热控设计质量控制综述

董 宸

（中国能源建设集团 江苏省电力设计院有限公司，南京 211102）

随着国家政策要求以及企业发展需要，设计单位逐步从单纯的设计企业向总承包型的工程公司转变。总包工程对设计要求更高更细致，这对热控专业的工作质量提出了新的要求。面对新的工程模式要求，专业技术人员需要在系统设计、设备选型，安装调试、维护检修以及工程管理各个方面都有所涉猎。因此，对设计质量也提出了新的要求，本文拟从设计的角度综述热控专业质量控制要点。

1 热控专业设计质量要点

热工控制系统是电站的运行核心。热工设计人员需要对各个工艺系统有所了解，了解被控对象，合理选择控制仪表设备及系统。设计人员应准确把握设计范围、设计分界、设计依据及有关资料（原始资料、相关专业资料、专业内部联系资料输入）、设计工序（如有无专业会签）、设计内容及深度（准备工作、图纸编排、提供外专业的资料要求、图纸会签、资料归档），熟练掌握专业内部技术规定、需要强调的反措、强制性规程、规范及规定，并在寻求其他工程参考时掌握其设计变更内容，避免重复性错误。

具体在设计中应做到能依据工程实际，根据设计依据、工程规模等，拟定主要设备规范，确定合理的热工自动化水平，优化集控室布置和自动化功能，并将热控主要优化设计特点、施工注意事项的相关内容完整体现在设计过程中。

1.1 控制室及电子设备间设备布置、就地盘柜布置

热控控制室及电子设备间设备平面布置与各有关专业是否配合一致，热控盘柜设备与建筑物的布置尺寸齐全定位准确，能够满足相关运行要求、安全距离及防火要求，并对原有场地、扩建、预留等表示清楚。

热控盘、柜、设备应核对制造厂资料，注意核对布置与孔洞埋件是否一致，注意防护等级，布置地点要求，对振动、电磁干扰、粉尘、水雾、高温环境等，需准确核实是否满足设备运行环境要求。

1.2 热控电源、气源系统设计

热控电源设计包括主厂房热控用锅炉、汽机、DCS 等380V/220VAC(锅炉、汽机及热控检修伴热用) 保安电源及厂用电源、220VAC UPS 电源、110/220VDC 电源等、辅助车间热控380V/220VAC 电源系统，交直流各种电源引接方式、数量、型号和参数应满足设计规定要求，型号规格正确无误。UPS、保安电源的供电范围应与设计原则一致，确保满足对重要负荷的供电要求。热工保护与控制电源应可靠，供电电压等级、类别应与设备和就地一次测量元件一致，应考虑电源消失时，不引起保护误动作。电源切换方式应满足供电对象要求，对部分特殊负荷的供电接线是否合理和满足工艺专业的运行要求。

在一些细节上应注意，如非爆炸场合设备电源零线（N）不设置开关，如设置开关应引出PE 线；爆炸场合设备电源火线（A）、零线（N）设置双极开关，满足火电厂劳动安全与工业卫生规程要求；直流电源配置双极电源开关；备用回路预留是否合适，上、下级开关级间配合特别是与上级电气专业的电源开关级间配合是否满足要求。

气源系统配置供气设计范围如各种气动阀门用气配置、精处理系统电磁阀箱气源、工业电视气源、PCV 阀气源、点火器各类角阀供气应完善考虑，气源母管与工艺应一致。

气源系统应采用不锈钢管路和不锈钢气源球阀；合适地配置气动过滤器和减压阀、气源管路疏水阀；按需求选择合适气动过滤器和减压阀容量是否满足要求。

对于汽机的抽汽逆止门，高压缸排汽逆止门多采用气动，气源管路应按制造厂要求设计，管径应合理选择，防止因气量不够，关不严。

1.3 电缆桥架布置要求

锅炉房、控制室及电子设备间夹层电缆桥架布置应满足规程要求，注意核对锅炉房电缆桥架布置满足与热管道的距离要求（水平及垂直方向），是否遗漏桥架接地要求，与电气桥架接口是否明确。桥架宽度分层数量应依据电缆量合理选择，避免电缆过度堆积或者桥架路径过于空旷。电缆桥架数量及规格，应分机组、分路径准确统计核对，并准确开列弯通、变径段、接地电缆等，特殊场合需注意防腐要求。

1.4 热控系统图设计

热控系统图是依据各个工艺专业图纸及相关厂家资料进行设计，应确保与制造厂家提供的系统、设备测点图、测点表、设备供货清单及说明书、双方签订的技术协议等原始资料相符合，与工艺专业提供的热力系统图、燃烧系统图、布置图、联锁保护条件、运行方式、运行参数等资料相符合，满足机组安全、可靠、经济运行的要求。

在系统图设计中尤其应注意重要规程规范，如热工保护设计规定的应用，重要的检测、保护、调节、报警信号取源应三取二、三取中或二取一冗余设置，以提高系统设计的可靠性。取源设备应准确选择，工艺专业提出的检测、控制、保护、调节信号等要求相应的一次元件，数量应满足要求，烟气体、风粉的压力测量导管注意采取吹堵或防堵措施。蒸汽、给水、风量等流量测量应进行压力、温度的补偿。

