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【摘 要】浅谈热工仪表在火力发电厂中的应用，分析其故障原因及处理办法，并对测量仪表进行改进和优化整合，有效地提高测量仪表的准确性和降低生产成本。
【关键词】 热工仪表 应用 故障分析 改进 优化
【中图分类号】F407.61【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0156-01
1 前言
当前， 随着高参数、大容量火力发电机组的不断投入，对发电机组的自动化水平和热工仪表测量的可靠性、准确性要求越来越高。热工仪表作为自动化控制系统的重要组成部分，也作为一个基础环节，如果这些环节跟不上，就谈不上自动化控制。因此，如何做好热工仪表的基础工作，成为我们首选的课题。
2 概况
湛江电力有限公司脱硫工程，作为国家《两控区酸雨和二氧化硫污染防治“十五”计划》和广东省蓝天工程计划的重点项目。脱硫工艺位于烟气排放的最尾端，该系统能否正常运行，一方面直接关系到发电机组的安全运行，另一方面也关系到烟气排放环保指标的合格率。因此该工艺应用了DCS控制系统和大量热工仪表，现对原烟气入口温度元件、入口压力变送器等重要设备进行分析，以及对机组侧凝结水电导率仪的改进和蒸汽钠表的优化技术进行分析。
3 脱硫热工仪表
3.1 温度检测部分
脱硫原烟气入口的测量介质比较特殊，含硫成分高，腐蚀性大，测温热电阻的保护套管采用耐腐的316L材质。测温元件共有4支铂电阻，分度号为：Pt100。逻辑保护条件：原烟气入口温度≥165℃的三取二信号与吸收塔出口温度≥70℃的三取二信号时，延时2S，脱硫FGD主保护动作，同时向机组发MFT跳闸指令。
3.2 压力检测部分
原烟气入口压力变送器共有4台（其中：3台到脱硫DCS系统控制用，另1台到机组集控DCS系统监视用），由于原烟气腐蚀性大，变送器材质要求耐酸性腐蚀。逻辑保护条件：原烟气入口压力≥2500Pa的三取二信号或原烟气入口压力≤2500Pa的三取二信号条件满足时，延时120S，脱硫FGD主保护动作，同时向机组发MFT跳闸指令。鉴于压力保护的重要性，为避免取样管堵塞，以及最大限度减少烟气粉尘对变送器测量造成的影响，加装了手动控制的反吹装置。
4 机组凝结水电导率
凝结水电导率是发电厂主要热工仪表的主要检测参数，它反映的是水中电解质的总量，是作为水汽系统中监测水纯度的一个最重要参数。
4.1 测量意义
被测水样经过氢型阳离子交换树脂后，将阳离子去除，水样中仅留下阴离子（如Cl-，SO42-，SiO32-，PO43-，NO3-，HCO32-和F-）和相应的氢离子，而水中的氢氧根离子则与氢离子中和消耗掉，不在电导中反映。因此测量氢电导率可直接反映水中杂质阴离子的总量。我公司凝汽器系统是采用海水冷却方式的，当发现凝结水电导率有上升趋势时，就有钛管泄漏的可能性。因此在线监测凝结水电导率非常有意义。
4.2 影响测量准确度的因素及解决办法
温度变化影响水的电导率，同一水样的电导率随温度升高而增大，为了用电导率比较水的纯度，需要用同一温度下的电导率进行比较，按国标规定，用25℃时的电导率进行比较。实际上被测水温很难控制在25℃，需要将不同温度下测量的电导率进行温度补偿，补偿到25℃的电导率，鉴于温度补偿系数的非线性特点。解决办法：A、选用带有非线性补偿功能的国产数字式DDG-5188工业电导率仪（其原理是：仪表已储存各温度各电导率下的温度系数，电导池内装有温度传感器，仪表根据所测量的电导率和温度，自动选取相应的温度系数，并将温度补偿后的电导率显示在荧幕上以及信号输出，大大减少温度变化产生的误差。）；B、水样恒温水箱的温度控制在25℃±1℃范围内。
4.3 存在问题及解决办法
早期采用的国产指针式DDD-32B型氢电导率仪，测量误差大和回应慢等缺点；配套的不锈钢离子交换柱没有透明度，阳离子交换树脂失效前后颜色不变，没法从颜色变化的角度去判断树脂是否失效了。当树脂失效后，部分其他阳离子穿透交换柱进入测量电极中。由于水汽系统是通过加氨调节pH值的，先穿透交换柱的阳离子主要是铵离子（NH4+），到后来，由于大量的铵离子漏出，水中的铵离子总量远大于阴离子总量，导致水样呈碱性，电导率大大增加。使氢电导率测量结果偏高，此时容易造成水质超标的假象，因此测量的电导率数值变大。如果将水质恶化的电导率数据当成树脂失效的数据对待，就会错过对事故应急处理的第一时间，其结果将威胁到发电机组的安全运行。解决办法：采用了国产数字式DDG-5188工业电导率仪，配套精度为±1%，提高测量精度和回应速度；引进国外ABB公司阳离子交换柱，树脂失效后其颜色会由棕色变为红色，颜色变化明显，通过透明交换柱观察，就会知道树脂失效终点，及时更换树脂再生。从而，排除树脂失效引起的错误信息，提高电导率测量结果的可靠性。
5 仪表测量回路优化技术.
