多功能温度巡检和控制装置在电厂锅炉房消防系统中的应用

提 要 分析了三菱机组锅炉房的消防系统存在的问题，提出了改进措施。通过将多功能温度巡检和控制装置应用到消防管道蒸汽伴热系统，解决了冬季消防管道内水温自动控制问题。
关键词 消防系统蒸汽伴热温度控制
0引言
河津发电厂一期工程2×350 M W机组全套引进日本三菱公司机组.其锅炉房采用露天布置方式，高度为63. 5 m。锅炉房的消防系统采用承压式水消防系统，系统正常压力维持在0，8 MPa。在锅炉房的底部设计有一个消防水环型联箱，在锅炉房的四个角设计有一根自下而上的DN 150消防供水管道。按照锅炉房检修平台高度的不同，在每层检修平台上分别接出7个DN 65的消火栓。根据冬季当地平均气温为－10~－20℃的气候特征，三菱公司在锅炉房的消防管道上设计了双回路蒸汽伴热系统，在消防管道外部采用岩棉和铝皮保温。消防管道伴热蒸汽取自机组低温辅汽母管，蒸汽参数为P= 0， 6 MPa， T=150℃。自从2000年1# ,2#机组相继投产后，由于锅炉房的消防系统在设计上存在不足之处，造成消防系统管道频繁发生泄漏故障，严重影响了该系统的正常运行。作者通过对原有消防系统存在的问题进行分析和研究，提出了相应改进措施。其中自行开发出的多通道温度巡检和控制装置，成功地解决了锅炉房的消防管道蒸汽伴热温度自动控制问题，并取得了良好的运行效果。
1原有消防系统存在的问题
由三菱公司设计的锅炉房消防系统主要存在以下问题:①锅炉房的消防系统管道上隔离阀门数量少，造成消防系统遇有检修工作时，需要进行大范围隔离放水工作，既延长了检修时间，又不利防火安全;②按照我国的消防设计规范要求，锅炉房的消防管道均采用法兰连接，法兰接合而的橡胶密封圈容易老化失效，引起法兰接合而的泄漏故障;③消防系统管道上没有设计U型膨胀弯和弹性支吊架，造成冬季消防管道伴热系统投入运行时管道无法自由膨胀，曾多次造成管道弯头焊缝破裂泄漏故障;④消防管道的伴热蒸汽采用手动控制，由于伴热蒸汽温度过高，消防管道内的水温又无法进行监测，给运行人员操作带来很大困难。蒸汽伴热系统运行时间过长会将消防管道内的水温加热到80~90℃;退出时间过长又会使消防管道出现冻裂泄漏故障。由于存在上述问题锅炉房的消防系统在冬季一直无法正常运行，严重影响了消防安全工作，同时又加大了检修人员的检修和维护工作量。
2技术改造措施
针对锅炉房的消防系统存在的问题，主要采用了以下技术改造措施:①在1#,2#锅炉房的消防供水母管和锅炉房四个角的消防供水立管上分别加装了隔离阀门，使1#,2#锅炉的消防系统成为单元制设计，减少了检修工作中的系统隔离操作和放水时间;②将消防管道法兰接合而之间的橡胶垫更换为钢丝缠绕垫，提高法兰接合而的密封度和可靠性;③分别在1#,2#锅炉房消防供水母管上加装了4个U型膨胀弯，在锅炉房的每根消防供水立管上加装了2个U型膨胀弯，用以吸收消防管道热胀冷缩引起的应力变化;④自行开发了一套适用」几消防管道蒸汽伴热温度控制的多功能温度巡检和控制装置，实现了对消防管道内的水温自动检测和控制功能，使锅炉房的消防系统在冬季运行时水温保持在10~40℃之间。该项技术改造措施为解决北方地区电厂锅炉房消防系统不能正常运行的问题提供了成功的经验。下面重点介绍多通道温度巡检和控制装置的工作原理和使用效果。
3多通道温度巡检和控制装置
3. 1工作原理
根据电厂锅炉房的消防系统运行要求，在冬季只要使消防管道内的水温不低于5℃，就能保证整个消防系统的正常运行。由于电厂锅炉房一般属于室外露人布置，消防管道内的水温在冬季受不同风向的影响较大，不可能使整个消防系统的水温保持恒定，只能将其温度控制在合理的范围内。根据上述特点，在锅炉房四个角的每根消防供水立管上加装了两个热电藕测点和两块就地温度表，用于监测每根消防管道内的水温变化。热电藕和就地温度表分别安装在12. 5 m和47 m位置，方便巡检和维修工作。在锅炉房的消防管道伴热蒸汽手动关断门后加装了一个电动关断门，用于自动开启和切断消防管道的伴热蒸汽。在锅炉房47 m平台加装了一根DN 50的消防水环型联络管道，应用热量平衡和微循环原理降低每根消防供水立管由于安装位置不同和受风向影响而产生的温差。