热工系统安装中的典型问题分析与处理

【摘要】由于热工系统中仪表的安装会影响整个系统的安全，热工仪表安装的问题应得到火电厂的重视。一旦热工仪表安装有问题出现，热工系统就无法正常的运行，更甚者会导致整个控制系统的设备被破坏，给火电厂带来重大的经济损失。所以，必须要深入剖析热工系统的安装过程，找出发生问题的根源，及时采取有效措施，进而从根本上提高热工系统仪表的安装水平，使全机组正常工作。本文首先分析了热工系统仪表安装的典型问题，然后介绍了流量检测和温度检测元件的安装要点、热工仪表安装前的准备和安装特点，最后对热工仪表安装中的问题和处理方法做了详细的分析。

【关键词】热工系统；仪表安装；问题分析

1、引言

近几年，由于热工系统在火电厂的实际生产中占主要地位，所以热工系统的安全性直接影响着全机组的正常运行和电力系统的稳定。系统的安装不仅要注重整体设计的合理性、电源的持久性、电线的安全性和设备外部环境匹配性，还有设计人员、安装人员、设备维护人员和监督管理人员的能力和技术。如果任何一点出现故障，将会影响到整个机组系统的正常运行。所以，在实际电力生产中，从热工系统的设计到安装，再到调试和运行，以及运行过程中的检查和维修都需要保证质量合格。

2、热工系统仪表安装的典型问题

常出现的问题有仪表的导线接口接触不良，密封性不好等。这点问题的后果较严重，例如雨水、灰尘和气体易通过接口处进入仪表里，使仪表因潮湿发生损坏。其次，在实地安装过程中，造成仪表故障的因素还有很多。例如有的接点未接通，呈断路状态，有的接点呈短路状态，任何一种情况出现，都会影响整个电路的通畅。再次，有时，处于火电厂的环境下，周围环境的震动无法避免，热工仪表的安装过程一般要求震动少。所以强烈的震感易使螺丝发生松动，甚至脱落，还会造成接线不牢和焊口出现裂缝等问题。

3、流量检测和温度检测元件的安装要点

3.1流量检测

一般，在机组试运行时，流量检测设备被装反的频率较高，原因在于两个部分的配合不密切。在安装过程中，一方面要保证介质的流淌方向和板上孔洞方向一致，另一方面要在安装前清洗流量计，避免安装时装反。通常，管道流量的计算器件是截流孔板。截流孔板要满足不同的系统管道和不同的流体的要求。在实际工程中，管道的安装工作靠专业技术人员完成，流量的计量靠专业热工元件测量。

通常，热工流量计有三点基本标准：（1）流量导出管的方向应和介质流动方向一致；（2）种类不同的流量计需要放在不同的位置；（3）实际安装时还应同时保证管道内径和流量满足管长要求。因此，需要安装人员和热工专业人员共同来完成流量检测装置的工作。

3.2温度检测

热工仪表中的温度检测元件主要有热电偶和热电阻两种。这两种元件很难受到安装环境、安装位置和冷却介质等因素的影响，因此只要按照目前的规范要求不易产生不好的影响。但有时即使各项指标都满足规范的要求，仍出现超限额的误差，传到信号有差异，导致系统自动报警的情况发生。据分析，这种问题的原因是安装前未考虑管道内、外径的变化、管道壁厚的改变、管道内介质的大热影响区变化以及未温度梯度的变化等。处理的办法有：通过对实际管道的内径和标准内径的对比，选取一个合理放置位置；再把将热电偶和热电阻的深度相加求和得到安装的总深度。根据流体力学经验，断面宽的位置介质流速最大，温度也最高，在这个位置放置温度元件，测量的结果准确度最高。最后，还要考虑周围水蒸气和混合气体的压强。

4、热工仪表安装前的准备和安装特点

4.1安装前的准备

安装前的准备工作与安装工作一样十分重要，因为它是安装的第一个步骤，这个工作的完成情况直接影响着后续的工作安排。通常，安装前的准备工作有：准备设备、准备材料和准备人力。准备材料主要包括准备安装资料和施工技术。安装资料指的是安装图纸。通常使用标准的图纸和仪表设备生产商的标准图纸来验收热工仪表安装。同时，火电厂也有自己的专业安装标准和评定机制。待图纸被审核完成后，图纸就成为项目结束后验收的根据和工程结算的参考。同时，在获得最终安装图纸前，图纸的测绘工作十分重要。必须有两个部门分别来审核图纸的可行性。一方面是建设部门来审核牵头，主要针对的是设计中的问题，包括设备和材料的选择，图纸是否完整，安装说明书是否齐全等；另一方面是安装部门的项目总工程师，他领导所有的技术主管和各专业技术人员，针对热工系统可能出现的问题进行全面研究和分析。通过各专业技术人员的合作，尽可能的发现更多的问题，减少安装时的困难。