一期水汽监测系统中，采用4台Orion1811EL单通道在线钠表，分别测量#1机过热蒸汽、#1机饱和蒸汽，#2机过热蒸汽、#2机饱和蒸汽的钠离子，存在设备投入数量多、维护生产成本高、日常维护量大的问题。
通过调研他厂成功的做法，认为现有设备可以重新优化组合。经采用S7200一体化PLC及电磁阀控制的优化方案后，实现了对4路水样的自动轮换检测，每5分钟自动切换一路水样，只用1台钠表分析。所有4路水样的分析数据全部集中在人机界面上显示出来，且有历史曲线，方便就地对事故的分析查找，形象直观。远传到DCS系统的钠离子信号由PLC输出。从而，减少了3台钠表，以及减少每年定期更换的测量电极、参比电极等费用开支。从而达到降低生产成本、减少日常维护量的目的。
技术上，考虑水样通道切换时，通道之间残留水样的污染问题以及钠电极的回应时间等，在PLC设置延时读数，根据现场实际情况和工作经验，一般每个通道切换时间为5分钟，PLC读后2分钟的实时数据。
6 结论
凝结水电导率仪改造后，在线监测数据准确、可靠。同时在线钠表优化整合后能有效地降低生产成本，减少维护工作量，值得推广应用。
参考文献
[1] 叶江祺 热工测量和控制仪表的安装（第二版）[m].北京中国电力出版社，1998
[2] 于东国.热工仪表与控制装置部分[m].北京：中国电力出版社，2008
[3] 湛江电力有限公司，化学运行规程，第六版
【关键词】 热工仪表 应用 故障分析 改进 优化
【中图分类号】F407.61【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0156-01
1 前言
当前， 随着高参数、大容量火力发电机组的不断投入，对发电机组的自动化水平和热工仪表测量的可靠性、准确性要求越来越高。热工仪表作为自动化控制系统的重要组成部分，也作为一个基础环节，如果这些环节跟不上，就谈不上自动化控制。因此，如何做好热工仪表的基础工作，成为我们首选的课题。
2 概况
湛江电力有限公司脱硫工程，作为国家《两控区酸雨和二氧化硫污染防治“十五”计划》和广东省蓝天工程计划的重点项目。脱硫工艺位于烟气排放的最尾端，该系统能否正常运行，一方面直接关系到发电机组的安全运行，另一方面也关系到烟气排放环保指标的合格率。因此该工艺应用了DCS控制系统和大量热工仪表，现对原烟气入口温度元件、入口压力变送器等重要设备进行分析，以及对机组侧凝结水电导率仪的改进和蒸汽钠表的优化技术进行分析。
3 脱硫热工仪表
3.1 温度检测部分
脱硫原烟气入口的测量介质比较特殊，含硫成分高，腐蚀性大，测温热电阻的保护套管采用耐腐的316L材质。测温元件共有4支铂电阻，分度号为：Pt100。逻辑保护条件：原烟气入口温度≥165℃的三取二信号与吸收塔出口温度≥70℃的三取二信号时，延时2S，脱硫FGD主保护动作，同时向机组发MFT跳闸指令。
3.2 压力检测部分
原烟气入口压力变送器共有4台（其中：3台到脱硫DCS系统控制用，另1台到机组集控DCS系统监视用），由于原烟气腐蚀性大，变送器材质要求耐酸性腐蚀。逻辑保护条件：原烟气入口压力≥2500Pa的三取二信号或原烟气入口压力≤2500Pa的三取二信号条件满足时，延时120S，脱硫FGD主保护动作，同时向机组发MFT跳闸指令。鉴于压力保护的重要性，为避免取样管堵塞，以及最大限度减少烟气粉尘对变送器测量造成的影响，加装了手动控制的反吹装置。
4 机组凝结水电导率
凝结水电导率是发电厂主要热工仪表的主要检测参数，它反映的是水中电解质的总量，是作为水汽系统中监测水纯度的一个最重要参数。
4.1 测量意义
