提 要 分析了三菱機組鍋爐房的消防系統存在的問題，提出了改進措施。通過將多功能溫度巡檢和控制裝置應用到消防管道蒸汽伴熱系統，解決了冬季消防管道內水溫自動控制問題。
關鍵詞 消防系統蒸汽伴熱溫度控制
0引言
河津發電廠一期工程2×350 M W機組全套引進日本三菱公司機組.其鍋爐房采用露天布置方式，高度為63. 5 m。鍋爐房的消防系統采用承壓式水消防系統，系統正常壓力維持在0，8 MPa。在鍋爐房的底部設計有一個消防水環型聯箱，在鍋爐房的四個角設計有一根自下而上的DN 150消防供水管道。按照鍋爐房檢修平臺高度的不同，在每層檢修平臺上分別接出7個DN 65的消火栓。根據冬季當地平均氣溫為－10~－20℃的氣候特征，三菱公司在鍋爐房的消防管道上設計了雙回路蒸汽伴熱系統，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組低溫輔汽母管，蒸汽參數為P= 0， 6 MPa， T=150℃。自從2000年1# ,2#機組相繼投產后，由于鍋爐房的消防系統在設計上存在不足之處，造成消防系統管道頻繁發生泄漏故障，嚴重影響了該系統的正常運行。作者通過對原有消防系統存在的問題進行分析和研究，提出了相應改進措施。其中自行開發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控制問題，并取得了良好的運行效果。
1原有消防系統存在的問題
由三菱公司設計的鍋爐房消防系統主要存在以下問題:①鍋爐房的消防系統管道上隔離閥門數量少，造成消防系統遇有檢修工作時，需要進行大范圍隔離放水工作，既延長了檢修時間，又不利防火安全;②按照我國的消防設計規范要求，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消防系統管道上沒有設計U型膨脹彎和彈性支吊架，造成冬季消防管道伴熱系統投入運行時管道無法自由膨脹，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控制，由于伴熱蒸汽溫度過高，消防管道內的水溫又無法進行監測，給運行人員操作帶來很大困難。蒸汽伴熱系統運行時間過長會將消防管道內的水溫加熱到80~90℃;退出時間過長又會使消防管道出現凍裂泄漏故障。由于存在上述問題鍋爐房的消防系統在冬季一直無法正常運行，嚴重影響了消防安全工作，同時又加大了檢修人員的檢修和維護工作量。
2技術改造措施
針對鍋爐房的消防系統存在的問題，主要采用了以下技術改造措施:①在1#,2#鍋爐房的消防供水母管和鍋爐房四個角的消防供水立管上分別加裝了隔離閥門，使1#,2#鍋爐的消防系統成為單元制設計，減少了檢修工作中的系統隔離操作和放水時間;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U型膨脹彎，在鍋爐房的每根消防供水立管上加裝了2個U型膨脹彎，用以吸收消防管道熱脹冷縮引起的應力變化;④自行開發了一套適用」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，實現了對消防管道內的水溫自動檢測和控制功能，使鍋爐房的消防系統在冬季運行時水溫保持在10~40℃之間。該項技術改造措施為解決北方地區電廠鍋爐房消防系統不能正常運行的問題提供了成功的經驗。下面重點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
根據電廠鍋爐房的消防系統運行要求，在冬季只要使消防管道內的水溫不低于5℃，就能保證整個消防系統的正常運行。由于電廠鍋爐房一般屬于室外露人布置，消防管道內的水溫在冬季受不同風向的影響較大，不可能使整個消防系統的水溫保持恒定，只能將其溫度控制在合理的范圍內。根據上述特點，在鍋爐房四個角的每根消防供水立管上加裝了兩個熱電藕測點和兩塊就地溫度表，用于監測每根消防管道內的水溫變化。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關斷門后加裝了一個電動關斷門，用于自動開啟和切斷消防管道的伴熱蒸汽。在鍋爐房47 m平臺加裝了一根DN 50的消防水環型聯絡管道，應用熱量平衡和微循環原理降低每根消防供水立管由于安裝位置不同和受風向影響而產生的溫差。