康明斯發(fā)電機組熱工系統(tǒng)安裝過程典型問題分析與對策

1機械測量裝置與熱工檢測元件安裝的參數(shù)匹配

1.1 流量檢測

流量檢測裝置安裝反向，試運過程切割調(diào)整現(xiàn)象頻發(fā)。糾其原因主要是機務與熱工兩專業(yè)在安裝過程中的配合不夠。首先，機務與熱工專業(yè)未在安裝前核實孔板方向與介質(zhì)流向，另外，為防上測量孔板損壞，一般在管道清洗或進行嚴密性試驗前拆下流量計，再行恢復時裝反。

當前，康明斯發(fā)電機組設計的檢測管內(nèi)液體流量的取源部件主要為截流孔板。截流孔板又包括靶式流量計、均速管、限流孔板( 主要用于截流降壓) 、錐形入口孔板等。孔板設計在制造時其參考是與不同介質(zhì)或不同雷諾數(shù)的流體相匹配的，所以流量計的安裝位置應由機務和熱工兩專業(yè)共同確定。

在測量原理上，靜壓引出管( 或靜壓孔) 安裝位置應與管內(nèi)介質(zhì)流向同向。熱工專業(yè)必須在與機務專業(yè)共同核實介質(zhì)流向后安裝，避免流量計在系統(tǒng)試運行階段發(fā)現(xiàn)安裝反向而返工。在流量檢測裝置安裝問題前，進行機務與熱工兩專業(yè)綜合圖紙會審與現(xiàn)場勘察是一件重要工作。

1.2溫度檢測

目前，康明斯發(fā)電機組管道系統(tǒng)內(nèi)部介質(zhì)溫度檢測元件設計以熱電偶和熱電阻兩種溫度計為主。關(guān)于熱電偶和熱電阻的安裝環(huán)境、取點位置( 不同的介質(zhì)位置不同) 、冷端溫度補償按照現(xiàn)有設計及規(guī)范安裝未發(fā)現(xiàn)影響。而在滿足 “高溫高壓( 主) 蒸汽管道的公稱通徑等于或小于 250mm 時，插入深度宜為 70mm、大于 250mm 時，插入深度宜為 100mm”和 “一般流體介質(zhì)管道的外徑等于或小于 500mm 時，插入深度宜為 1 /2、大于 500mm 時，插入深度宜為 300mm”的要求安裝，仍多次發(fā)現(xiàn)測量偏差。分析原因主要是安裝過程中未關(guān)注公稱通徑這一概念與管道內(nèi)、外徑的區(qū)別及影響、未計算管道壁厚的影響、未考慮管內(nèi)介質(zhì)的最大熱影響區(qū)、未計算節(jié)流后速度梯度變化對溫度的影響等。

解決的方法是，通過公稱通徑與管道的內(nèi)徑的比對，選擇管道具有代表性的測量部位、將熱電偶、熱電阻要求插入深度與管壁厚的和作為安裝插入深度。從流體力學角度分析，管道斷面中心流速最大，其溫度最高，感溫元件處在被測介質(zhì)管道的中心部位測量結(jié)果較為準確。另外，由于水蒸氣及氣體的粘度與壓力、溫度的關(guān)系十分密切，在熱電偶和熱電阻的冷端溫度補償及校驗時，應綜合考慮各種影響

因素。

2熱工儀表管安裝問題及處理方法

2.1取樣管的制造缺陷

儀表管的設計材質(zhì)一般為1Cr18Ni9Ti、Z2CN18. 10、12CrIM0V、鋼 20 等，火電工程主要采用1Cr18Ni9Ti材質(zhì)的 φ16 ×3、φ14 ×2 管材，核電工程主要采用不銹鋼 316L 和304L的φ9.52×1. 63、φ6.35 ×1.65等管材。施工現(xiàn)場的常規(guī)管理是使用前按照金屬技術(shù)規(guī)范的要求，進行光譜復查，但這種檢驗方法只能判斷金屬材料含有哪些金屬元素，并不能判斷材料的幾何尺寸編差及管材的微觀缺陷。雖然儀表管按技術(shù)要求在系統(tǒng)投入前均要求進行嚴密性試驗，可以檢測潛在的隱患，但此階段處理缺陷畢竟是返工性工作，工期、成本、聲譽損失相對較大。

