概况
以某电厂一期2×1000MW超超临界燃煤间接空冷机组为例，锅炉为超超临界参数、变压直流炉、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天岛式布置、固态排渣、切圆燃烧方式，Π型锅炉，设计有脱硫、脱硝装置，空气预热器和风机双列布置，每台机组设计1套SCR脱硝装置，SCR反应器直接布置在全拉出布置的回转式空气预热器上方，同时，设置烟气回热利用系统，BMCR工况下，锅炉主要技术参数如表1。
锅炉运行方式如下，机组主要承担基本负荷，并且具有一定的调峰能力，锅炉负荷为30%BMCR及以上时，机组投入全部自动装置、不投油、全部燃煤的条件下，能够长期安全稳定运行。
烟、风及制粉系统构成如下，制粉系统选用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式系统，每台锅炉配6台中速磨煤机，5台运行，1台备用，每台锅炉磨煤机密封系统采用2台离心式增压密封风机，其中1台运行，1台备用，密封风机取风来自一次风机出口，每台锅炉配6台电子称重式给煤机，与磨煤机相对应。
烟、风系统采用平衡通风方式，二次风经过送风机、暖风器、空预器以后，进入锅炉二次风箱，一次风在进入空预器以前分为2路，1路经过空预器加热，作为磨煤机制粉用热风，另1路不经过空预器，作为磨煤机温风，以调节磨煤机出口温度；在磨煤机入口以前的冷一次风母管上，引出1路作为给煤机密封风，另外，引出1路经过密封风机增压以后，作为磨煤机密封风。
每台锅炉配2台50%容量动叶可调轴流式送风机，2台50%容量动叶可调轴流式一次风机，2台50%容量动叶可调轴流式引风机，锅炉省煤器至空预器之间装设SCR装置，每台锅炉配2台50%容量三分仓回转容克式空气预热器，空预器适应锅炉装设SCR装置的要求，空预器进口风道设有暖风器，以防止锅炉尾部低温受热面的腐蚀。
从空预器出来的烟气通过除尘器以后，再经过引风机，被送至水平烟道，烟气从水平烟道再次被引出，经过100%容量脱硫处理以后，通过烟囱排入大气。
锅炉燃烧器命名以及编号如下，每台磨煤机带锅炉的一层燃烧器，每台磨煤机4个出粉口。煤粉燃烧器一共6层，从下往上编号依次分别是A、B、C、D、E、F；双切圆角的命名是前墙（站在炉前，面向烟囱方向）自左至右，依次为1、4、5、8；后墙（站在炉后，面向汽机房方向）自右至左，依次为2、3、6、7，2台炉相同即顺列布置，具体如图1。
图1 双切圆角布置
1 热工仪表及控制设备配置
为了满足应用现场总线技术实现数字化电厂控制方案的目的，变送器等设备为以下2种类型，1）二线制，输出信号（4～20）mA DC标准信号，配HART协议接口，2）Profibus PA现场总线协议接口，导线接口为M20×1.5，并且配有堵头和电缆接入口防进水接头，外壳防护等级应至少是IP56型。
1.1 压力/差压变送器
变送器为智能变送器，通过手持智能终端，能够对变送器进行远程距离诊断、查询、标定和重新组态，可以在线调整，调整期间，对变送器正常输出不会造成任何干扰，变送器均带有就地模拟指示。
变送器以微处理器为基础，具有双向远程数字通信能力和自诊断功能，在整定量程内，最低工作精度不大于±0.075%，包括线性、滞后及复现性的精度，扫描速度不低于75ms，线性输出（0～100）%。
对零点和满量程进行调整，除具有远方零点、满量程调整功能外，还具有本机就地零点、满量程调整功能，零点的缩小和增大可以在（0～80）%的量程中设定，变送器的量程比为1：100，变送器设计有统一的测试接口，以便于连接测试设备。
超压保护至少是设计压力满量程60%以上，变送器具有超压力条件下工作能力，而不会直接影响原有精度，在温度每变化50℃时，漂移量不超过最大量程的±0.25%，在12个月时间内的漂移量不超过所调量程的±0.1%，在5年时间内的漂移量不超过所调量程的±0.125%。
变送器螺纹接头、隔离膜片等部件的材质不低于316L不锈钢，膜片不会因单向过压（100psig或者150％最大量程）造成永久性变形和影响变送器精度。
