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提 要 分析了三菱機(jī)組鍋爐房的消防系統(tǒng)存在的問(wèn)題，提出了改進(jìn)措施。通過(guò)將多功能溫度巡檢和控制裝置應(yīng)用到消防管道蒸汽伴熱系統(tǒng)，解決了冬季消防管道內(nèi)水溫自動(dòng)控制問(wèn)題。
關(guān)鍵詞 消防系統(tǒng)蒸汽伴熱溫度控制
0引言
河津發(fā)電廠一期工程2×350 M W機(jī)組全套引進(jìn)日本三菱公司機(jī)組.其鍋爐房采用露天布置方式，高度為63. 5 m。鍋爐房的消防系統(tǒng)采用承壓式水消防系統(tǒng)，系統(tǒng)正常壓力維持在0，8 MPa。在鍋爐房的底部設(shè)計(jì)有一個(gè)消防水環(huán)型聯(lián)箱，在鍋爐房的四個(gè)角設(shè)計(jì)有一根自下而上的DN 150消防供水管道。按照鍋爐房檢修平臺(tái)高度的不同，在每層檢修平臺(tái)上分別接出7個(gè)DN 65的消火栓。根據(jù)冬季當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁貫椋?0~－20℃的氣候特征，三菱公司在鍋爐房的消防管道上設(shè)計(jì)了雙回路蒸汽伴熱系統(tǒng)，在消防管道外部采用巖棉和鋁皮保溫。消防管道伴熱蒸汽取自機(jī)組低溫輔汽母管，蒸汽參數(shù)為P= 0， 6 MPa， T=150℃。自從2000年1# ,2#機(jī)組相繼投產(chǎn)后，由于鍋爐房的消防系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上存在不足之處，造成消防系統(tǒng)管道頻繁發(fā)生泄漏故障，嚴(yán)重影響了該系統(tǒng)的正常運(yùn)行。作者通過(guò)對(duì)原有消防系統(tǒng)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和研究，提出了相應(yīng)改進(jìn)措施。其中自行開(kāi)發(fā)出的多通道溫度巡檢和控制裝置，成功地解決了鍋爐房的消防管道蒸汽伴熱溫度自動(dòng)控制問(wèn)題，并取得了良好的運(yùn)行效果。
1原有消防系統(tǒng)存在的問(wèn)題
由三菱公司設(shè)計(jì)的鍋爐房消防系統(tǒng)主要存在以下問(wèn)題:①鍋爐房的消防系統(tǒng)管道上隔離閥門(mén)數(shù)量少，造成消防系統(tǒng)遇有檢修工作時(shí)，需要進(jìn)行大范圍隔離放水工作，既延長(zhǎng)了檢修時(shí)間，又不利防火安全;②按照我國(guó)的消防設(shè)計(jì)規(guī)范要求，鍋爐房的消防管道均采用法蘭連接，法蘭接合而的橡膠密封圈容易老化失效，引起法蘭接合而的泄漏故障;③消防系統(tǒng)管道上沒(méi)有設(shè)計(jì)U型膨脹彎和彈性支吊架，造成冬季消防管道伴熱系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)管道無(wú)法自由膨脹，曾多次造成管道彎頭焊縫破裂泄漏故障;④消防管道的伴熱蒸汽采用手動(dòng)控制，由于伴熱蒸汽溫度過(guò)高，消防管道內(nèi)的水溫又無(wú)法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，給運(yùn)行人員操作帶來(lái)很大困難。蒸汽伴熱系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)將消防管道內(nèi)的水溫加熱到80~90℃;退出時(shí)間過(guò)長(zhǎng)又會(huì)使消防管道出現(xiàn)凍裂泄漏故障。由于存在上述問(wèn)題鍋爐房的消防系統(tǒng)在冬季一直無(wú)法正常運(yùn)行，嚴(yán)重影響了消防安全工作，同時(shí)又加大了檢修人員的檢修和維護(hù)工作量。
2技術(shù)改造措施
