国产300MW以上机组热控系统设计优化的几点建议

寇望辉 张永霞

[摘要] 本文针对国产300MW以上机组热控系统的实际应用情况，从设计、安装、运行的角度出发，对热控系统的部分设备进行了分析，提出一些探讨性意见,供参考。

[关键词] 热控系统设计 小型控制系统 辅控网 三取二 液位测量

选题依据： 电厂自动化发展的需要&热控设计优化的必要性

1 前言

在工业自动化高速发展的今天，大型火电厂的自动化控制已经达到了一个前所未有的水平，作为指挥火电厂工作的“大脑”，热控的设计尤为重要，它的好坏直接决定了一台机组的自动化水平。热控设计好的机组，自动投入率、保护投入率都非常高，机组安全性也得到了保障，反之则会影响机组的稳定运行。

近几年来，国产300MW以上的机组在各地蜂拥而上，由于设备费用、选型、设计、调试等原因，很多的机组虽然已经投产了，但是由于业主、设计院、设备厂商、施工单位在基建期未进行很好的沟通，导致热控设备在机组试运行甚至投产后出现了一些问题。根据本人近几年来和所参与建设和设计的电厂部分人员的交流和工作中发现的问题，现将国产300MW以上机组热控系统设计中常见的一些问题及优化措施作以总结，供参考。

2 国产300MW以上机组热控系统设计中常见的问题及优化措施

2.1 机组重要信号“三取二”的设计

从新投产机组的运行情况来看，在刚投产的一年内，保护误动的事情时有发生，严重的影响了机组的安全、可靠运行。究其原因，很多都是保护信号设计不合理、不规范的原因造成的。有的是保护信号只有一个，设备坏了导致保护信号误发；有的是设备装了三个，DCS的模件只设计了一个，模件一坏，保护信号就误发了。

其实，采取“三取二”的保护信号处理方式就能避免保护误发。所谓的“三取二”是指带保护的设备、设备的取样、信号回路、DCS输入模件、DCS机架的配置就象一条流水线一样，从现场设备到DCS里的逻辑，全部是三条单独的回路，最后送到DCS系统里进行逻辑组态，三个取平均或三取中都可以，相比之下，三个取平均、每两个信号之间偏差大于定值剔除是最好的选择。其中最重要的有两点，一点是现场的三个设备（如水位变送器）一定要单独取样，不能三个共用一套取样系统，否则当这套系统出问题时，三个设备的测量值就全部不对了；另一点是DCS的配置，不仅要做到带同一保护的三个信号要从三个不同的模件上输入或输出，而且要保证这三块模件在不同的三层机架，很多电厂的DCS的每个处理器只配置有两层机架，这样会导致“三取二”的信号至少有一层必然是两个信号，当这一层机架失去通讯时，就可能使保护拒动或勿动。

“三取二”的配置完整、规范是非常重要的，它关系到了一台机组重大设备的安全性。所以，在设计初期，一定要将“三取二”的配置进行一个深入的研究、完好的设计，使机组的安全运行可控在控。

2.2 温度元件的套管

电厂各热力系统中使用的温度元件如热电阻、热电偶、双金属温度表等，都是用来测量被测介质水、蒸汽、油的温度，所以它们必须与这些介质有良好的接触。正常情况下，温度计都是有套管的，套管是盲孔设计，与被测介质的管道为焊接方式连接。这样的话，温度计在机组运行中坏掉的话，需要更换时不会存在漏点，可以随时更换，高温高压的系统都是按这个要求做的。但由于设计、材料供应、施工外包等原因，低温低压的系统一般由施工队伍包工包料，施工队伍为了省钱、省事，温度计都不加套管就装在了被测介质的管道上，在运行初期这些问题暴露不出来。机组运行一段时间以后，就会出现温度计接头渗漏、温度计坏的事情发生，而此时要进行处理时，会由于没有套管而无法将温度计拆下来，结果导致问题处理不了或设备的保护不能正常投入，甚至有时会因为一个漏点无法处理而停运机组。所以，不管是高、低压系统，在设计时应该将温度计套管作为标准配置来设计，这对电厂的工艺系统来说，投资甚小，但却是百年大计。

2.3 低温低压容器液位测量元件的选型

电厂热力系统中的低压加热器、凝汽器、空预器的疏水扩容器等低温低压容器在正常运行时都是微负压的，这些容器的液位的正常测量与机组的安全运行也是密切相关的。国产机组多年以来设计上都采用差压变送器测量的方式来测量液位，差压变送器的正压侧装有平衡容器，用来更好的维持变送器正压侧的压力。但实际运行中这种方式有几个缺点：一是当容器内部的压力上、下波动时，特别是正、负压交替波动时，变送器正压侧的平衡容器会因为压力的波动而导致平衡容器里的部分水被吸入到加热器中，从而不能保证变送器的正压侧的压力，使得测量值偏大，误差过大，无法正常调节水位；二是有的机组为了保证正压侧的正常水压，加装有注水管路。但即使有注水，在系统初投运时，也会由于系统压力不稳定，频繁波动，不能长期、正常的保证正压侧的压力。

事实上，使用电容式或导波雷达液位计测量低压系统的液位已经在一些电厂开始使用，这两种液位计具有耐高温、测量精确、不受容器内部压力波动的影响、运行稳定、免维护等很多优点，可以完全替代差压式变送器。某厂的低加、凝汽器用的电容式液位计，自投产三年以来，一次故障都未发生过，液位的测量也一直非常准确。所以，建议在机组的设计初期，对于压力在微负压或正、负压交替的容器液位测量元件的选型上，选用这种代表新技术的电容式或导波雷达液位计。

结束语

火力发电厂中，一台机组热控系统的好坏直接关系到了这臺机组的安全、稳定运行及各项技术、经济指标，如果能在基建、设计初期就对热控系统的设备、设计、逻辑进行优化，所能起到的作用是显而易见的。相信在不久的将来，热控系统的各项配置会越来越完善，在电厂的运行中占有越来越重要的地位。