变送器安装方式采用管装平支架（2"管子），并且包括全部安装附件及过程连接头、垫片等，过程接口（引压口）采用平垫密封焊接式直通终端锥管接头，规格1/2NPT-φ14或者1/2NPT-Φ16，短管规格φ16×3、φ14×2，密封尺寸采用国内压力表的通用尺寸M20×1.5mm，管接头材质为1Cr18Ni9Ti不锈钢。
1.2 过程开关仪表
过程开关接线和端子均符合适用的UL和ANSI标准。利用永久性标志可以很容易地识别所有端子，开关为弹簧活塞式干触点开关，尤其是在高温部分，必须采用干触点，不得采用水银或者其它形式的触头。
液位开关接点形式为双刀双掷DPDT，在所有情况下，触头排列适应电气上独立的电路，每组触头应为快动干式触头，接有220V交流负载或者30V直流负载时，触头的最小额定电流为5A，触头的设计符合电路负载要求。
过程开关不需要外部提供电源，各类开关的死区和切换差值满足控制要求，在环境温度（-20~65）℃，湿度为（5~100）%相对湿度工况下，能够正常工作。
1.3 温度测量元件
温度测量元件指热电阻、热电偶、双金属型温度计，包括热电偶组件、热敏元件、保护套管（热套管）、冷段接长管、热电偶（热电阻）端接头、底座、垫片等。
热电偶元件包含热电偶专用导线，绝缘层采用硬质包覆金属氧化物，不锈钢保护护套，高温高压热电偶采用锥形套管，热电偶为铠装双支型，分度号为K分度，精度为I级，满足美国ISA标准；热电阻元件为铠装双支型热电阻，分度号为Pt100，采用三线制，双支型，精度为A级。
热电偶、热电阻接头至少需要13mm长的丝口接口，均配活动卡套螺母，包括锁定螺母，可动卡套和固定螺母，每一支热电偶、热电阻要求具有不少于3点的检验报告，并且满足ANSI MC96.1和ASTM E-230-87标准。
当被测介质对元件磨损较大时，采用耐磨套，耐磨涂层厚度2mm，测点振动较大时，元件采取防振措施；元件接线端子密封良好，并且满足防爆、防火、防水、防尘、防腐蚀的有关要求。
根据测点用途和参数，选择安装固定形式，例如，焊接、固定螺纹、活动螺纹等，对各种安装固定形式，需要提供图纸、说明，包括施工安装要求。
用于四大管道上温度元件套管的材质必须与母管道材质一致，需要满足在四大管道配管前，提供四大管道所需要温度套管，以便在四管配管时，完成温度元件套管与管道一体化焊接工作。
1.4 流量测量装置
长颈喷嘴、孔板、德尔塔巴（阿牛巴）节流装置、涡街流量计具有计算书以及相关图表，在计算书中，给出测量装置最大压力损失值，提供流量测量装置对应的反法兰，流量孔板为同心圆，镜面抛光，流量孔板的数据打在其两侧，标准孔板/喷嘴带手柄，成套提供拆卸工具。
流量孔板材料与被测介质相适应，出厂以前，所有节流装置必须做好实流校验、标定，提交校验、标定合格证书，同时，出厂以后，需要配合现场，进行实际、实流标定。
1.5 导波雷达、超声波液位变送器
导波雷达、超声波液位计配专用调试工具，仪表电源24V DC，液位计量程比满足工艺控制要求，精度1%
导波雷达液位计具有完整的探头系列、调整单位及测量系统，完成对液位的非接触式连续测量，能够有效抑止固定障碍物的虚假回波，导波雷达液位计安装在外置测量筒上，最低性能要求如下，基准精度±5mm，重复性±1mm，刷新间隔1次/s。
导波雷达液位计采用双室结构的变送器外壳(电子装置及电缆线路分隔)，无需打开储罐即可拆卸变送器部分(电子头)，探头可切割长度，以确保安装便捷，并且最大限度减少维修的需求，测量筒材质为不锈钢，导波雷达液位计外罩的防护等级不低于IP67标准，其导波杆的结构材料和焊接工艺符合ANSI B31.1标准。
导波雷达液位计采用蒸汽补偿专用型，绝对精度要求达到3mm，在饱和蒸汽条件下，导波杆最大耐压16.5MPa，最大耐温450℃，蒸汽专用型导波雷达液位变送器的导波杆必须采用同轴杆结构。
为了使导波雷达液位计的电路和液晶部分能够满足在（-40～+70）℃的工作温度条件，要求变送器和导波杆之间有隔热层，导波雷达液位计和导波杆之间的隔热层使用适合饱和蒸汽条件的氧化铝和PEEK（高温塑料）为绝热材料，抗蒸汽用O型密封圈要求使用Aegis PF128 材料。