在1#鍋爐房的12.5m檢修平臺安裝了一套多功能溫度自動巡檢和控制裝置，自動巡檢和控制鍋爐房的消防管道內水溫。根據河津發電廠的多功能溫度自動巡檢和控制裝置實際使用效果，為減少溫度信號傳輸過程中導線電阻對測量信號的影響，木裝置的最大服務半徑應不超過500m。當某個測點溫度達到5℃時，多功能溫度自動巡檢和控制裝置發出控制指令，自動開啟消防管道伴熱蒸汽電動關斷門，消防管道蒸汽伴熱系統投入運行，開始提高消防管道內的水溫;當某個測點的溫度達到45℃時,多功能溫度自動巡檢和控制裝置發出控制指令,關閉消防管道伴熱蒸汽電動關斷門,消防管道蒸汽伴熱系統退出運行,消防管道內的消防水進入保溫和熱量微循環階段。當某個測點溫度低于5℃或高于45℃時,多功能溫度自動巡檢和控制裝置將會發出報警信號,提醒運行人員采取相應的處理措施。圖1為多功能溫度自動巡檢和控制裝置的工作原理。
3.2 運行效果
通過兩年來的運行實踐表明，該裝置運行穩定，檢測和控制功能可靠，大大減少了運行人員的操作，取得了良好的實際運行效果。根據鍋爐房的消防系統運行記錄結果，冬季消防管道蒸汽伴熱系統每人平均投入2~4次，每次投入時間為2.5~3.5 h，整個鍋爐房的消防管道內水溫一般保持在5~45℃之間，沒有發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檢修和維護工作量。
3. 3在調試中遇到的問題及改進建議
由于本次改造工作沒有對原有消防系統進行過大的改動，我們在調試多功能溫度自動巡檢和控制裝置時遇到以下主要問題。
(1)由于鍋爐房四個角的每根消防供水立管所處位置不同，冬季遇大風天氣時，造成迎風側管道內水溫與背風側管道內水溫差異很大。據現場調試記錄，最大溫差曾經出現超過40℃的現象，造成多功能溫度自動巡檢和控制裝置無法正常進行溫度調節和控制，不斷地交替發出伴熱蒸汽電動關斷門開啟和關閉命令。通過對消防管道的伴熱系統進行認真分析，發現產生上述問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大的主要原因，需進一步對伴熱系統進行改造才能徹底解決溫差過大的問題。在對消防管道伴熱系統進行改造前，為了保證多功能溫度自動巡檢和控制裝置的正常運行，在這種工況下運行人員需要手動調節某個區域的伴熱蒸汽隔離閥門開度，通過控制不同區域的伴熱蒸汽流量將消防管道內的水溫偏差減低到30~35℃范圍內。
( 2)考慮到運行人員監視方便，木次改造將1#,2#鍋爐房的2臺多功能溫度自動巡檢和控制裝置全部安裝在1#鍋爐的12. 5 m檢修平臺。由于從控制盤到2#鍋爐房部分測l從的距離較長，溫度傳輸回路的導線電阻超過5Ω，造成上述測l從產生過大的溫度測量誤差。根據理論計算，每千米lmm2銅芯導線的電阻值約為1. 7Ω，木次改造中2#鍋爐房有2個溫度點從到多功能溫度自動巡檢和控制裝置的距離為400 m左右.其電阻值約為6. 8 Ω.該值超出金屬鉑電阻熱電藕正常工作的允許范圍5 Ω。對上述測點采用電橋電阻平衡技術進行處理.基本消除了溫度測量誤差。具體平衡方法見圖2。按照溫度測量回路電阻平衡原理:R 14= R 24= R 35= R c+ R u‑=5 Ω士0. 01 Ω。
( 3)溫度信號傳輸回路中的屏蔽效果好壞直接影響到溫度測量系統的穩定性。由于1#,2#鍋爐房的消防管道溫度信號輸送電纜附近同時布放著各種用途的電纜，回路屏蔽不好就會造成溫度測量信號不穩定。在調試中多次遇到不明原因的溫度變化，經過全而技術分析和系統測量工作，最后發現產生問題的原因為部分溫度信號傳輸回路屏蔽接地不佳，改善屏蔽接地方式后溫度信號自動恢復正常。
4結語
目前，國內300 M W以上機組的鍋爐房大都采用室外露人布置方式。在北方地區由于氣候原因，鍋爐房消防管道在設計時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。由于蒸汽伴熱系統溫度不便監測和控制，運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的措施，給鍋爐房的消防安全留下隱患。河津發電廠在鍋爐房的消防系統技術改造經驗無疑會為新建機組的消防系統設計和運行機組的技術改造工作提供有益的借鑒。