某工程施工單位在對 1Cr18Ni9Ti 材質(zhì) φ16 ×3、φ14 ×2 儀表管冷彎過程中發(fā)現(xiàn)管材裂紋后對 φ14×2 規(guī)格管材進行渦流檢測達 64% 不合格、對 φ16 ×3 規(guī)格管材進行渦流檢測達 70% 不合格( 以上的檢測量為單臺 600MW 機組采購用量)，且裂紋最深達 1mm；也出現(xiàn)過因管口橢圓，在與二次門連接( 卡套連接方式) 后，40% 接口滲漏的現(xiàn)象。

因此，采購方在采購過程中對生產(chǎn)線的生產(chǎn)穩(wěn)定狀態(tài)及廠內(nèi)抽檢的現(xiàn)場監(jiān)督是一項非常必要的工作。另外，材料運抵現(xiàn)場庫，物資管理人員依據(jù)管材采購標準及設計規(guī)格，采用測量精度滿足要求的計量器具實測管材幾何尺寸并真實反映偏差是否在標準容許范圍，不符合禁止出庫是防止管道與閥門連接滲漏的關(guān)鍵。對管材隱性缺陷，如細小裂紋等，可在管材使用前采取著色和渦流兩種檢驗法進行一定比例抽檢，確定管材無質(zhì)量問題后投入使用，避免在安裝過程中出現(xiàn)不合格再行采購導致的損失。射線與渦流檢驗費用相對較高，施工單位可在投標階段將其列入報價，也可根據(jù)施工過程中的現(xiàn)實情況，與業(yè)主溝通后進行。

2.2儀表管安裝

儀表管主要用于傳遞壓力、流量、液位等的機械量。壓力、流量、液位的檢測原理雖都為差壓原理，但壓力檢測原理與流量、液位檢測原理存在實質(zhì)性的不同。壓力引測儀表管為一根( 除個別特殊設計外) ，而動態(tài)流量和液位檢測均以兩根儀表管引接至二次儀表。

存在的問題是設計院一般不提供用于具體安裝的設計圖，屬施工單位的設計范圍。而熱工技術(shù)規(guī)范沒有明確的管線、支吊架( 熱工驗收標準中只有支吊架制作的驗收標準) 、膨脹、管間間隔等設計要求，現(xiàn)場往往在沒有設計圖的情況下進行安裝。出現(xiàn)的問題有膨脹彎過大浪費材料或膨脹達不到管系膨沿需求而撕裂; 不同坡度要求的儀表管走同一并行管路安裝、部分轉(zhuǎn)彎處間隔小，導致檢測數(shù)據(jù)偏差，中斷試運; 發(fā)電機靜子冷卻水流量因儀表管堵塞，導致變送器誤發(fā)信號使整套試運停機等。

按照現(xiàn)行施工技術(shù)規(guī)范《電力建設施工及驗收技術(shù)規(guī)范( 熱工儀表及控制裝置篇 SDJ － 90) 》的要求，流量與液位的取源部件與二次儀表間的儀表管坡度應大于 1∶12，而壓力應滿足技術(shù)規(guī)范中“其它管路應大于1∶100”的坡度要求。支吊架間距及型式( 固定或可移動) 應按管道或相關(guān)行業(yè)的施工、設計規(guī)范設計后再安裝。發(fā)電機靜子冷卻水流量變送器因儀表管堵塞誤發(fā)信號這一案例，實際反映施工規(guī)范中提及的“管子安裝前應進行清理，達到清潔暢通。安裝前管端應臨時封閉，避免臟物進入”這一要求沒有得到落實，應在儀表管正式安裝前采用壓縮空氣吹掃等手段進行內(nèi)壁清理，并在系統(tǒng)連通后、嚴密性試驗前進行系統(tǒng)性吹掃或沖洗，確保清潔、嚴密性試驗合格后與二次儀表連接。

2.3儀表管安裝與儀表檢驗

因位置限制等原因憑經(jīng)驗安裝，導致檢測信號偏差，在分系統(tǒng)試運過程中，重新調(diào)校二次儀表，延誤工期。原因為儀表管安裝坡度未達到技術(shù)要求，且未及時將實際情況反饋給儀表檢驗人員，造成檢測偏差。解決的方法是對于檢測、保護等儀表管路無法實現(xiàn)安裝坡度要求時，施工技術(shù)負責人現(xiàn)場測量可達到的實際坡度，計算出與規(guī)范要求坡度的偏差值，將數(shù)據(jù)反饋給儀表校驗人員，通過儀表的整定，實現(xiàn)控制系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)為被測介質(zhì)的實際物理數(shù)