导波雷达液位计配外置测量筒与箱体的连接方式为侧侧或者侧底，配套提供外置测量筒、连接短管、焊接式排污仪表阀门、焊接式一次门、密封垫等，导波雷达现场安装和调试，并对整套装置进行水压试验。
1.6 流量计
1.6.1电磁流量计
电磁流量计电源24V DC或者220V AC，50Hz，流量计量程比满足工艺控制要求，精度1%
1.6.2 超声波流量计
采用管道外夹装式超声波测量探头时，在各种负荷下，夹装式流量测量探头能够输出1个非常稳定、可靠、无脉动的流量测量信号；采用管道式安装方式时，配置正、反法兰以及全套安装附件，超声波流量计性能稳定可靠，夹装式超声波流量计能够保证长期高精度测量，精度不低于1.0%，重复性为0.1%。
1.7 露点仪
抽取式露点仪即在线微量水分析仪，用于测量仪用压缩空气露点，其测量原理以及制造工艺先进可靠，进口原装原产地产品，露点仪采用氧化铝微量水探头，配备完备的预处理系统，带PPMV显示，露点仪的最低性能如下。
露点仪全标定范围（60～-110）℃，标准标定范围（60～-80）℃；精度±2℃，范围为（-65～+60）℃，±3℃，范围为（-110～-66）℃；重复性±0.5℃，范围为（-65～+60）℃，±1.0℃，范围为（-110～-66）℃；操作温度（-110～+70）℃，储存温度≤70℃，响应时间5s（63%变化量），微量水探头满足NIST的校准标准。
变送单元输出（4～20）mADC信号，电源220V AC，50Hz，具备RS-485双向通讯接口或者遵循HART通讯协议
1.8 风机键相监测仪表
2台炉12台风机，每台设置1套键相传感器和监测仪表，传感器采用一体化电涡流传感器，技术参数如下，灵敏度8mV/μm，量程2mm，频率范围（0～10000）Hz，温度范围（-30～120）℃，防护等级IP65，外壳材质为不锈钢，头部材料为树脂材质，供电方式24V DC供电
键相监测仪表采用单通道键相转速监测仪，技术参数如下，输入通道数为1路键相信号，接入传感器类型为电涡流传感器，供电电压（90～264）V AC，模拟量输出为1路可选（4～20）mA/（2～10）V同时独立输出，或者（ 0～20）mA/（0～10）V同时独立输出，开关量输出为2路开关量，可以设置为1级报警和2级报警，缓冲输出为1路缓冲输出，原始信号波形输出，用于状态分析，数字通讯方式为OPC通讯。
2台标准机柜分别对应#1机组和#2机组，每台机柜内，除了放置6块键相仪表，同时放置6块风机的振动监测仪表，仪表型号为VC1100 C11 CCS；现场就地侧端子箱用于转接传感器自带电缆和延长电缆，方便检修拆卸，端子箱数量为12个。
1.9 风量测量装置
磨煤机一次风流量测量采用插入组合多点矩阵式、具有自清灰风量测量装置，传感器本身采取专用防堵孔设计等多种有效手段，在粉尘含量较高以及有较大杂质情况下，确保设备正常稳定工作。
结构型式及安装方法满足工艺设计要求，不能改变风道原有结构型式，该装置要求拆装简便易行，具有良好的免维护性，在维修及校准过程中，不影响正常运行，测风装置本身具有抗风切变的紊流手段，以保证测量信号的稳定精度，测风装置具有来流方向校正手段，在较短的直管段以及风道内表面不规正的情况下，确保仍能够精确计量，并且不得以牺牲测量精度为代价。
测风装置具有多重信号放大功能，能够在最小风速下获得更大的差压，以保证计量灵敏度，在采用不锈钢制造的同时，考虑到不锈钢材质偏软这一客观原因，为了保证测风装置的使用寿命，测风装置迎流面采用工艺硬化处理等有效手段，增加传感器抗磨性能，真正做到坚固耐用；针对风道实际运行中存在振动这一客观现实，测风装置具有良好的抗振性能，以保证现场的实际使用精度不降低。
