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多功能溫度巡檢和控制裝置在電廠鍋爐房消防系統(tǒng)中的應用 |電氣
發(fā)布日期：2016-08-01 07:54:13
提 要 分析了三菱機組鍋爐房的消防系統(tǒng)存在的問題，提出了改進措施。通過將多功能溫度巡檢和控制裝置應用到消防管道蒸汽伴熱系統(tǒng)，解決了冬季消防管道內(nèi)水溫自動控制問題。
關鍵詞 消防系統(tǒng)蒸汽伴熱溫度控制
0引言
河津發(fā)電廠一期工程2×350 M W機組全套引進日本三菱公司機組.其鍋爐房采用露天布置方式，高度為63. 5 m。鍋爐房的消防系統(tǒng)采用承壓式水消防系統(tǒng)，系統(tǒng)正常壓力維持在0，8 MPa。在鍋爐房的底部設計有一個消防水環(huán)型聯(lián)箱，在鍋爐房的四個角設計有一根自下而上的DN 150消防供水管道。按照鍋爐房檢修平臺高度的不同，在每層檢修平臺上分別接出7個DN 65的消火栓。根據(jù)冬季當?shù)仄骄鶜鉁貫椋?0~－20℃的氣候特征，三菱公司在鍋爐房的消防管道上設計了雙回路蒸汽伴熱系統(tǒng)，在消防管道外部采用巖棉和鋁皮保溫。消防管道伴熱蒸汽取自機組低溫輔汽母管，蒸汽參數(shù)為P= 0， 6 MPa， T=150℃。自從2000年1# ,2#機組相繼投產(chǎn)后，由于鍋爐房的消防系統(tǒng)在設計上存在不足之處，造成消防系統(tǒng)管道頻繁發(fā)生泄漏故障，嚴重影響了該系統(tǒng)的正常運行。作者通過對原有消防系統(tǒng)存在的問題進行分析和研究，提出了相應改進措施。其中自行開發(fā)出的多通道溫度巡檢和控制裝置，成功地解決了鍋爐房的消防管道蒸汽伴熱溫度自動控制問題，并取得了良好的運行效果。
1原有消防系統(tǒng)存在的問題
由三菱公司設計的鍋爐房消防系統(tǒng)主要存在以下問題:①鍋爐房的消防系統(tǒng)管道上隔離閥門數(shù)量少，造成消防系統(tǒng)遇有檢修工作時，需要進行大范圍隔離放水工作，既延長了檢修時間，又不利防火安全;②按照我國的消防設計規(guī)范要求，鍋爐房的消防管道均采用法蘭連接，法蘭接合而的橡膠密封圈容易老化失效，引起法蘭接合而的泄漏故障;③消防系統(tǒng)管道上沒有設計U型膨脹彎和彈性支吊架，造成冬季消防管道伴熱系統(tǒng)投入運行時管道無法自由膨脹，曾多次造成管道彎頭焊縫破裂泄漏故障;④消防管道的伴熱蒸汽采用手動控制，由于伴熱蒸汽溫度過高，消防管道內(nèi)的水溫又無法進行監(jiān)測，給運行人員操作帶來很大困難。蒸汽伴熱系統(tǒng)運行時間過長會將消防管道內(nèi)的水溫加熱到80~90℃;退出時間過長又會使消防管道出現(xiàn)凍裂泄漏故障。由于存在上述問題鍋爐房的消防系統(tǒng)在冬季一直無法正常運行，嚴重影響了消防安全工作，同時又加大了檢修人員的檢修和維護工作量。
2技術改造措施
