余热锅炉２０１３．３ 余热锅炉热控仪表配置、安装及优化 杭州杭锅电气科技有限公司魏海君 摘要 余热锅炉仪表的配置原则上需要满足ＤＣＳ对余热锅炉内各个设备 的控制、报警、监视和保护的基本功能并符合控制回路完整的设计原则，以保 证在某一控制回路失效时不会导致其他控制回路失效，并确保电厂人员及设备的 安全。本文以整个锅炉仪表的配置合理性及安装方式科学性为前提，来讨论余热锅 炉热控仪表两个典型设备（变送器、温度热元件）的配置、安装的各个细节以及成 本的控制。 关键词 余热锅炉 热控仪表配置安装成本 １．余热锅炉热控仪表的配置 产生坏点，导致ＤＣＳ控制器无法进行下一步 余热锅炉仪表一般分为就地和远传两 程序的运算，也就无法进行相应的操作。这种 种。就地仪表，比如压力表、温度计、液位计 情况在重要的调节控制回路是相当危险的， 等，这些仪表基本都安装在现场的测点处，运 因为这些测点往往都是出于保护设备而设置 行人员直接能在仪表表盘上读出该测点的参 的，一旦这些测点的参数值检测不到，控制器 数值。而远传仪表，比如变送器、热电偶、热电 也就无法判断该测点是否在运行正常参数范 阻、差压开关等，这些测点都是需要通过这些 围内，从而无法保证被测设备安全、平稳的运 仪表自带的内部测量单元进行液位、流量、压 行，这样就很容易造成设备的损坏；一旦这 力、温度等信号转换成电信号并通过信号电 些重要的设备出现故障或者损坏，将影响整 缆传送至控制设备的输入模块，从而进行分 个系统的正常运行，继而产生一连串的连锁 析、计算并进行相应设备的操作。由于这些远 反应，给整个电厂造成很大的经济损失。 传仪表本身的质量以及安装过程中产生的 为了使整个系统能够安全、平稳的运行， 问题，往往在这些信号传到ＤＣＳ控制设备的 无论是从保护设备、还是从安全运行的角度 过程中会出现测量不准的情况；或者由于设 来说，都需要在重要的系统或者设备上设置 备的长期运行，可能会产生故障或者失效，这 多个测点来测量同一介质的温度或者压力等 样在ＤＣＳ控制器中就得不到正确的参数值， 参数，这样的配置方式就是冗余配置。一旦冗 余热锅炉２０１３．３ 余中某一个测点产生故障，其它冗余的测点 还能继续测到参数，这样就大大减小了设备 ２．余热锅炉热控仪表的安装形式及优化 余热锅炉热控仪表所测量的介质参数， 通常就是系统设备的压力、温度、流量、液位 等参数。用于测量这些介质参数的通常有变 送器和温度热元件，下面就以最常见的这两 出现故障而使得整个系统被迫停机的可能 性，从而保证了整个系统安全、平稳的运行。 除此之外，如果有些系统或者设备的重 要性没有那么高，从成本和维护角度上来考 种远传仪表的安装形式来优化分析。 虑，在这些系统设备上只要设置单一的测量 ２．１变送器的安装形式及优化 点就可以满足系统正常运行了。即使这些测 锅炉设备所需要检测的大部分是压力、 点出现故障也不会影响整个系统的正常运 流量以及液位等参数，通常会用到变送器，并 行。这样的配置方式既能保证重要设备的安 且按照下图所表示的方式进行配置和安装， 全，又能保证系统的可靠运行，同时也能考虑 详见图１： 整个系统的投入、运行、维护的成本，这样的 配置才是科学合理的，也是经济的。 蝰泰管ｉ薹 图１ 变送器的安装和配置 从图１中我们可以看到，变送器所需要 仪表管路必须通畅，所以还需要设置仪表的 的压力参数都需要从被测介质所在的管道上 疏水排污管路。 