风量测量装置满足下列技术要求，（1）风量测量装置阻力小，（2）出厂有标定，（3）风量测量装置具有出厂检测报告、计算书以及风洞试验报告，（4）每个风量测量装置都有流向标志，便于识别，（5）风量测量装置具有不锈钢标志铭牌，便于识别，铭牌内容包括设计编号、型号等，（6）风量测量装置取样孔的对数不少于3对，引压管为φ14×2的1Cr18Ni9Ti不锈钢，所有风量测量装置均不带仪表阀门，每套风量测量装置所有引压管汇总到一对小联箱，正压侧和负压侧各1个联箱，联箱两侧端部采用丝扣堵头，用于检修期间清灰，最终从小联箱引出3对独立的引压管，（7）风量测量装置组件至少包括法兰、检测元件、前后直管、全套紧固件和引压管等。
风量测量装置具有较高的计量准确度（系统线性误差≤１％）和良好的重复性，不会由于热膨胀而引起扭曲变形，直接影响原有的精度。
选择合适的安装位置，确保风量测量的准确性，在安装说明书中，列出每套测风装置安装或者更换所需要的必要空间尺寸以及方向，针对磨煤机入口一次风道的实际布置状况，结合实际工程经验，提出合理的测量元件配置方案，确保风量测量的准确性，对A/D磨煤机入口风量测量装置，除满足上述参数要求外，还需要适应等离子点火系统工作时的运行工况。
插入式风量测量装置的外环室设排污孔，可以实现温度、压力、介质成份的全范围修正，减小阻力，增大差压、测量范围，减小装置对直管段要求，根据风量测量装置参数数量要求进行配套，测量元件材质采用316L不锈钢，厚度至少2mm以上，连接管路及法兰连接件材质采用1Cr18Ni9Ti，材质进厂必须有合格证和试验检验报告，严格按照设计要求制造加工，风量测量装置法兰、前后直管段材料与工艺管道的材料一致。
因为测风装置前、后直段长度较小，要求在测风装置前设置导流槽，导流槽的长度不小于0.5倍当量直径，在满足允许压损要求的前提下，选用对气流整定及均衡分配效果更好的形式，测点布置方式如下，按照要求设置测量点，风量测量装置贯穿风道截面，均匀布置，两端固定，按照风道截面大小，确定每个测量点安装的探头数、每只探头的测点（取压孔对）数，针对本项目的详细配置方案，当探头数量无法满足计量要求时，根据现场要求，为每个测点增加探头数量，直至最终数量满足现场测量要求为止，每套风量测量传感器测点布置数量不少于12点。
为了保证风量测量装置现场实际的测量精度，减小风场分布不均匀，直管段短，风道内部支撑件等因素对测量的影响，对已经安装好的测风装置进行逐台的最终现场比对、调整试验，现场标定方法如下。
采用国家级风洞专业机构提供的标准对比仪作为基准，在冷态工作条件下，比对仪器能够获得足够大的差压，比对仪器的精度不低于±2‰，并且经过有关的国家级风洞专业机构的检定，比对方法要求具有严密的科学性，以对比仪为基准，对风量测量设备进行现场逐台对比，对最终的现场检定结果，由国家级风洞专业机构出具正式的检定报告，根据比对的结果，对每台风量测量装置进行函数修正。
1.10 风压测量防堵装置、压缩空气气源净化装置
风压测量防堵吹扫装置能够有效地分离取样管中的空气和粉尘，提供净化的空气给变送器测量，保证提供的风压测量防堵装置气密性良好，在运行中各部位不漏气、漏灰。
防堵装置的补偿装置内置于取样管内，恒气流控制箱配套的过滤器减压装置选用SMC，阀门采用316不锈钢，箱体采用2.5mm 316不锈钢拉丝板制作。
1.11 氧化锆分析仪
氧化锆分析仪由传感器单元（探头）和变送单元2部分组成，提供传感器至变送器的专用进口电缆，过程连接为法兰连接，传感器单元的材质为316不锈钢，氧化锆电子元件与电源接线端子完全隔离，以防止由于电气故障而损坏电子板，配备氧化锆标定设备，并且具有标定要求以及过程详细说明。
氧化锆分析仪配置加热器以及温度控制器，以使氧化锆工作在要求温度下，配套温度控制器的最高可控温度至少为800℃，氧化锆探头安装在锅炉尾部烟道上，变送单元安装在现场的仪表箱内，每台机组2个仪表箱，箱体具有倾斜式防雨顶盖，室外布置的仪表箱外壳防护≥IP56，氧化锆探头插入深度为1.5m左右。
氧化锆分析仪性能指标如下，测量范围（0～10）％（烟气含氧量），测量精度±0.1%O2，在12个月时间内的漂移量不超过所调量程的0.1%，检测周期（2～6）min，输出信号外供220V AC电源，一路（4～20）mADC，干扰抑制＜50ms 失电无影响，＞50ms失电，设备自动复位以后运行，探头工作温度（20～800）℃，变送单元（0～50）℃。