針對鍋爐房的消防系統(tǒng)存在的問題，主要采用了以下技術改造措施:①在1#,2#鍋爐房的消防供水母管和鍋爐房四個角的消防供水立管上分別加裝了隔離閥門，使1#,2#鍋爐的消防系統(tǒng)成為單元制設計，減少了檢修工作中的系統(tǒng)隔離操作和放水時間;②將消防管道法蘭接合而之間的橡膠墊更換為鋼絲纏繞墊，提高法蘭接合而的密封度和可靠性;③分別在1#,2#鍋爐房消防供水母管上加裝了4個U型膨脹彎，在鍋爐房的每根消防供水立管上加裝了2個U型膨脹彎，用以吸收消防管道熱脹冷縮引起的應力變化;④自行開發(fā)了一套適用」幾消防管道蒸汽伴熱溫度控制的多功能溫度巡檢和控制裝置，實現(xiàn)了對消防管道內(nèi)的水溫自動檢測和控制功能，使鍋爐房的消防系統(tǒng)在冬季運行時水溫保持在10~40℃之間。該項技術改造措施為解決北方地區(qū)電廠鍋爐房消防系統(tǒng)不能正常運行的問題提供了成功的經(jīng)驗。下面重點介紹多通道溫度巡檢和控制裝置的工作原理和使用效果。
3多通道溫度巡檢和控制裝置
3. 1工作原理
根據(jù)電廠鍋爐房的消防系統(tǒng)運行要求，在冬季只要使消防管道內(nèi)的水溫不低于5℃，就能保證整個消防系統(tǒng)的正常運行。由于電廠鍋爐房一般屬于室外露人布置，消防管道內(nèi)的水溫在冬季受不同風向的影響較大，不可能使整個消防系統(tǒng)的水溫保持恒定，只能將其溫度控制在合理的范圍內(nèi)。根據(jù)上述特點，在鍋爐房四個角的每根消防供水立管上加裝了兩個熱電藕測點和兩塊就地溫度表，用于監(jiān)測每根消防管道內(nèi)的水溫變化。熱電藕和就地溫度表分別安裝在12. 5 m和47 m位置，方便巡檢和維修工作。在鍋爐房的消防管道伴熱蒸汽手動關斷門后加裝了一個電動關斷門，用于自動開啟和切斷消防管道的伴熱蒸汽。在鍋爐房47 m平臺加裝了一根DN 50的消防水環(huán)型聯(lián)絡管道，應用熱量平衡和微循環(huán)原理降低每根消防供水立管由于安裝位置不同和受風向影響而產(chǎn)生的溫差。在1#鍋爐房的12.5m檢修平臺安裝了一套多功能溫度自動巡檢和控制裝置，自動巡檢和控制鍋爐房的消防管道內(nèi)水溫。根據(jù)河津發(fā)電廠的多功能溫度自動巡檢和控制裝置實際使用效果，為減少溫度信號傳輸過程中導線電阻對測量信號的影響，木裝置的最大服務半徑應不超過500m。當某個測點溫度達到5℃時，多功能溫度自動巡檢和控制裝置發(fā)出控制指令，自動開啟消防管道伴熱蒸汽電動關斷門，消防管道蒸汽伴熱系統(tǒng)投入運行，開始提高消防管道內(nèi)的水溫;當某個測點的溫度達到45℃時,多功能溫度自動巡檢和控制裝置發(fā)出控制指令,關閉消防管道伴熱蒸汽電動關斷門,消防管道蒸汽伴熱系統(tǒng)退出運行,消防管道內(nèi)的消防水進入保溫和熱量微循環(huán)階段。當某個測點溫度低于5℃或高于45℃時,多功能溫度自動巡檢和控制裝置將會發(fā)出報警信號,提醒運行人員采取相應的處理措施。圖1為多功能溫度自動巡檢和控制裝置的工作原理。
3.2 運行效果
通過兩年來的運行實踐表明，該裝置運行穩(wěn)定，檢測和控制功能可靠，大大減少了運行人員的操作，取得了良好的實際運行效果。根據(jù)鍋爐房的消防系統(tǒng)運行記錄結果，冬季消防管道蒸汽伴熱系統(tǒng)每人平均投入2~4次，每次投入時間為2.5~3.5 h，整個鍋爐房的消防管道內(nèi)水溫一般保持在5~45℃之間，沒有發(fā)生管道凍裂或熱膨脹泄漏故障，顯著減輕了鍋爐房的消防系統(tǒng)檢修和維護工作量。