开孔，并引出取样导管，然后安装一次阀门， 按照常规的做法，通常将锅炉供货范围 再在一次阀门之后连接仪表导管，然后再连 内的压力、差压变送器等热控远传仪表采用 接变送器。为了保证变送器能测到压力数据， 相对集中布置的方式，即在现场设置仪表保 余热锅炉２０１３．３ 护柜用于安放变送器、压力（差压）开关等 受热面、管道等部件都采用了隔热、保温等措 设备；另外由于锅炉供货商与设计院在划分 施，现场的环境温度能保证不超过环境温度 设计与供货时需要有个界面接口，这样各自 ＋２５℃。另外，用于测量设备参数的这些变送 器本身的防护等级都是在ＩＰ６５以上，即变送 的设计与供货就非常明确、清晰，所以在柜内 通常会设置一个中间接线端子排。所以一直 器的内部测量单元可以完全防止粉尘进入并 以来，设备供应商和设计院的设计、供货分界 且达到用水冲洗无任何伤害的防护程度。上 面也就按照以上的形式一直延续下来了。 述这些原因，我们完全可以将原本安装布置 余热锅炉是利用锅炉以外设备提供的 于仪表保护柜内的变送器改成与就地仪表相 多余热源，来对锅炉内的受热面进行加热，因 同的安装方式，也就是在就地进行安装，现场 为本身不用靠燃烧来使得汽包产生蒸汽，所 的仪表保护柜相应可以取消。 以相比其它形式的锅炉（煤粉锅炉、循环流 所以从优化角度出发，我们可以将变送 化床锅炉）的现场环境要干净、整洁的多，一 器的安装方式和配置进行如下修改，详见图 般也不会有腐蚀这样的情况发生，并且锅炉 ２。 永管道 图２优化后的变送器的安装和配置 图中可以看到，从管道测点处还是用仪 不同的是这种方式只要连接一小段仪表管后 表管引出，直接接一次阀，与前面的配置方式 就直接接仪表管三通，一路接变送器，另外一 余热锅炉２０１３．３ 路接仪表排污管路，这样变送器就安装布置 测点的介质不是蒸汽就是水，而从被测点通 在就地。而本来布置在仪表保护柜内的中间 过仪表管引出一小段距离后在仪表管内都会 接线端子排，我们可以在就地靠近变送器测 变成液体的形式。在锅炉运行时，仪表管内的 点附近设置一个中间接线盒，将锅炉局部区 水是不流动的，这样才能形成压力。如果在北 域内相对布置较近的变送器传送到ＤＣＳ的 方的冬季，室外环境温度往往在零度以下，这 信号通过信号电缆都汇集到这个中间接线 样使得不流动的水很容易就结冰；仪表管内 盒。按照这样的仪表安装配置方式，设备供应 的水一旦结冰，就很难通过仪表管将压力传 商和设计院的设计与供货界面仍然与优化前 递到连接的变送器压力测量单元上，所以变 的风格一致。 送器也就测量不到压力数据。正因为有这种 管路及配置优化后我们从设备供应商的 情况，所以就需要将这段仪表管进行加热处 投入成本和安装单位安装投入成本两部分来 理，也就是称之为仪表伴热。仪表的伴热可以 分析节省的成本。 采用蒸汽伴热和电伴热形式。通常我们按照 （一）从设备供货商角度分析： 简单的电伴热进行设计配置，系统一般就有 首先，由于仪表一次阀与变送器之间的 伴热配电柜、伴热电缆、中间接线盒、终端接 仪表管大大缩短，特别是采用差压方式进行 线盒等设备组成。仪表伴热电源从伴热配电 测量的差压变送器是压力变送器所需仪表管 柜引出，通过伴热电缆敷设于仪表管之上，通 的两倍；而锅炉上测量压力、流量以及液位 过伴热电缆产生的热量来加热仪表管，使仪 的测点很多，所以可以节省相当数量的仪表 表管内的介质不至于在锅炉运行或者停炉后 管。 再启动时而处于结冰状态。