国产1013MW超超临界机组防冻在线监测技术研究

侍述成，孙 强，王晓斌

（神华国华寿光发电有限责任公司，山东 寿光 262714）

寿光电厂一期工程两台机组处位置为羊口镇，锅炉为非封闭式。对于锅炉汽水系统热控设备，冬季防寒防冻工作面临以下几大难点：

1）地处渤海海滨，冬季温度最低超过-20℃。

2）大风天气较多，保温棉缠裹不严，易冻管，保温柜门不严密，易造成柜内低温。

3）汽水系统取样管管径通常最大为φ18mm，管径较小，管内水汽不流通。

4）汽水系统取样管路一次门前后区域温度较高，超过300℃，正常运行时不需要伴热，但不加伴热，遇冬季低温期调停或停机检修易冻管。

5）汽水系统取样管路一次门前后敷设的伴热电缆容易被高温烫坏，造成短路停运。

6）伴热敷设完毕后，打上保温层和防护皮，长时间内无法全面检查伴热电缆质量。

7）秋末春初下雨以及冬季下雪覆盖融化，水易从防护皮接缝处渗入保温棉，保温棉浸水后，由于防护皮封盖，很难蒸发，降温后易结冰，风险较大。

8）汽水取样管路分散，保温柜分散布置于锅炉各处，日巡检次数多则费时费力，巡检次数少则监控不到位，存在安全隐患。

9）最重要一点，按照以往设计方案，无法实时监测伴热投运情况。

图1 保温柜Fig.1 Insulation cabinets

图2 保温柜及伴热带Fig.2 Insulation cabinets and tropical

1 现场设备特点

针对北方电厂冬季低温的恶劣环境，非封闭式锅炉户外特点，寿光电厂防寒防冻设备在保温柜功能选型和伴热带布置设计两个主要方面都有一定的标准和要求。

1.1 现场保温柜

保温柜选用带自动温控设计产品，保温柜温控系统由电加热器、测温计、温控器以及开关接触器组成。工作人员可根据外部环境情况，在温控器面板上对保温柜内所需温度进行设定，测温计会将保温柜内实时温度反馈给温控器，温控器会根据温度变化触发开关接触器，从而使加热器动作和停止，达到保持柜内温度的效果。

1.2 伴热带布置

重要保护测点内层采用耐高温铠装伴热带，外层采用自限温伴热带，多一道防护。施工标准为贴管路布置铠装伴热带，然后缠裹10mm保温层，再布置自限温伴热带，再加外层保温棉。

图3 汽水系统热工保护测点取样防冻在线监测系统主要原理Fig.3 Main principles of on-line monitoring system for sampling antifreeze of thermal protection measuring points in soda system

图4 测温热电阻Fig.4 Thermal resistance measurement

2 在线监测系统

汽水系统热工保护测点取样防冻在线监测系统主要包括：现场取样管路测温元件、远程I/O智能采集模块、中间传输服务器和监视操作站等4个部分组成，传输服务器通过通讯协议接入DCS系统网络，从而实现在操作员站及工程师站的监视，数据引入历史站，实现历史记录查询。

2.1 主要原理及组成部分

创新设计思路，对取样管分段布置热电阻进行实时测温，并采用远程I/O智能前端，结合锅炉壁温传输服务器，实现操作员站和工程师站实时监控伴热投运情况，并且可查询历史曲线，方便总结和追忆投运情况。

2.2 终端测量设备

终端采用带延长线热电阻（也可选用铠装热电偶），设计对每根取样管的保温柜入口、一次门后以及中间段分别安装热电阻元件，针对储水罐液位的较长取样管路中间段多安装一支热电阻。

测温热电阻紧贴管壁固定安装，原则上不与伴热带接触，达到实际测量管路温度的目的。

图5 远程I、O智能前端Fig.5 Remote I/O intelligent front en d

测温热电阻引出线采用PVC管或者不锈钢管做外防护，避免因焊渣及落物损坏。

2.3 温度采集设备

现场温度采集处理设备为远程I/O智能前端设备，具有以下几项特点：

1）设计容量为24通道，可设置接收多种型号热电阻和热电偶测量数据。

2）插拔端子排设计，方便接线。

3）配置220VAC转24ADC电源转换器。

4）采集温度信号后网络传输至服务器，可根据前端数量多少设定传输速率。

5）双网冗余设计，一主网一备网，提高传输可靠性。

6）可视化设计，通过就地屏幕可直接观察实时温度值。

2.4 中间传输服务器及DCS实时监控

远程I/O智能前端采集温度数据后，通过网络传输至中间服务器，服务器配置DCS接口软件接收温度数据，经网络交换机传输至各工程师站和操作员站DCS软件，从而实现在DCS系统上的远程实时监控。

通过DCS系统设计整体数据监控画面，并针对全部温度数据进行实时温度最低值筛选，从而能够更直接获取伴热投运情况信息。

将取样管伴热温度纳入DCS历史站，从而实现历史数据储存，可调取各个温度的历史趋势曲线，方便伴热投运情况的故障追忆和历史数据查询。

3 补充措施

针对北方电厂冬季低温恶劣环境，非封闭式锅炉户外特点，寿光电厂还采取以下几项补充措施：

图6 取样管温度实时监控画面Fig.6 Real-time monitoring screen of sampling tube temperature

1）自限温伴热带中间接点及终端采用防爆防水型产品。

2）保温棉采用一个压一个，两层错开敷设，每层厚50mm，保温棉外加塑料布，兼顾保温和防水。

3）保温箱内取样管加保温绳。

4）针对冬季严寒、风大时期，保温柜温控单元频繁动作容易造成电流不稳（每个保温柜动作电流为3A），采取加棉帘措施。

4 结束语

汽水系统热工保护测点取样防冻在线监测系统成功实施后，运行人员和维护人员顺利实现对测点取样管伴热情况的实施监控，并且可以查询历史趋势，利于总结和追忆投运情况，成功解决了以往不能实施监控伴热投运情况的缺陷和弊端；另一方面，在线监测的实现，减少了维护及运行人员的巡检次数，降低了巡检强度，节省了人力资源的同时，增强了设备可靠性，效果显著。