被校仪表及控制装置通电预热，待热稳定后再开始校验。

按照设计要求，须在仪表全刻度范围内均匀选取校验点（如果没有特殊规定，通常要选5个校验点）。

经校验合格的就地仪表必须加盖封印。有整定值的调校定值后必须将调定值元件漆封。进入现场调试后，施工人员应对各系统盘、柜进行检查，看是否有损坏设备及缺件。若出现此类情况应向有关部门及时反映解决。调试前应检查系统电源是否符合设计要求，系统接地和屏蔽层安装是否可靠，电源开关位置标志清晰明确，动作灵活，并用绝缘表测试所有电源回路，部分外回路和信号回路，做好绝缘检查记录，测试合格后方可送电调试。配合调试所进入系统调试期间，应分清各自的调试范围，积极配合，及时处理调试中出现的各种问题。

4 结束语

1000MW机组在工艺流程方面变化不大，但是在热控方面有众多独特的特点，分散热控系统相比超临界机组最显著的特点是宽度广，精度高，复杂度高的特点，相应的系统更加复杂。此外，如今超超临界机组是火力发电机组的大趋势，我国虽然进步巨大，但也应该看到不足，相关从业人员应该进一步学习掌握先进的安装技术，全面提升工程的安装质量。

参考文献：

[1]DL/T5190.5-2004，热电自动化.电力建设施工及验收技术规范[S].

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[3]热工计量器具检定规程[S].

[4]DL/T 5437-2009.火力发电建设工程启动试运及验收规程[S].