4.2安装特点

由于热工系统的十分复杂，涉及到的专业方面较多，设备安装的位置也复杂，导致安装工作有以下特点：安装地点多、涉及面广、安装线路长、工期紧张；高空作业占的比例较多；安装工作覆盖到火电厂的所有系统，施工范围很广；安装的设备工作条件不同，安装种类较繁杂，安装的要求不尽相同。例如，管道的服役条件有的是常温常压，有的却是高温高压；介质分别有水蒸汽、液态水、油、空气和氢气；管道有的是碳钢管，有的是合金管；有的仪表安装地点集中在控制柜里，有的就地取材。以上这种因素使热工仪表的安装具有复杂性和多样性的特点。同时，施工的进度需要配合其它安装的进度。在进行实际安装工作前，先计划好安装时间，配合好其它安装工作，与其它部门积极交流，全系统合作完成热工仪表安装工作。

完整的热工仪表安装顺序如下：

a）清点施工地点所有设备的数量，分别检验每台设备；

b）先安装控制室的仪表系统，包括控制盘和各仪表的电源盘；

c）进行元件的安装工作，同时进行取样工作；

d）现场进行安装仪表，注意设备的服役环境，避免强磁场的干扰和腐蚀物质；

e）仪表内外部导线的连接，控制箱和仪表的连接，保护管的架设和电缆的铺设等工作；

f）仪表设备的试用：对仪表进行试压和试吹，需要对每台设备单独试压和试吹，一旦发现问题，及时找出问题并解除麻烦。

5、热工仪表安装中的问题和处理方法

5.1仪表管自身的缺陷

尽管外国的仪表管质量和材质比国内的好，但因为价格过高，火电厂一般采用国内生产的仪表管。仪表管的材质有许多种类，但以不锈钢为主，国内几乎所有的火电厂都使用1Cr18Ni9Ti材质的钢管，核电单位使用不锈钢管。通常使用的仪表管已经通过了光谱检查，满足了金属的使用标准，然而通过光谱检查只可以分析钢管的化学成分，无法看到材料内部裂纹等缺陷和尺寸上的偏差。

因此，在仪表管自身易出现以下问题：

a） 1Cr18Ni9Ti材质的仪表管易出现冷裂纹，且裂纹程度很严重；

b） 仪表管在安装时易变形，从圆形变为椭圆形，造成连接不紧密，甚至出现30%的接口漏洞。

采购部门在进行采购时，需要在生产线上采取抽查的方式调查仪表管的质量。同时，当材料入库时，采购人员根据管材的使用标准和工作需求，运用精密的测量仪器对管材综合测量，严格规范管材的尺寸。一旦发现不合格的管材，应马上更换合格的管材。

此外，对于管材内部无法探测的细微裂纹，一般采用着色方法和涡流方法进行抽检，只有满足一定的合格率，管材才可以正式投入使用。因为涡流检验的花费很高，一般需要上报批准，安装单位提前把费用列入预算估计中。

5.2仪表安装中的问题

在发电厂建设过程中，设计单位不提供用于仪表管安装的设计图纸，火电机组施工单位一般将其作为现场工艺设计项目。热工专业技术规范也没有明确的管线、支吊架（热工验收标准中只有支吊架制作的验收标准）、膨胀、管间间隔等设计要求。通常出现的问题有：膨胀弯过大浪费材料或膨胀达不到管系数膨胀需求而撕裂；不同坡度要求的仪表管并入同一并行管路，部分转弯处间隔小，导致检测数据出现偏差；因仪表管堵塞，导致变送器误发信号而使机组整套试运停机等。

按照现行施工技术规范，仪表管安装应满足热工仪表安装技术标准的要求，流量与液位的源头部件与二次仪表间的仪表管坡度应大于1∶12，但是压力测量表的安装应满足技术规范中其他管路应大于1∶100的坡度要求；仪表管的设计需要参考管道设计规范，结合热工安装技术规范综合考虑，支吊架间距及型式（固定或可移动）应按管道或相关行业的施工、设计规范设计后再安装。发电机静子冷却水流量变送器因仪表管堵塞误发信号这一案例，实际反映施工规范中提及的“管子安装前应进行清理，达到清洁畅通。安装前管线的两端应临时封闭，避免杂物进入的要求没有达到。因此，开始安装仪表管前，应采用压缩空气吹扫等手段对内壁进行清理，并在系统连通后、严密性试验前进行系统性吹扫或冲洗，确保清洁、严密性试验合格后与二次仪表连接。

5.3仪表校验中的问题

如果当仪表全部安装好后，热工系统收到的信号与标准的信号仍有很大的差距，就需要开始校验的工作。处理办法有以下几点：若问题出在检测仪表管路的坡度和标准坡度不在同一水平，同时达不到安装的标准时，应需专业技术人员进行实地的坡度测量，得到两者的差距，计算出合理的坡度，再把准确的数据传达给仪表检验人员。通过对仪表的调整，使实际的信号在实测物理量的合理范围内。检验成功后，热工系统仪表的工作得以正常工作，整个火电站的生产才能正常进行。

6、结语

火电厂热工仪表的安装一直影响着火电厂热工系统的运行，只有仪表系统的正常运行才能确保系统机组的正常工作。然而热工系统仪表的安装一直有各种问题出现，是很繁琐的工作。因此，技术人员不仅要有强烈的责任感，还要学会培养安装知识和实际操作水平，近而从各方面保证火电厂热工仪表的正常安装和热工系统设备的正常运行，提高火电厂的整体水平。

参考文献

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