3. 3在調(diào)試中遇到的問題及改進建議
由于本次改造工作沒有對原有消防系統(tǒng)進行過大的改動，我們在調(diào)試多功能溫度自動巡檢和控制裝置時遇到以下主要問題。
(1)由于鍋爐房四個角的每根消防供水立管所處位置不同，冬季遇大風天氣時，造成迎風側(cè)管道內(nèi)水溫與背風側(cè)管道內(nèi)水溫差異很大。據(jù)現(xiàn)場調(diào)試記錄，最大溫差曾經(jīng)出現(xiàn)超過40℃的現(xiàn)象，造成多功能溫度自動巡檢和控制裝置無法正常進行溫度調(diào)節(jié)和控制，不斷地交替發(fā)出伴熱蒸汽電動關斷門開啟和關閉命令。通過對消防管道的伴熱系統(tǒng)進行認真分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生上述問題的原因除了消防管道安裝位置不同造成的影響外，伴熱蒸汽的走向和管徑不同是造成水溫偏差過大的主要原因，需進一步對伴熱系統(tǒng)進行改造才能徹底解決溫差過大的問題。在對消防管道伴熱系統(tǒng)進行改造前，為了保證多功能溫度自動巡檢和控制裝置的正常運行，在這種工況下運行人員需要手動調(diào)節(jié)某個區(qū)域的伴熱蒸汽隔離閥門開度，通過控制不同區(qū)域的伴熱蒸汽流量將消防管道內(nèi)的水溫偏差減低到30~35℃范圍內(nèi)。
( 2)考慮到運行人員監(jiān)視方便，木次改造將1#,2#鍋爐房的2臺多功能溫度自動巡檢和控制裝置全部安裝在1#鍋爐的12. 5 m檢修平臺。由于從控制盤到2#鍋爐房部分測l從的距離較長，溫度傳輸回路的導線電阻超過5?，造成上述測l從產(chǎn)生過大的溫度測量誤差。根據(jù)理論計算，每千米lmm2銅芯導線的電阻值約為1. 7?，木次改造中2#鍋爐房有2個溫度點從到多功能溫度自動巡檢和控制裝置的距離為400 m左右.其電阻值約為6. 8 ?.該值超出金屬鉑電阻熱電藕正常工作的允許范圍5 ?。對上述測點采用電橋電阻平衡技術進行處理.基本消除了溫度測量誤差。具體平衡方法見圖2。按照溫度測量回路電阻平衡原理:R 14= R 24= R 35= R c+ R u?=5 ?士0. 01 ?。
( 3)溫度信號傳輸回路中的屏蔽效果好壞直接影響到溫度測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于1#,2#鍋爐房的消防管道溫度信號輸送電纜附近同時布放著各種用途的電纜，回路屏蔽不好就會造成溫度測量信號不穩(wěn)定。在調(diào)試中多次遇到不明原因的溫度變化，經(jīng)過全而技術分析和系統(tǒng)測量工作，最后發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生問題的原因為部分溫度信號傳輸回路屏蔽接地不佳，改善屏蔽接地方式后溫度信號自動恢復正常。
4結語
目前，國內(nèi)300 M W以上機組的鍋爐房大都采用室外露人布置方式。在北方地區(qū)由于氣候原因，鍋爐房消防管道在設計時除了需要采用巖棉和鋁皮保溫外，還需要加裝蒸汽伴熱系統(tǒng)。由于蒸汽伴熱系統(tǒng)溫度不便監(jiān)測和控制，運行人員操作困難大等原因，許多電廠在冬季只好采取隔離鍋爐房消防系統(tǒng)的措施，給鍋爐房的消防安全留下隱患。河津發(fā)電廠在鍋爐房的消防系統(tǒng)技術改造經(jīng)驗無疑會為新建機組的消防系統(tǒng)設計和運行機組的技術改造工作提供有益的借鑒。