被测水样经过氢型阳离子交换树脂后，将阳离子去除，水样中仅留下阴离子（如Cl-，SO42-，SiO32-，PO43-，NO3-，HCO32-和F-）和相应的氢离子，而水中的氢氧根离子则与氢离子中和消耗掉，不在电导中反映。因此测量氢电导率可直接反映水中杂质阴离子的总量。我公司凝汽器系统是采用海水冷却方式的，当发现凝结水电导率有上升趋势时，就有钛管泄漏的可能性。因此在线监测凝结水电导率非常有意义。
4.2 影响测量准确度的因素及解决办法
温度变化影响水的电导率，同一水样的电导率随温度升高而增大，为了用电导率比较水的纯度，需要用同一温度下的电导率进行比较，按国标规定，用25℃时的电导率进行比较。实际上被测水温很难控制在25℃，需要将不同温度下测量的电导率进行温度补偿，补偿到25℃的电导率，鉴于温度补偿系数的非线性特点。解决办法：A、选用带有非线性补偿功能的国产数字式DDG-5188工业电导率仪（其原理是：仪表已储存各温度各电导率下的温度系数，电导池内装有温度传感器，仪表根据所测量的电导率和温度，自动选取相应的温度系数，并将温度补偿后的电导率显示在荧幕上以及信号输出，大大减少温度变化产生的误差。）；B、水样恒温水箱的温度控制在25℃±1℃范围内。
4.3 存在问题及解决办法
早期采用的国产指针式DDD-32B型氢电导率仪，测量误差大和回应慢等缺点；配套的不锈钢离子交换柱没有透明度，阳离子交换树脂失效前后颜色不变，没法从颜色变化的角度去判断树脂是否失效了。当树脂失效后，部分其他阳离子穿透交换柱进入测量电极中。由于水汽系统是通过加氨调节pH值的，先穿透交换柱的阳离子主要是铵离子（NH4+），到后来，由于大量的铵离子漏出，水中的铵离子总量远大于阴离子总量，导致水样呈碱性，电导率大大增加。使氢电导率测量结果偏高，此时容易造成水质超标的假象，因此测量的电导率数值变大。如果将水质恶化的电导率数据当成树脂失效的数据对待，就会错过对事故应急处理的第一时间，其结果将威胁到发电机组的安全运行。解决办法：采用了国产数字式DDG-5188工业电导率仪，配套精度为±1%，提高测量精度和回应速度；引进国外ABB公司阳离子交换柱，树脂失效后其颜色会由棕色变为红色，颜色变化明显，通过透明交换柱观察，就会知道树脂失效终点，及时更换树脂再生。从而，排除树脂失效引起的错误信息，提高电导率测量结果的可靠性。
5 仪表测量回路优化技术.
一期水汽监测系统中，采用4台Orion1811EL单通道在线钠表，分别测量#1机过热蒸汽、#1机饱和蒸汽，#2机过热蒸汽、#2机饱和蒸汽的钠离子，存在设备投入数量多、维护生产成本高、日常维护量大的问题。
通过调研他厂成功的做法，认为现有设备可以重新优化组合。经采用S7200一体化PLC及电磁阀控制的优化方案后，实现了对4路水样的自动轮换检测，每5分钟自动切换一路水样，只用1台钠表分析。所有4路水样的分析数据全部集中在人机界面上显示出来，且有历史曲线，方便就地对事故的分析查找，形象直观。远传到DCS系统的钠离子信号由PLC输出。从而，减少了3台钠表，以及减少每年定期更换的测量电极、参比电极等费用开支。从而达到降低生产成本、减少日常维护量的目的。
技术上，考虑水样通道切换时，通道之间残留水样的污染问题以及钠电极的回应时间等，在PLC设置延时读数，根据现场实际情况和工作经验，一般每个通道切换时间为5分钟，PLC读后2分钟的实时数据。
6 结论
凝结水电导率仪改造后，在线监测数据准确、可靠。同时在线钠表优化整合后能有效地降低生产成本，减少维护工作量，值得推广应用。
参考文献
[1] 叶江祺 热工测量和控制仪表的安装（第二版）[m].北京中国电力出版社，1998
[2] 于东国.热工仪表与控制装置部分[m].北京：中国电力出版社，2008
[3] 湛江电力有限公司，化学运行规程，第六版