一般需要在伴热 其次，变送器一旦安装于就地，原本用 电缆内外敷设保温材料，即起到保温的作用， 来布置变送器的保护柜也可以取消，取而代 又有保护伴热电缆的作用。 之的是价格低并且外形小的中间接线盒，即 如果按照第二种仪表安装配置方式，仪 减少了因为布置这些仪表保护柜所需要的锅 表一次阀与变送器之间的仪表管大大缩短， 炉平台空间，又精简了变送器安装的管路系 这样随之配套的所有仪表伴热设备也就可以 统及附件，从而使得锅炉平台走道通畅很多。 取消了。从成本上分析，可以节省投入伴热设 再者，如果该项目所属的地理环境属于 备的费用。 冬季０摄氏度以下的地区，比如我国的北方 （二）从安装单位角度分析： 地区，如果按照第一种仪表安装形式，锅炉仪 按照第二种仪表安装方式，由于变送器 表管还需要考虑伴热，所以又增加了仪表管 通过缩短仪表连接管，从而取消了仪表保护 伴热这块费用。原因是这样的：余热锅炉被 柜，而且又取消了伴热系统。因此这些原本需 余热锅炉２０１３．３ ２７ 要安装的设备所需要的工作量也就随着设备 的精简和取消而不存在了。 个中间接线盒将信号传送到ＤＣＳ。这样一来， 中间接线盒至ＤＣＳ ＦＯ中间机柜之间的电缆 可以采用一根多对仪表信号电缆，而不是之 ２．２温度热元件的安装形式及优化 前面分析的是变送器连接仪表管路方面 前有几个热元件，就需要有几根热元件信号 电缆分别拉到ＤＣＳ。这种连接方式使安装单 位在敷设这些电缆时减少了工作量，如果这 的设计优化，将在很大程度上实现成本节约。 接下来从温度热元件的安装连接形式来分析 能否优化。 ２．２．１温度热元件的安装形式 一般锅炉温度仪表分为热电偶、热电阻 等远传仪表和就地温度仪表两类。不管是远 传仪表，还是就地仪表，同样是从被测设备上 开测量孔，然后通过带套管的远传和就地仪 表来测量。热电偶／热电阻是一种常规感温元 件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热 电动势或电阻信号，传送到ＤＣＳ。 热电偶本身自带就地接线盒，我们可以 通过热电偶专用的补偿导线直接接至ＤＣＳ Ｉ／ Ｏ中间机柜，这样温度信号就传送到ＤＣＳ。一 般锅炉上这样的温度远传测点很多，这样就 会有多根信号电缆同时接到控制室的情况， 造成热元件电缆数量过多；一旦某个设备出 现故障，由于所有这些电缆都统一敷设在电 缆桥架里，所以如果需要排查电缆，现场过多 的电缆往往给故障排查带来很大难度。 ２．２．２温度热元件安装配置的优化 如果在锅炉就地设置热电偶中间接线 盒，并靠近一部分热元件测点进行就地布置 安装，这样所有附近的热元件都可以通过这 一根多对的仪表电缆中内部有一芯电缆出现 问题，我们只要将备用芯代替这个出现故障 的电缆，这给故障排除工作带来了很大的便 利。 综上所述，变送器和温度热元件等远传 仪表配置、安装形式的优化，从设备供应商角 度来说，通过缩短仪表管的距离、减少温度热 元件信号电缆的数量、取消仪表保护柜及仪 表伴热系统等设备，从而减少了供货的成本。 另一方面从安装单位安装工作量角度来说， 供应商通过供货设备的精简和取消，也就很 大程度上减少了安装投入成本。作为整个电 厂投资的业主方也将会因此节省不小的一块 投入成本。 参考文献 １．电力建设施工及验收技术规范：热 工自动化ＤＬ ５１９０．５－２０１２ ２．ＤＬ／Ｔ５１８２－２００４《火力发电厂热工自 动化就地设备安装、管路、电缆设计技术规 定》