關鍵詞 消防系統(tǒng)蒸汽伴熱溫度控制
0引言
河津發(fā)電廠一期工程2×350 M W機組全套引進日本三菱公司機組.其鍋爐房采用露天布置方式，高度為63. 5 m。鍋爐房的消防系統(tǒng)采用承壓式水消防系統(tǒng)，系統(tǒng)正常壓力維持在0，8 MPa。在鍋爐房的底部設計有一個消防水環(huán)型聯(lián)箱，在鍋爐房的四個角設計有一根自下而上的DN 150消防供水管道。按照鍋爐房檢修平臺高度的不同，在每層檢修平臺上分別接出7個DN 65的消火栓。根據(jù)冬季當?shù)仄骄鶜鉁貫椋?0~－20℃的氣候特征，三菱公司在鍋爐房的消防管道上設計了雙回路蒸汽伴熱系統(tǒng)，在消防管道外部采用巖棉和鋁皮保溫。消防管道伴熱蒸汽取自機組低溫輔汽母管，蒸汽參數(shù)為P= 0， 6 MPa， T=150℃。自從2000年1# ,2#機組相繼投產(chǎn)后，由于鍋爐房的消防系統(tǒng)在設計上存在不足之處，造成消防系統(tǒng)管道頻繁發(fā)生泄漏故障，嚴重影響了該系統(tǒng)的正常運行。作者通過對原有消防系統(tǒng)存在的問題進行分析和研究，提出了相應改進措施。其中自行開發(fā)出的多通道溫度巡檢和控制裝置，成功地解決了鍋爐房的消防管道蒸汽伴熱溫度自動控制問題，并取得了良好的運行效果。
1原有消防系統(tǒng)存在的問題
由三菱公司設計的鍋爐房消防系統(tǒng)主要存在以下問題:①鍋爐房的消防系統(tǒng)管道上隔離閥門數(shù)量少，造成消防系統(tǒng)遇有檢修工作時，需要進行大范圍隔離放水工作，既延長了檢修時間，又不利防火安全;②按照我國的消防設計規(guī)范要求，鍋爐房的消防管道均采用法蘭連接，法蘭接合而的橡膠密封圈容易老化失效，引起法蘭接合而的泄漏故障;③消防系統(tǒng)管道上沒有設計U型膨脹彎和彈性支吊架，造成冬季消防管道伴熱系統(tǒng)投入運行時管道無法自由膨脹，曾多次造成管道彎頭焊縫破裂泄漏故障;④消防管道的伴熱蒸汽采用手動控制，由于伴熱蒸汽溫度過高，消防管道內(nèi)的水溫又無法進行監(jiān)測，給運行人員操作帶來很大困難。蒸汽伴熱系統(tǒng)運行時間過長會將消防管道內(nèi)的水溫加熱到80~90℃;退出時間過長又會使消防管道出現(xiàn)凍裂泄漏故障。由于存在上述問題鍋爐房的消防系統(tǒng)在冬季一直無法正常運行，嚴重影響了消防安全工作，同時又加大了檢修人員的檢修和維護工作量。
2技術改造措施
針對鍋爐房的消防系統(tǒng)存在的問題，主要采用了以下技術改造措施:①在1#,2#鍋爐房的消防供水母管和鍋爐房四個角的消防供水立管上分別加裝了隔離閥門，使1#,2#鍋爐的消防系統(tǒng)成為單元制設計，減少了檢修工作中的系統(tǒng)隔離操作和放水時間;②將消防管道法蘭接合而之間的橡膠墊更換為鋼絲纏繞墊，提高法蘭接合而的密封度和可靠性;③分別在1#,2#鍋爐房消防供水母管上加裝了4個U型膨脹彎，在鍋爐房的每根消防供水立管上加裝了2個U型膨脹彎，用以吸收消防管道熱脹冷縮引起的應力變化;④自行開發(fā)了一套適用」幾消防管道蒸汽伴熱溫度控制的多功能溫度巡檢和控制裝置，實現(xiàn)了對消防管道內(nèi)的水溫自動檢測和控制功能，使鍋爐房的消防系統(tǒng)在冬季運行時水溫保持在10~40℃之間。該項技術改造措施為解決北方地區(qū)電廠鍋爐房消防系統(tǒng)不能正常運行的問題提供了成功的經(jīng)驗。下面重點介紹多通道溫度巡檢和控制裝置的工作原理和使用效果。