關鍵詞 消防系統蒸汽伴熱溫度控制
0引言
河津發電廠一期工程2×350 M W機組全套引進日本三菱公司機組.其鍋爐房采用露天布置方式，高度為63. 5 m。鍋爐房的消防系統采用承壓式水消防系統，系統正常壓力維持在0，8 MPa。在鍋爐房的底部設計有一個消防水環型聯箱，在鍋爐房的四個角設計有一根自下而上的DN 150消防供水管道。按照鍋爐房檢修平臺高度的不同，在每層檢修平臺上分別接出7個DN 65的消火栓。根據冬季當地平均氣溫為－10~－20℃的氣候特征，三菱公司在鍋爐房的消防管道上設計了雙回路蒸汽伴熱系統，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組低溫輔汽母管，蒸汽參數為P= 0， 6 MPa， T=150℃。自從2000年1# ,2#機組相繼投產后，由于鍋爐房的消防系統在設計上存在不足之處，造成消防系統管道頻繁發生泄漏故障，嚴重影響了該系統的正常運行。作者通過對原有消防系統存在的問題進行分析和研究，提出了相應改進措施。其中自行開發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控制問題，并取得了良好的運行效果。
1原有消防系統存在的問題
由三菱公司設計的鍋爐房消防系統主要存在以下問題:①鍋爐房的消防系統管道上隔離閥門數量少，造成消防系統遇有檢修工作時，需要進行大范圍隔離放水工作，既延長了檢修時間，又不利防火安全;②按照我國的消防設計規范要求，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消防系統管道上沒有設計U型膨脹彎和彈性支吊架，造成冬季消防管道伴熱系統投入運行時管道無法自由膨脹，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控制，由于伴熱蒸汽溫度過高，消防管道內的水溫又無法進行監測，給運行人員操作帶來很大困難。蒸汽伴熱系統運行時間過長會將消防管道內的水溫加熱到80~90℃;退出時間過長又會使消防管道出現凍裂泄漏故障。由于存在上述問題鍋爐房的消防系統在冬季一直無法正常運行，嚴重影響了消防安全工作，同時又加大了檢修人員的檢修和維護工作量。
2技術改造措施
針對鍋爐房的消防系統存在的問題，主要采用了以下技術改造措施:①在1#,2#鍋爐房的消防供水母管和鍋爐房四個角的消防供水立管上分別加裝了隔離閥門，使1#,2#鍋爐的消防系統成為單元制設計，減少了檢修工作中的系統隔離操作和放水時間;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U型膨脹彎，在鍋爐房的每根消防供水立管上加裝了2個U型膨脹彎，用以吸收消防管道熱脹冷縮引起的應力變化;④自行開發了一套適用」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，實現了對消防管道內的水溫自動檢測和控制功能，使鍋爐房的消防系統在冬季運行時水溫保持在10~40℃之間。該項技術改造措施為解決北方地區電廠鍋爐房消防系統不能正常運行的問題提供了成功的經驗。下面重點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
根據電廠鍋爐房的消防系統運行要求，在冬季只要使消防管道內的水溫不低于5℃，就能保證整個消防系統的正常運行。由于電廠鍋爐房一般屬于室外露人布置，消防管道內的水溫在冬季受不同風向的影響較大，不可能使整個消防系統的水溫保持恒定，只能將其溫度控制在合理的范圍內。根據上述特點，在鍋爐房四個角的每根消防供水立管上加裝了兩個熱電藕測點和兩塊就地溫度表，用于監測每根消防管道內的水溫變化。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關斷門后加裝了一個電動關斷門，用于自動開啟和切斷消防管道的伴熱蒸汽。在鍋爐房47 m平臺加裝了一根DN 50的消防水環型聯絡管道，應用熱量平衡和微循環原理降低每根消防供水立管由于安裝位置不同和受風向影響而產生的溫差。