火力发电厂热控仪表取样管路电伴热装置优化改造研究

火力发电厂热控仪表取样管路电伴热装置优化改造研究

李伟鹏 ,张文博

陕西长青能源化工有限公司，陕西 宝鸡 721400

摘要：随着科技的发展，社会的进步，市场对各行各业的要求不断增加。针对北方地区的火电厂，每年冬季汽水取样管路便极易发生上冻等情况。而解决这类问题通常会采用给仪表取样管路敷设伴热带的办法，但是仪表保护柜内的电伴热带都为并联使用，并联越多阻值越小，电流越大通过普通的电伴热装置内的金属导体发热量就越多。如果长时间处于这种情况温度控制器的微动开关就会有热熔和热变形的情况发生，从而导致伴热带一直加热或者一直不加热，这样严重影响到了测量结果的正确性。为此，我们提出了相应的解决方法。

关键词：热控仪表；电伴热装置；微动开关；压力式温度控制器：

引言

火电厂的锅炉每到冬季水汽管极易出现上冻情况，进而影响设备的正常运行，为解决这一问题，铺设电伴热带，令水汽管维持在相对稳定的温度环境中已经成为一项极为重要的工作。然而当前部分火电厂应用的电伴热装置不能完全满足设备正常运转的需要，因此对其进行优化改造成为了一项迫在眉睫的工作。

1概述

对于锅炉汽水取样测点而言，对取样管路敷设电伴热带也便显得尤为重要。电伴热带也因其节能显著、能耗低、可靠性高、没有“跑、冒、滴、漏”现象等优点已广泛应用于电力行业。取样测点管路全部采用的型号为“KRQ2”的铠装伴热带，当铠装伴热带处于带电状态时，温度则会随之持续升高，当温度高于一定值后将会导致取样管内的工质发生汽化现象，进而影响实际测量。因此温度控制器对于铠装伴热带而言必不可少。而彬长电厂采用的是博太科电气生产的STW型温度控制器，该型温度控制器在控制回路中的设计存在一定弊端，会使温度控制器在使用一段时间后发热和失灵，进而导致伴热带长时间加热或是停止加热，严重影响到了汽水取样测点的正常测量。为此我们针对问题做出了一些优化改造。

2存在问题分析原因

2.1从控制回路上分析问题

电伴热装置的控制回路设计有弊端，原有的控制回路中没有实现强电与弱电的有效隔离，使得控制系统不够稳定；没有送往程控的超温报警输出和反馈信号，使得程控无法实时监视各个仪表保护柜的情况；没有完善的超温保护断电机制，使得着火风险不能得到管控。

2.2从设备上分析问题

仪表保护柜内的伴热带都为并联使用，端子排左侧为并联短接线，右侧白线为铠装伴热带的引线。并联越多阻值越小，电流越大通过温度控制器内的金属导体发热量就越多。如果长时间处于高温且会频繁动作的环境，那么对于压力式温度控制器的微动开关就会有热熔和热变形的情况发生，从而导致伴热带一直加热或者一直不加热。

3电伴热装置的改造原理

发电厂所使用的温度控制器属于压力式温度控制器，主要是通过温度调节旋钮与凸轮对相关工作人员所需的温度进行调节，该装置封闭温包内装有“湿饱和蒸汽”，其主要成分为制冷剂硇甲烷或者氟利昂，因为这两种物质均具备较低的沸点，在受热后容易气化膨胀，并且，温包通过毛细管与具备较高弹性的膜盒相连。其工作原理是，最初温度控制器的杠杆一端电触电处于闭合状态，当伴热带开始工作时，温度控制器在感受到温度升高后，温包内的饱和蒸汽将会吸热膨胀，进而导致温包内部的压力增加，并且增加的压力还会通过毛细管传到膜盒中，使得膜盒也随之发生膨胀，推动杠杆克服因弹簧拉力产生的力矩，逆时针转动，并且在温度达到某一数值时断开触点，此时，伴热带断电停止加热;而当温度低于某一数值时，温包内的饱和气体液化收缩，压力降低，杠杆一端的触点闭合，伴热带开始加热。通过这种循环往复的方式，发电厂不仅可以令取样管内的温度维持在一定的范围内，还可以达到节约电力的作用。对发电厂应用的温度控制器回路进行分析可以发现，该装置共有八个并连在一起的伴热带，在长时间的工作过程中，电路的总电流将会不断增大，并且伴热带提供的热量也会急剧增加，若伴热带工作频率较高，那么压力温控器的微动开关发生热熔以及热变形的概率将会大大提升，导致伴热带处于一直加热或者一直不加热的状态，具体来说，若伴热带处于一直加热的状态，那么取样管路内的液体将会大量汽化;若伴热带一直处于停止加热的状态，取样管路内的液体可能会在低温环境下凝结成冰，进而对取样管温度测量造成不利的影响。