3多通道溫度巡檢和控制裝置
3. 1工作原理
根據(jù)電廠鍋爐房的消防系統(tǒng)運行要求，在冬季只要使消防管道內(nèi)的水溫不低于5℃，就能保證整個消防系統(tǒng)的正常運行。由于電廠鍋爐房一般屬于室外露人布置，消防管道內(nèi)的水溫在冬季受不同風向的影響較大，不可能使整個消防系統(tǒng)的水溫保持恒定，只能將其溫度控制在合理的范圍內(nèi)。根據(jù)上述特點，在鍋爐房四個角的每根消防供水立管上加裝了兩個熱電藕測點和兩塊就地溫度表，用于監(jiān)測每根消防管道內(nèi)的水溫變化。熱電藕和就地溫度表分別安裝在12. 5 m和47 m位置，方便巡檢和維修工作。在鍋爐房的消防管道伴熱蒸汽手動關斷門后加裝了一個電動關斷門，用于自動開啟和切斷消防管道的伴熱蒸汽。在鍋爐房47 m平臺加裝了一根DN 50的消防水環(huán)型聯(lián)絡管道，應用熱量平衡和微循環(huán)原理降低每根消防供水立管由于安裝位置不同和受風向影響而產(chǎn)生的溫差。在1#鍋爐房的12.5m檢修平臺安裝了一套多功能溫度自動巡檢和控制裝置，自動巡檢和控制鍋爐房的消防管道內(nèi)水溫。根據(jù)河津發(fā)電廠的多功能溫度自動巡檢和控制裝置實際使用效果，為減少溫度信號傳輸過程中導線電阻對測量信號的影響，木裝置的最大服務半徑應不超過500m。當某個測點溫度達到5℃時，多功能溫度自動巡檢和控制裝置發(fā)出控制指令，自動開啟消防管道伴熱蒸汽電動關斷門，消防管道蒸汽伴熱系統(tǒng)投入運行，開始提高消防管道內(nèi)的水溫;當某個測點的溫度達到45℃時,多功能溫度自動巡檢和控制裝置發(fā)出控制指令,關閉消防管道伴熱蒸汽電動關斷門,消防管道蒸汽伴熱系統(tǒng)退出運行,消防管道內(nèi)的消防水進入保溫和熱量微循環(huán)階段。當某個測點溫度低于5℃或高于45℃時,多功能溫度自動巡檢和控制裝置將會發(fā)出報警信號,提醒運行人員采取相應的處理措施。圖1為多功能溫度自動巡檢和控制裝置的工作原理。
3.2 運行效果
通過兩年來的運行實踐表明，該裝置運行穩(wěn)定，檢測和控制功能可靠，大大減少了運行人員的操作，取得了良好的實際運行效果。根據(jù)鍋爐房的消防系統(tǒng)運行記錄結果，冬季消防管道蒸汽伴熱系統(tǒng)每人平均投入2~4次，每次投入時間為2.5~3.5 h，整個鍋爐房的消防管道內(nèi)水溫一般保持在5~45℃之間，沒有發(fā)生管道凍裂或熱膨脹泄漏故障，顯著減輕了鍋爐房的消防系統(tǒng)檢修和維護工作量。
3. 3在調(diào)試中遇到的問題及改進建議
由于本次改造工作沒有對原有消防系統(tǒng)進行過大的改動，我們在調(diào)試多功能溫度自動巡檢和控制裝置時遇到以下主要問題。
