热控仪表安装技术及故障防治措施
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作者: 裴盛
摘 要：随着火电厂自动化程度的日益增加，热控仪表在现场分散控制系统中的地位越来越重要，而热控仪表安装时出现的故障问题一直是火电厂建设过程中的难点。本文主要阐述了热控仪表的安装技术，并提出了安装时故障的防治措施。
关键词：火电厂；热控仪表；安装技术；故障
1 前言
火电厂的热力设备主要是锅炉和汽机两大部分。为了使发电机组能安全、经济、连续地正常生产，并适应负荷的变化，必须设置相应的测量、控制、保护及联锁等设备。然而，当主要的热控仪表及控制设备失灵时，生产则无法进行；而指示不正确或控制不协调，也将造成生产失调，导致事故。所以，应不断提高热控仪表的安装技术水平；同时深入分析安装时故障产生原因，制定有效的防治措施，以确保发电机组安全运行，提高效益。
2 热控仪表安装技术
热控仪表的安装主要包括取源部件、仪表管路、控制盘台、电气接线、测量表计及控制装置等安装工作，同时与土建、主设备的安装有密切的关系。主要安装技术及要点如下：
2.1 取源部件安装
在锅炉组合及受热面保温前，应安装炉膛水冷壁上的取源部件和安装烟道上的取源部件。安装取源部件时应注意以下要点：压力取源部件的端部不得超出主设备或管道的内壁；所有焊接操作必须符合焊接操作规程及焊接作业指导书要求；合金钢焊件焊前要进行预热，焊接后的焊口要进行热处理，常用热处理方法是焊口加热后用石棉布缠包作自然冷却，安装在主蒸汽、冷、热再管道上的合金钢部件的焊口热处理工作应由热处理工进行；在焊接热电偶保护管时，应将热电偶芯抽出，并检查保护管本身是否有质量问题。同时应注意插入式热电偶和热电阻的保护套管插入被测介质的有效深度应符合以下要求：高温高压(主)蒸汽管道的公称通径等于或小于250mm时,插入深度宜为70mm，公称通径大于250mm时,插入深度宜为100mm；一般流体介质管道的外径等于或小于500mm时，插入深度宜为管道外径的1/2；外径大于500mm时，插入深度宜为300mm；烟风及风粉混合物介质管道，插入深度宜为管道外径的1/3～1/2；回油管道上的测温元件的测量端，必须全部浸入被测介质中。
2.2 仪表管敷设
（1）二次设计。① 对仪表管路敷设进行二次设计，线路应是最短，弯头最少，并且应安装在便于检修、操作，不易损伤、受潮等地方；② 管路敷设应尽量集中布置，尽量避免交叉，确实无法避免必须做在隐蔽处；③ 同时必须考虑主设备及相邻管道的膨胀，管路有补偿装置；④ 在设计有保温层的设备或管道取样部件处直接安装阀门时，阀门进口端距离保温层大于5cm。
（2）仪表管检查、吹扫。① 仪表管材质及规格应符合设计要求，且施工前应对仪表管路进行外观质量检查，管子内外表面应光滑、清洁、不应有针孔、裂纹、锈蚀等现象，特殊材质仪表管须经光谱分析确认材质；② 仪表管路在使用前应进行管内污物、杂质的清除，并将管口临时封闭。
（3）仪表管支架安装。① 作业人员根据导管起点位置，仪表保温、保护箱位置及现场仪表设备，综合考虑导管支架的路线；② 支架不能用火焊切割、开孔，必须用切割机切割和电钻开孔，支架安装、焊接应牢固可靠、美观、整齐，尺寸偏差不得超出规范要求，并符合仪表管坡度的要求，在不允许焊接支架的承压容器、管道及需要拆卸的设备上安装支架时应采用U形螺栓或抱箍固定；③ 导管支架的间距应均匀，无缝钢管：水平敷设时1～1.5m，垂直敷设时1.5～2m；铜管、塑料管：水平敷设时0.5～0.7m，垂直敷设时0.7～1m；④ 成排仪表管敷设时，ф8~10mm的仪表管统一采用25×25热镀锌角钢拉边，ф14mm以上的仪表管统一采用40×40热镀锌角钢拉边；仪表管支架不允许焊在高温高压容器、合金钢管道及需要拆卸的设备结构上，也不允许在设备或管道的弹簧支吊架上。
（4）仪表管弯制。① 仪表管的弯制必须采用冷弯，弯曲半径不得少于3D，通常是（4～6）D，弯曲断面椭圆度不大于10%；② 对于塑料管应不小于其外径的4.5 倍，管子弯曲后，应无裂缝凸坑，弯曲断面的椭圆度不大于10%；③ 成排管路排列弯曲弧度应一致。
（5）仪表管敷设。① 成排集中的管路采用对口焊接的方式，焊口布置成“/”形或“V”字形，采用“V”字形时按介质流向形成箭头状；② 弯制好的导管逐一排入支架上并作调整，支架上管路收口统一规定如下：2根管路时呈“八”字形，3根及以上管路时呈“川”字形；③ 炉风压管路及汽轮机真空、氢气等气体测量管路敷设坡度及倾斜方向主要应考虑管内的凝结液能自动排回主管道或设备内，以保证环境温度变化析出的水分和尘埃能沿这段垂直管段返回主设备，减少表管积水和避免堵塞；④ 水平敷设的差压导管的坡度应大于1∶12，其它导管的坡度应大于1∶100，导管的斜倾方向应能保证排除气体和凝结液；⑤ 导管敷设在地下及穿过平台或墙壁时应加保护管；⑥ 导管敷设时必须考虑主设备及管道的热膨胀，并应采取补偿措施，以保证管路不受损伤。