整套装置在距离电子设备1.2m以外发出的工作频率达470MHz、功率输出达5W的电磁干扰和射频干扰，不影响系统正常工作。
1.12 风粉在线测量装置
风粉全参数自动在线检测设备采用目前先进的交流电荷感应式测量原理技术，使用上、下游安装传感器模式，实现煤粉流速、煤粉浓度、煤粉细度等3种参数的在线实时测量，为锅炉燃烧系统优化提供准确、稳定、可靠的基础数据。
为了保证锅炉燃烧系统数据的连续性和完整性，整体系统具有完善的自诊断功能和高度的可靠性，系统发生任何故障都能自动报警，并且显示故障类型，测量系统选用的传感器探头采用耐磨性能非常高的钨钴合金材料，在使用周期内，探头磨损不影响装置测量的精度和准确度，并且探头便于安装、维护和更换，探头更换以后，系统可以自动校准，不需要人工校准。
DCS实现下列功能，显示各分支管煤粉流量的浓度瞬时值和流速、细度实时值，风粉测量装置发生任何故障时，及时发出报警信号和具体报警信息。
用于实现风粉全参数在线监测系统功能的全部硬件设备包括传感器、信号处理单元和DCS 通讯卡件等，为了保证系统的安全性，考虑风粉全参数在线监测系统各个测点的独立性，各个测点独立测量风粉全部参数，并且采用现场总线连接。
就地控制柜包括现场信号处理单元、信号接口端子、现场总线接口以及其它相应附件，每个测点具有就地显示功能和参数输入功能，控制装置以通讯方式提供每根煤粉管道的浓度、风速、细度等所有监测参数及各类报警信号至DCS，DCS通讯接口形式为 RS485 MODBUS 协议。
96根风管能够独立连续测量，浓度测量要求如下，显示测量周期内的平均浓度，测量精度优于1%，浓度测量范围（0.05～2）kg/m3，流速测量要求如下，显示测量周期内的平均流速，测量精度优于1%，流速测量范围（2～60）m/s，重复度 0.1％，细度测量要求R90如下，显示测量周期内的平均细度，测量精度优于1%，细度测量范围（1～40）%。
适用管道压力 2MPa，介质温度范围（0～500）℃，环境温度＜85℃，环境湿度（0～100）%RH，传感器防护等级IP56。
煤粉浓度测量标定要求如下，煤粉浓度测量标定以单台磨煤机8根粉管为1组，以稳定负荷下给煤机的煤量信号进行总量标定，采用 60%、100%负荷进行两点式量程标定，煤粉细度测量标定要求如下，煤粉细度测量标定采用准确度高的等速煤粉取样装置进行取样，人工化验细度，采用 60%、100%负荷进行两点式量程标定。
2 热工选型方案对比
根据标准要求，进行详细核对品牌、型号和规格，主要热工仪表与控制设备选型如表2。
3 主要技术参数对比
由于热工仪表选型方案3、4不符合主要热工仪表与控制设备选型标准要求，即不能够擅自更改品牌、型号或者规格，基本技术参数和性能指标对比只进行配置技术方案1、2，如表3。
通过技术参数对比，选型方案1中的西门子导播雷达的刷新周期为2次/s，高于招标要求为1次/s，精度为±2mm，高于招标要求±5mm，工作温度为（-40～+80）℃，高于招标要求（-40～+70）℃。
结语
通过分析热工仪表与控制设备配置、选型和技术参数对比，并且进行技术方案的完整性、创新性比较，配置方案1复制标准要求内容较多，缺乏创新性，配置方案2内容比较严谨，具有创新内容。
核心关注：拓步ERP系统平台是覆盖了众多的业务领域、行业应用，蕴涵了丰富的ERP管理思想，集成了ERP软件业务管理理念，功能涉及供应链、成本、制造、CRM、HR等众多业务领域的管理，全面涵盖了企业关注ERP管理系统的核心领域，是众多中小企业信息化建设首选的ERP管理软件信赖品牌。
转载请注明出处：拓步ERP资讯网http://www.toberp.com/
本文标题：1000MW超超临界燃煤机组热工仪表与控制设备配置及选型对比分析
本文网址：http://www.toberp.com/html/consultation/10839720646.html
相关文章