針對(duì)鍋爐房的消防系統(tǒng)存在的問(wèn)題，主要采用了以下技術(shù)改造措施:①在1#,2#鍋爐房的消防供水母管和鍋爐房四個(gè)角的消防供水立管上分別加裝了隔離閥門(mén)，使1#,2#鍋爐的消防系統(tǒng)成為單元制設(shè)計(jì)，減少了檢修工作中的系統(tǒng)隔離操作和放水時(shí)間;②將消防管道法蘭接合而之間的橡膠墊更換為鋼絲纏繞墊，提高法蘭接合而的密封度和可靠性;③分別在1#,2#鍋爐房消防供水母管上加裝了4個(gè)U型膨脹彎，在鍋爐房的每根消防供水立管上加裝了2個(gè)U型膨脹彎，用以吸收消防管道熱脹冷縮引起的應(yīng)力變化;④自行開(kāi)發(fā)了一套適用」幾消防管道蒸汽伴熱溫度控制的多功能溫度巡檢和控制裝置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)消防管道內(nèi)的水溫自動(dòng)檢測(cè)和控制功能，使鍋爐房的消防系統(tǒng)在冬季運(yùn)行時(shí)水溫保持在10~40℃之間。該項(xiàng)技術(shù)改造措施為解決北方地區(qū)電廠鍋爐房消防系統(tǒng)不能正常運(yùn)行的問(wèn)題提供了成功的經(jīng)驗(yàn)。下面重點(diǎn)介紹多通道溫度巡檢和控制裝置的工作原理和使用效果。
3多通道溫度巡檢和控制裝置
3. 1工作原理
根據(jù)電廠鍋爐房的消防系統(tǒng)運(yùn)行要求，在冬季只要使消防管道內(nèi)的水溫不低于5℃，就能保證整個(gè)消防系統(tǒng)的正常運(yùn)行。由于電廠鍋爐房一般屬于室外露人布置，消防管道內(nèi)的水溫在冬季受不同風(fēng)向的影響較大，不可能使整個(gè)消防系統(tǒng)的水溫保持恒定，只能將其溫度控制在合理的范圍內(nèi)。根據(jù)上述特點(diǎn)，在鍋爐房四個(gè)角的每根消防供水立管上加裝了兩個(gè)熱電藕測(cè)點(diǎn)和兩塊就地溫度表，用于監(jiān)測(cè)每根消防管道內(nèi)的水溫變化。熱電藕和就地溫度表分別安裝在12. 5 m和47 m位置，方便巡檢和維修工作。在鍋爐房的消防管道伴熱蒸汽手動(dòng)關(guān)斷門(mén)后加裝了一個(gè)電動(dòng)關(guān)斷門(mén)，用于自動(dòng)開(kāi)啟和切斷消防管道的伴熱蒸汽。在鍋爐房47 m平臺(tái)加裝了一根DN 50的消防水環(huán)型聯(lián)絡(luò)管道，應(yīng)用熱量平衡和微循環(huán)原理降低每根消防供水立管由于安裝位置不同和受風(fēng)向影響而產(chǎn)生的溫差。在1#鍋爐房的12.5m檢修平臺(tái)安裝了一套多功能溫度自動(dòng)巡檢和控制裝置，自動(dòng)巡檢和控制鍋爐房的消防管道內(nèi)水溫。根據(jù)河津發(fā)電廠的多功能溫度自動(dòng)巡檢和控制裝置實(shí)際使用效果，為減少溫度信號(hào)傳輸過(guò)程中導(dǎo)線電阻對(duì)測(cè)量信號(hào)的影響，木裝置的最大服務(wù)半徑應(yīng)不超過(guò)500m。當(dāng)某個(gè)測(cè)點(diǎn)溫度達(dá)到5℃時(shí)，多功能溫度自動(dòng)巡檢和控制裝置發(fā)出控制指令，自動(dòng)開(kāi)啟消防管道伴熱蒸汽電動(dòng)關(guān)斷門(mén)，消防管道蒸汽伴熱系統(tǒng)投入運(yùn)行，開(kāi)始提高消防管道內(nèi)的水溫;當(dāng)某個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度達(dá)到45℃時(shí),多功能溫度自動(dòng)巡檢和控制裝置發(fā)出控制指令,關(guān)閉消防管道伴熱蒸汽電動(dòng)關(guān)斷門(mén),消防管道蒸汽伴熱系統(tǒng)退出運(yùn)行,消防管道內(nèi)的消防水進(jìn)入保溫和熱量微循環(huán)階段。當(dāng)某個(gè)測(cè)點(diǎn)溫度低于5℃或高于45℃時(shí),多功能溫度自動(dòng)巡檢和控制裝置將會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),提醒運(yùn)行人員采取相應(yīng)的處理措施。圖1為多功能溫度自動(dòng)巡檢和控制裝置的工作原理。
3.2 運(yùn)行效果
通過(guò)兩年來(lái)的運(yùn)行實(shí)踐表明，該裝置運(yùn)行穩(wěn)定，檢測(cè)和控制功能可靠，大大減少了運(yùn)行人員的操作，取得了良好的實(shí)際運(yùn)行效果。根據(jù)鍋爐房的消防系統(tǒng)運(yùn)行記錄結(jié)果，冬季消防管道蒸汽伴熱系統(tǒng)每人平均投入2~4次，每次投入時(shí)間為2.5~3.5 h，整個(gè)鍋爐房的消防管道內(nèi)水溫一般保持在5~45℃之間，沒(méi)有發(fā)生管道凍裂或熱膨脹泄漏故障，顯著減輕了鍋爐房的消防系統(tǒng)檢修和維護(hù)工作量。
3. 3在調(diào)試中遇到的問(wèn)題及改進(jìn)建議