在1#鍋爐房的12.5m檢修平臺安裝了一套多功能溫度自動巡檢和控制裝置，自動巡檢和控制鍋爐房的消防管道內水溫。根據河津發電廠的多功能溫度自動巡檢和控制裝置實際使用效果，為減少溫度信號傳輸過程中導線電阻對測量信號的影響，木裝置的最大服務半徑應不超過500m。當某個測點溫度達到5℃時，多功能溫度自動巡檢和控制裝置發出控制指令，自動開啟消防管道伴熱蒸汽電動關斷門，消防管道蒸汽伴熱系統投入運行，開始提高消防管道內的水溫;當某個測點的溫度達到45℃時,多功能溫度自動巡檢和控制裝置發出控制指令,關閉消防管道伴熱蒸汽電動關斷門,消防管道蒸汽伴熱系統退出運行,消防管道內的消防水進入保溫和熱量微循環階段。當某個測點溫度低于5℃或高于45℃時,多功能溫度自動巡檢和控制裝置將會發出報警信號,提醒運行人員采取相應的處理措施。圖1為多功能溫度自動巡檢和控制裝置的工作原理。
3.2 運行效果
通過兩年來的運行實踐表明，該裝置運行穩定，檢測和控制功能可靠，大大減少了運行人員的操作，取得了良好的實際運行效果。根據鍋爐房的消防系統運行記錄結果，冬季消防管道蒸汽伴熱系統每人平均投入2~4次，每次投入時間為2.5~3.5 h，整個鍋爐房的消防管道內水溫一般保持在5~45℃之間，沒有發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檢修和維護工作量。
3. 3在調試中遇到的問題及改進建議
由于本次改造工作沒有對原有消防系統進行過大的改動，我們在調試多功能溫度自動巡檢和控制裝置時遇到以下主要問題。
(1)由于鍋爐房四個角的每根消防供水立管所處位置不同，冬季遇大風天氣時，造成迎風側管道內水溫與背風側管道內水溫差異很大。據現場調試記錄，最大溫差曾經出現超過40℃的現象，造成多功能溫度自動巡檢和控制裝置無法正常進行溫度調節和控制，不斷地交替發出伴熱蒸汽電動關斷門開啟和關閉命令。通過對消防管道的伴熱系統進行認真分析，發現產生上述問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大的主要原因，需進一步對伴熱系統進行改造才能徹底解決溫差過大的問題。在對消防管道伴熱系統進行改造前，為了保證多功能溫度自動巡檢和控制裝置的正常運行，在這種工況下運行人員需要手動調節某個區域的伴熱蒸汽隔離閥門開度，通過控制不同區域的伴熱蒸汽流量將消防管道內的水溫偏差減低到30~35℃范圍內。
( 2)考慮到運行人員監視方便，木次改造將1#,2#鍋爐房的2臺多功能溫度自動巡檢和控制裝置全部安裝在1#鍋爐的12. 5 m檢修平臺。由于從控制盤到2#鍋爐房部分測l從的距離較長，溫度傳輸回路的導線電阻超過5Ω，造成上述測l從產生過大的溫度測量誤差。根據理論計算，每千米lmm2銅芯導線的電阻值約為1. 7Ω，木次改造中2#鍋爐房有2個溫度點從到多功能溫度自動巡檢和控制裝置的距離為400 m左右.其電阻值約為6. 8 Ω.該值超出金屬鉑電阻熱電藕正常工作的允許范圍5 Ω。對上述測點采用電橋電阻平衡技術進行處理.基本消除了溫度測量誤差。具體平衡方法見圖2。按照溫度測量回路電阻平衡原理:R 14= R 24= R 35= R c+ R u‑=5 Ω士0. 01 Ω。
( 3)溫度信號傳輸回路中的屏蔽效果好壞直接影響到溫度測量系統的穩定性。由于1#,2#鍋爐房的消防管道溫度信號輸送電纜附近同時布放著各種用途的電纜，回路屏蔽不好就會造成溫度測量信號不穩定。在調試中多次遇到不明原因的溫度變化，經過全而技術分析和系統測量工作，最后發現產生問題的原因為部分溫度信號傳輸回路屏蔽接地不佳，改善屏蔽接地方式后溫度信號自動恢復正常。
4結語
目前，國內300 M W以上機組的鍋爐房大都采用室外露人布置方式。在北方地區由于氣候原因，鍋爐房消防管道在設計時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。由于蒸汽伴熱系統溫度不便監測和控制，運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的措施，給鍋爐房的消防安全留下隱患。河津發電廠在鍋爐房的消防系統技術改造經驗無疑會為新建機組的消防系統設計和運行機組的技術改造工作提供有益的借鑒。