(1)由于鍋爐房四個角的每根消防供水立管所處位置不同，冬季遇大風天氣時，造成迎風側(cè)管道內(nèi)水溫與背風側(cè)管道內(nèi)水溫差異很大。據(jù)現(xiàn)場調(diào)試記錄，最大溫差曾經(jīng)出現(xiàn)超過40℃的現(xiàn)象，造成多功能溫度自動巡檢和控制裝置無法正常進行溫度調(diào)節(jié)和控制，不斷地交替發(fā)出伴熱蒸汽電動關斷門開啟和關閉命令。通過對消防管道的伴熱系統(tǒng)進行認真分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生上述問題的原因除了消防管道安裝位置不同造成的影響外，伴熱蒸汽的走向和管徑不同是造成水溫偏差過大的主要原因，需進一步對伴熱系統(tǒng)進行改造才能徹底解決溫差過大的問題。在對消防管道伴熱系統(tǒng)進行改造前，為了保證多功能溫度自動巡檢和控制裝置的正常運行，在這種工況下運行人員需要手動調(diào)節(jié)某個區(qū)域的伴熱蒸汽隔離閥門開度，通過控制不同區(qū)域的伴熱蒸汽流量將消防管道內(nèi)的水溫偏差減低到30~35℃范圍內(nèi)。
( 2)考慮到運行人員監(jiān)視方便，木次改造將1#,2#鍋爐房的2臺多功能溫度自動巡檢和控制裝置全部安裝在1#鍋爐的12. 5 m檢修平臺。由于從控制盤到2#鍋爐房部分測l從的距離較長，溫度傳輸回路的導線電阻超過5?，造成上述測l從產(chǎn)生過大的溫度測量誤差。根據(jù)理論計算，每千米lmm2銅芯導線的電阻值約為1. 7?，木次改造中2#鍋爐房有2個溫度點從到多功能溫度自動巡檢和控制裝置的距離為400 m左右.其電阻值約為6. 8 ?.該值超出金屬鉑電阻熱電藕正常工作的允許范圍5 ?。對上述測點采用電橋電阻平衡技術進行處理.基本消除了溫度測量誤差。具體平衡方法見圖2。按照溫度測量回路電阻平衡原理:R 14= R 24= R 35= R c+ R u?=5 ?士0. 01 ?。
( 3)溫度信號傳輸回路中的屏蔽效果好壞直接影響到溫度測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于1#,2#鍋爐房的消防管道溫度信號輸送電纜附近同時布放著各種用途的電纜，回路屏蔽不好就會造成溫度測量信號不穩(wěn)定。在調(diào)試中多次遇到不明原因的溫度變化，經(jīng)過全而技術分析和系統(tǒng)測量工作，最后發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生問題的原因為部分溫度信號傳輸回路屏蔽接地不佳，改善屏蔽接地方式后溫度信號自動恢復正常。
4結語
目前，國內(nèi)300 M W以上機組的鍋爐房大都采用室外露人布置方式。在北方地區(qū)由于氣候原因，鍋爐房消防管道在設計時除了需要采用巖棉和鋁皮保溫外，還需要加裝蒸汽伴熱系統(tǒng)。由于蒸汽伴熱系統(tǒng)溫度不便監(jiān)測和控制，運行人員操作困難大等原因，許多電廠在冬季只好采取隔離鍋爐房消防系統(tǒng)的措施，給鍋爐房的消防安全留下隱患。河津發(fā)電廠在鍋爐房的消防系統(tǒng)技術改造經(jīng)驗無疑會為新建機組的消防系統(tǒng)設計和運行機組的技術改造工作提供有益的借鑒。
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