由于本次改造工作沒(méi)有對(duì)原有消防系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)大的改動(dòng)，我們?cè)谡{(diào)試多功能溫度自動(dòng)巡檢和控制裝置時(shí)遇到以下主要問(wèn)題。
(1)由于鍋爐房四個(gè)角的每根消防供水立管所處位置不同，冬季遇大風(fēng)天氣時(shí)，造成迎風(fēng)側(cè)管道內(nèi)水溫與背風(fēng)側(cè)管道內(nèi)水溫差異很大。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試記錄，最大溫差曾經(jīng)出現(xiàn)超過(guò)40℃的現(xiàn)象，造成多功能溫度自動(dòng)巡檢和控制裝置無(wú)法正常進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)和控制，不斷地交替發(fā)出伴熱蒸汽電動(dòng)關(guān)斷門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉命令。通過(guò)對(duì)消防管道的伴熱系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生上述問(wèn)題的原因除了消防管道安裝位置不同造成的影響外，伴熱蒸汽的走向和管徑不同是造成水溫偏差過(guò)大的主要原因，需進(jìn)一步對(duì)伴熱系統(tǒng)進(jìn)行改造才能徹底解決溫差過(guò)大的問(wèn)題。在對(duì)消防管道伴熱系統(tǒng)進(jìn)行改造前，為了保證多功能溫度自動(dòng)巡檢和控制裝置的正常運(yùn)行，在這種工況下運(yùn)行人員需要手動(dòng)調(diào)節(jié)某個(gè)區(qū)域的伴熱蒸汽隔離閥門(mén)開(kāi)度，通過(guò)控制不同區(qū)域的伴熱蒸汽流量將消防管道內(nèi)的水溫偏差減低到30~35℃范圍內(nèi)。
( 2)考慮到運(yùn)行人員監(jiān)視方便，木次改造將1#,2#鍋爐房的2臺(tái)多功能溫度自動(dòng)巡檢和控制裝置全部安裝在1#鍋爐的12. 5 m檢修平臺(tái)。由于從控制盤(pán)到2#鍋爐房部分測(cè)l從的距離較長(zhǎng)，溫度傳輸回路的導(dǎo)線電阻超過(guò)5?，造成上述測(cè)l從產(chǎn)生過(guò)大的溫度測(cè)量誤差。根據(jù)理論計(jì)算，每千米lmm2銅芯導(dǎo)線的電阻值約為1. 7?，木次改造中2#鍋爐房有2個(gè)溫度點(diǎn)從到多功能溫度自動(dòng)巡檢和控制裝置的距離為400 m左右.其電阻值約為6. 8 ?.該值超出金屬鉑電阻熱電藕正常工作的允許范圍5 ?。對(duì)上述測(cè)點(diǎn)采用電橋電阻平衡技術(shù)進(jìn)行處理.基本消除了溫度測(cè)量誤差。具體平衡方法見(jiàn)圖2。按照溫度測(cè)量回路電阻平衡原理:R 14= R 24= R 35= R c+ R u?=5 ?士0. 01 ?。
( 3)溫度信號(hào)傳輸回路中的屏蔽效果好壞直接影響到溫度測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于1#,2#鍋爐房的消防管道溫度信號(hào)輸送電纜附近同時(shí)布放著各種用途的電纜，回路屏蔽不好就會(huì)造成溫度測(cè)量信號(hào)不穩(wěn)定。在調(diào)試中多次遇到不明原因的溫度變化，經(jīng)過(guò)全而技術(shù)分析和系統(tǒng)測(cè)量工作，最后發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生問(wèn)題的原因?yàn)椴糠譁囟刃盘?hào)傳輸回路屏蔽接地不佳，改善屏蔽接地方式后溫度信號(hào)自動(dòng)恢復(fù)正常。
4結(jié)語(yǔ)
目前，國(guó)內(nèi)300 M W以上機(jī)組的鍋爐房大都采用室外露人布置方式。在北方地區(qū)由于氣候原因，鍋爐房消防管道在設(shè)計(jì)時(shí)除了需要采用巖棉和鋁皮保溫外，還需要加裝蒸汽伴熱系統(tǒng)。由于蒸汽伴熱系統(tǒng)溫度不便監(jiān)測(cè)和控制，運(yùn)行人員操作困難大等原因，許多電廠在冬季只好采取隔離鍋爐房消防系統(tǒng)的措施，給鍋爐房的消防安全留下隱患。河津發(fā)電廠在鍋爐房的消防系統(tǒng)技術(shù)改造經(jīng)驗(yàn)無(wú)疑會(huì)為新建機(jī)組的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行機(jī)組的技術(shù)改造工作提供有益的借鑒。