（6）仪表管固定。① 仪表管的固定要采用能拆卸的卡子，管卡必须与管径匹配且固定牢固，常用5×20镀锌螺丝将导管固定在支架上；② 管卡的形式和尺寸根据仪表管的直径来决定，一般要求采用单孔双管卡单孔单管卡，双孔单管卡，U 形管卡（20以上），排管卡；③ 仪表管固定应采用相应管卡固定在支架上，管路支架不得直接焊接在设备或机务管道上，如需要在设备或机务管道安装支架，可以采用抱箍等其他方式固定。
2.3 控制盘、台、柜施工
（1）控制盘、台、柜应用螺栓固定牢固，盘台的运输和安装过程，不准损坏盘台的油漆层及地面墙角等土建已完工项目。
（2）盘、柜应有明显接地，且接地牢固可靠，且安装后不得在其上进行引起剧烈震动的工作，同时水平度、垂直度、盘柜之间间隙要符合标准要求；而盘内电源回路应绝缘良好，盘间联接螺栓齐全、紧固。
（3）成排的仪表盘，柜、台的安装时，应符合以下规定：① 同一系列规格相临两盘、柜、台的顶部高度允许偏差为2mm；当它们之间连接处超过2处时，顶部高度允许偏差为5mm；② 相临两盘、柜、台之间的接逢处正面的平面度允许偏差为1mm；当它们之间的连接处超过5处时，正面的平面度允许偏差为5mm；其接逢的间隙不大于2mm。
2.4 屏蔽电缆接线
屏蔽电缆必须按设计型号敷设、不能代用；要单端接地，接地统一规定到集控室盘侧，就地浮空；若有中间接头，屏蔽层要接好，并处理好绝缘。
2.5 温度、压力取样开孔
取样位置应符合图纸要求，满足安装、检修方便；在压力管道和设备上开孔，应采用机械加工的方法；风烟管道上开孔可采用氧气切割，但孔口应磨圆锉光；在Φ76mm以下的管道上安装测温元件时，应采用装扩大管的方法；在已封闭的管道或设备上需开孔时，要有防止铁屑掉入的措施；压力取样点至一次门的取样管应小于10m；无油压缩空气支管应从母管上半部引出。
2.6 测温元件安装
测温元件的插入深度应根据工艺的要求确定，但其最小插入深度热电偶，热电阻应不低于其保护管外径的（d或D）的8～10倍，双金属温度计应不小于100mm，压力式温度计不小于其温度包的长度。焊接元件插座时，元件芯要拔出，冷却后再装入；热电阻绝缘检查应大于0.5MΩ；元件接线端子至固定的保护管口，电缆要留有热力系统膨胀的足够长度。
3 热控仪表安装时的常见故障及防治措施
3.1 常见故障
（1）密封故障：现场仪表电缆进口密封不良，有可能导致雨水或其他液体、粉尘、潮湿气体等进入表体内部，导致仪表电源故障、润滑不良和锈蚀，这类故障发生率较高。
（2）腐蚀：由于电厂特定的生产环境中，许多金属外壳的仪表受化学腐蚀较严重，以致造成螺丝被腐蚀、仪表盖拧不开等。
（3）振动：因周围环境的振动而出现故障的情况也占有一定比例。常见的有仪表的固定螺丝或卡套松动、仪表接线不良、焊口裂缝等现象。
（4）回路故障：热控仪表接入的复杂回路中有些接点或接头未连接上所致。
3.2 防治措施
（1）对于安装于室外的现场仪表要特别注意仪表本身的防护等级，防护等级低的仪表尽量不要安装在室外和滴漏的地方,或采用加装仪表箱等防护措施。在电缆选型上，应注意接头的尺寸与电缆匹配，安装、维护不能图省事，要规范安装并拧紧接头；因特殊情况不能可靠密封时可采用硅胶、玻璃胶来浇灌接口。
（2）对于腐蚀性较强的生产环境，应采用防腐性好的材料，或者在仪表及螺丝口处加装防护措施。
（3）对于振动环境中的仪表，螺丝应加防松弹簧垫拧紧，增加橡胶垫、缓冲架等，把仪表移离振动源，加强巡检将隐患消灭在萌芽状态。
（4）在回路故障中尤其要注意，如发现有的元件不起作用，可用白炽灯并接上这个元件上。如果白炽灯能亮，表明回路没有问题而元件本身有故障，可对该元件进行检查。倘若此时白炽灯并不亮，此时故障可能出现在元件前侧回路和后侧回路。当用白炽灯跨接在元件前侧或后侧回路上时，如白炽灯发亮，表明除跨接段外，回路的余下段是通的。通过分段验证，可以找到故障所在。
4 结束语
发电厂热控仪表安装应严格按照设计提供的施工图、设计变更、仪表安装使用说明书的规定进行，仪表和安装材料的型号、规格和材质要符合设计规定。安装时，应做好注意防火防触电工作，同时应做到传动机构灵活，电气连接、设备固定可靠，设备布置、电缆敷设、管路敷设整齐；尽量避免震动、高温、低温、灰尘、潮湿等影响安装施工。从而提高热控仪表的安装水平，保证机组的安全经济运行。
参考文献
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［3］蔡廷文，张冰蔚.热工控制仪表和自动调节器的安装［M］.北京：化学工业出版社，2006.
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