3.1电伴热装置改造后的效果

由于伴热带的温度过高或过低都会造成取样管内部压力的变化，进而影响到工作人员对于锅炉汽水管路中工质压力与流量在DCS逻辑中的判断情况，因此，只有保证伴热带温度控制系统工作的稳定性，才能实现机组的正常运行，从而达到提升火力发电厂运营效益的目的。在对火力发电厂热控仪表取样管路电伴热装置进行优化的过程中，相关工作人员主要通过将原有利用温度控制器的微动开关状态，控制伴热带回路的方式，改为利用温度控制器的微动开关，控制交流接触器线圈，并由该交流接触器上的合金触头控制伴热带的通断。同时，为降低火灾发生的可能性，相关工作人员在原有仪表保护柜中的柜内仪表加热控制回路上，加装了一组继电器，对保护柜内的超温风险进行监控，进而达到保障汽水取样系统工作稳定性的目的。在将优化成果投入火电厂运行后，横向对比连续两年间，锅炉发生伴热带缺陷的概率下降了约75%，据统计，当下每次处理费用，由于发电厂共有两台设备，因此每年该发电厂大约可以节省27万元的费用，这种情况的出现，不仅可以保障火力发电厂的正常运营，降低了发电厂维护检修的成本，提升了该厂的生产效益，还提升了用户对电力使用的满意度，在一定程度上为我国电力行业的平稳运行以及稳步发展提供了助力。

4成果实施效果说明

本次成果优化改造，将原有利用温度控制器微动开关的通、断特性来控制高电压大电流的伴热带回路，更换成利用温度控制器微动开关控制一个交流接触器线圈，由交流接触器上耐高电压、大电流、高温和可灭弧的合金触头来控制伴热带的投入与断开；将原有仪表保护柜的柜内加热器控制回路中增加一组继电器，用来监视和控制保护柜内是否超温是否有着火风险，进一步加强了汽水取样系统的稳定性。所以可靠的控制回路才能彻底解决汽水取样管路系统中的不正常测量而导致的误判断与误操作，避免不必要的测量波动影响机组正常的运行。因为伴热带温度过高会汽化取样管内工质，伴热带温度过低会使取样管内工质结冰，而汽化与结冰现象都会造成取样管内的压力变化，进而影响到锅炉汽水管路中工质压力与流量在DCS逻辑中的判断。

结语

增加可靠的交流接触器可以实现控制回路中的弱电与强电的有效隔离，进而可以更加有效的控制仪表保护柜内多根并联的伴热带，提高了电伴热装置的稳定性和汽水取样系统的时效性，加强了机组的平稳运行。增加超温报警继电器完善原有的控制回路，可以有效监视仪表保护柜内的温度，若有超温现象则会立即切断控制电源，避免仪表保护柜着火，阻止恶性事态进一步恶化，并将保护柜常温信号送至程控操作画面，提醒运行人员检查。而且与同类成果相比，本成果中新增的交流接触器与继电器的采购价格较为亲民，所以在改造成本方面具有很大的优势。而且本成果的控制回路设计简单明了，施工安装易于操作，改造操作面较为集中，很大程度上方便了检修人员的改造和施工。而且自本成果投运后，相关的缺陷下降了75%，为彬长公司节省了大量维护与检修费用，使生产效益得到进一步提高。

参考文献

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