在1#锅炉房的12.5m检修平台安装了一套多功能温度自动巡检和控制装置，自动巡检和控制锅炉房的消防管道内水温。根据河津发电厂的多功能温度自动巡检和控制装置实际使用效果，为减少温度信号传输过程中导线电阻对测量信号的影响，木装置的最大服务半径应不超过500m。当某个测点温度达到5℃时，多功能温度自动巡检和控制装置发出控制指令，自动开启消防管道伴热蒸汽电动关断门，消防管道蒸汽伴热系统投入运行，开始提高消防管道内的水温;当某个测点的温度达到45℃时,多功能温度自动巡检和控制装置发出控制指令,关闭消防管道伴热蒸汽电动关断门,消防管道蒸汽伴热系统退出运行,消防管道内的消防水进入保温和热量微循环阶段。当某个测点温度低于5℃或高于45℃时,多功能温度自动巡检和控制装置将会发出报警信号,提醒运行人员采取相应的处理措施。图1为多功能温度自动巡检和控制装置的工作原理。
3.2 运行效果
通过两年来的运行实践表明，该装置运行稳定，检测和控制功能可靠，大大减少了运行人员的操作，取得了良好的实际运行效果。根据锅炉房的消防系统运行记录结果，冬季消防管道蒸汽伴热系统每人平均投入2~4次，每次投入时间为2.5~3.5 h，整个锅炉房的消防管道内水温一般保持在5~45℃之间，没有发生管道冻裂或热膨胀泄漏故障，显著减轻了锅炉房的消防系统检修和维护工作量。
3. 3在调试中遇到的问题及改进建议
由于本次改造工作没有对原有消防系统进行过大的改动，我们在调试多功能温度自动巡检和控制装置时遇到以下主要问题。
(1)由于锅炉房四个角的每根消防供水立管所处位置不同，冬季遇大风天气时，造成迎风侧管道内水温与背风侧管道内水温差异很大。据现场调试记录，最大温差曾经出现超过40℃的现象，造成多功能温度自动巡检和控制装置无法正常进行温度调节和控制，不断地交替发出伴热蒸汽电动关断门开启和关闭命令。通过对消防管道的伴热系统进行认真分析，发现产生上述问题的原因除了消防管道安装位置不同造成的影响外，伴热蒸汽的走向和管径不同是造成水温偏差过大的主要原因，需进一步对伴热系统进行改造才能彻底解决温差过大的问题。在对消防管道伴热系统进行改造前，为了保证多功能温度自动巡检和控制装置的正常运行，在这种工况下运行人员需要手动调节某个区域的伴热蒸汽隔离阀门开度，通过控制不同区域的伴热蒸汽流量将消防管道内的水温偏差减低到30~35℃范围内。
( 2)考虑到运行人员监视方便，木次改造将1#,2#锅炉房的2台多功能温度自动巡检和控制装置全部安装在1#锅炉的12. 5 m检修平台。由于从控制盘到2#锅炉房部分测l从的距离较长，温度传输回路的导线电阻超过5Ω，造成上述测l从产生过大的温度测量误差。根据理论计算，每千米lmm2铜芯导线的电阻值约为1. 7Ω，木次改造中2#锅炉房有2个温度点从到多功能温度自动巡检和控制装置的距离为400 m左右.其电阻值约为6. 8 Ω.该值超出金属铂电阻热电藕正常工作的允许范围5 Ω。对上述测点采用电桥电阻平衡技术进行处理.基本消除了温度测量误差。具体平衡方法见图2。按照温度测量回路电阻平衡原理:R 14= R 24= R 35= R c+ R u‑=5 Ω士0. 01 Ω。
( 3)温度信号传输回路中的屏蔽效果好坏直接影响到温度测量系统的稳定性。由于1#,2#锅炉房的消防管道温度信号输送电缆附近同时布放着各种用途的电缆，回路屏蔽不好就会造成温度测量信号不稳定。在调试中多次遇到不明原因的温度变化，经过全而技术分析和系统测量工作，最后发现产生问题的原因为部分温度信号传输回路屏蔽接地不佳，改善屏蔽接地方式后温度信号自动恢复正常。
4结语
目前，国内300 M W以上机组的锅炉房大都采用室外露人布置方式。在北方地区由于气候原因，锅炉房消防管道在设计时除了需要采用岩棉和铝皮保温外，还需要加装蒸汽伴热系统。由于蒸汽伴热系统温度不便监测和控制，运行人员操作困难大等原因，许多电厂在冬季只好采取隔离锅炉房消防系统的措施，给锅炉房的消防安全留下隐患。河津发电厂在锅炉房的消防系统技术改造经验无疑会为新建机组的消防系统设计和运行机组的技术改造工作提供有益的借鉴。