各类仪表选型应准确合理，热电阻、热电偶等检测元件的插入深度应符合设计要求；煤粉管道设备、循环流化床炉膛温度检测元件选用耐磨热电偶（阻）；含雾气的容器（机组排水槽等）、非常压容器（凝汽器等）等应合理选择测量仪表，避免对液位测量准确性的影响；煤场、煤仓、磨煤机、油站、制氢站等注意防爆设计要求等。

仪表阀门导管应根据工艺参数合理开列，耐压等级、材料符合设计规定，并依据介质合理选择管径等参数。

室外汽水介质仪表均需考虑保温或保护箱安装；腐蚀性介质仪表均需考虑防腐蚀问题；爆炸性介质仪表均需考虑防爆问题；氨液不得选用铜材仪表。脉冲管路及阀门的配置应符合典型设计等规范要求。

1.5 控制系统的安全性设计

控制系统的安全性设计应引起足够的重视，尤其对于影响机组运行安全的控制方案设计加以重视：

1）按保护规定要求，FSSS 控制器单独冗余配置。控制器宜按工艺系统功能区配置。重要的多台冗余或组合的辅机（辅助设备）应按下列原则配置，以确保一对控制器故障不会造成机组被迫停止运行：送风机、引风机、一次风机、凝结水泵和循环水泵等两台冗余的重要辅机，以及厂用电不同段应分别配置在不同的控制器中，但允许送风机和引风机等纵向组合在一个控制器中。给水泵、磨煤机和油燃烧器等多台冗余或组合的重要设备应适当分组配置到几个控制器中。为了减少一对控制器故障对模拟量控制系统失灵造成的影响，重要模拟量控制回路应适当分散配置，影响同一重要参数的控制回路应尽量配置在不同控制器中。例如，主汽一级和二级减温控制系统、再热汽摆动火嘴和喷水控制系统、送风和引风控制系统等不宜配置在同一对控制器中。控制器的配置必须严格遵循机组重要保护和控制分开配置的独立性原则[1,2]。

2）合理划分网段，单元机组机炉电按独立网段，母管制机组锅炉汽机按规模适当分组；对于循环水泵、空冷系统的冷却水泵以及仪用空压机等重要公用系统（或扩大单元系统），宜按单元或分组纳入单元机组DCS 中，以免因公用DCS 故障而导致全厂或两台机组同时停止运行。不宜分开的次要公用部分则可配置在公用DCS 中[3]。

3）注意分区管控信息安全，禁止将DCS 与SIS（MIS）以及上级信息网络直接互联。

4）设计中提高控制系统的安全性和独立性，为系统和设备检修创造必要的条件。

5）完善I/O 设计，力求准确，各系统联络接点应完善（DCS 与DEH/ETS、TSI、AGC、热网、调度、环保、时钟、各子系统PLC 等），确认接点容量及类型，控制点设计应与就地设备类型配合一致，如对气动阀门的控制，需了解是气开或气关式、控制气路通断的电磁阀是带电接通型还是带电关断型、保位控制等。如机组的汽机本体疏水阀，需要在电源消失时也能打开，防止汽机进水冲击，所以接线应考虑带电阀门关闭，DCS 输出常开控制接点的方式。

6） FSSS 硬接线设计应满足规定要求（如电源回路数量、控制原理、继电器接点状态、接点数量），后备硬手操应完善考虑。

热工保护逻辑设计与机炉运行要求密切相关，应研究制造厂的保护原理图及运行说明，使保护设计与主机资料相符。热工保护项目应根据机组型式与特点设置，重要的保护项目有无遗漏。热工保护逻辑条件设计，应与保护装置、规程规定相一致，并注意检查核对动作条件是否正确，避免拒动误动。

1.6 设计中的注意事项

设计中应贯彻设计为施工服务、设计指导运行的理念，充分考虑工艺系统需求，现场施工状况，并将环境因素、供货因素等均考虑进去，准确核对厂家资料，确认材料数量、设备电压、管径、材质等参数，合理设置测点，优化设备选择，与工艺、电气、土建等专业充分沟通交流，优化并完善设计。

设备安装材料开列需充分考虑现场施工情况，按系统、车间划分，并注意统计随设备厂供材料，电缆、仪表阀门及导管、桥架、型钢、电缆保护管及接头、电缆防火用料，热控用保温伴热及防火材料等各类品种型式规格均应完整开列，特殊要求详细注明。

热工控制系统及仪表的设计比较复杂，涉及到电厂中所有的子系统，涵盖了电厂的整个范围，决定了电厂的自动化水平和运行效果。同时也需要安装单位充分理解设计意图，在安装之前做好安装计划，合理安排人员，做好前期的安装准备、设备参数数据收集检测。电厂热工仪表的安装质量也在很大程度上决定着电厂热工控制系统的运行质量，进而保证机组的安全运行，同样需要加强质量管理。

2 小结

热工控制系统装置在电厂中发挥着重要的作用，相当于电厂的大脑和神经网络。热工控制系统装置由多种热控仪表检测元件、电缆及通信设备、控制装置及系统设备组成，运行环境比较复杂，为了确保热控保护装置的安全、稳定运行，热控设计人员要努力提高设计水平，保证设计质量，提高精细化程度，在实践过程中积累经验，不断完善，提升自身的综合素质和专业素养，推动专业水平的快速发展，为企业的发展助力，为电力事业增光添彩。