據(jù)。

2.4系統(tǒng)嚴密性試驗與二次儀表安裝

當前儀表管的安裝工序是儀表管路的嚴密性試驗在與其連接的主系統(tǒng)完成嚴密性試驗后，關(guān)閉儀表管路的二次門進行儀表管路的嚴密性試驗，此種方法從工序安排上不合理。原因是管路系統(tǒng)出現(xiàn)缺陷進行處理時，影響里程碑進度; 系統(tǒng)與二次儀表連接后僅關(guān)閉二次門進行系統(tǒng)嚴密性試驗不妥，原因是二次儀表不承受超壓，另外二次門在安裝前不進行 100% 的嚴密性試驗及質(zhì)量檢驗，不能保證二次門 100% 完好，損壞儀表。

防止出現(xiàn)以上問題的方法是: 在主系統(tǒng)嚴密性試驗前，單獨進行儀表管路的嚴密性試驗，以排除因儀表管系統(tǒng)問題對工程整體進度的影響; 在儀表管路完成系統(tǒng)嚴密性試驗后再與二次儀表連接，減少損壞儀表的機率。

3控制系統(tǒng)干擾及應對措施

3.1接地系統(tǒng)干擾

在分部試運過程中，多個工程出現(xiàn)過因控制系統(tǒng)接地獨問題，導致系統(tǒng)誤發(fā)信號、閥門開度晃動、 DAS 信號瞬時較大幅度變化而導致保護系統(tǒng)誤動等問題。從最終解決的辦法分析施工未按設計或規(guī)范要求進行接地線的連接導致故障的次數(shù)較多，主要是安裝時對規(guī)范及標準的不熟悉，對圖紙不研究。

避免接地干擾的辦法主要是施工前首先查看設備或儀表供貨廠家的技術(shù)說明書有無特殊接地要求，再與設計院圖紙對應部位的設計進行比對，將廠家圖紙與設計院圖紙進行綜合圖紙會審，嚴格按設計要求施工。另外，在與調(diào)試單位進行工程交接前，重點檢查: ①電纜的屏蔽層接地; ②接地設備或接地網(wǎng)接入; ③信號輸入與輸出是否使用各自的線纜; ④ 地線連接是否牢固; ⑤同一信號回路或同一線路的屏蔽層是否只允許有一個接地點; ⑥屏蔽層的接地是否靠近信號源側(cè)等。⑦接地阻值是否滿足技術(shù)要求等。

3. 2動/控電纜混放－11 倍，會產(chǎn)生大電流沖擊的暫態(tài)干擾。其干擾以空間輻射的形式傳輸，在正常運行條件下，也可能對較近的信號或控制系統(tǒng)造成干優(yōu)，使系統(tǒng)無法正常工作。

所以在電纜敷設過程中，走同一電纜通道的電纜托架上下層間要保證足多的距離，嚴格按照電纜敷設分層的要求，保證電力、控制、信號電纜在不同的電纜托架層上，必須保證按電力、控制、信號電纜從上至下布置。特別重視單根敷設的動力電纜與其附近的控制和信號電纜的屏蔽、走向布置、端頭制作及接線端子的連接等滿足要求。

4影響調(diào)試的主要因素及解決方案

4.1閥門執(zhí)行器調(diào)試

閥門執(zhí)行器單體調(diào)試時，熱工專業(yè)一般以 0 ～ 25% ～50% ～75% ～100% 的整定值，通過反饋信號確定閥門的動作是否滿足要求，因未關(guān)注閥門機械部分的結(jié)構(gòu)設計、內(nèi)部動作狀態(tài)、閥門在冷態(tài)及熱態(tài)下的開關(guān)狀態(tài)，導致閥門實際關(guān)閉不嚴密或過力拒損壞現(xiàn)象時有發(fā)生。

基于以上幾點，在進行閥門單體調(diào)試前，熱工專業(yè)應和機務專業(yè)共同研究閥門的機械部分的結(jié)構(gòu)及特性，在考慮金屬受熱膨脹等方面因素后，確定閥門整定行程及延時時間試驗參數(shù)。必要時，該工作可在閥門安裝前進行摸擬試驗，將合理的試驗參數(shù)，用于實際調(diào)試過程。

4.2接線松動，造成誤發(fā)信號

電力電纜連接不實對控制系統(tǒng)的干擾現(xiàn)象之一是在設定閥門開度時，閥門反饋出現(xiàn)擺動; 控制電纜及信號線連接松動主要體現(xiàn)在控制、保護系統(tǒng)誤動、拒動，SOE( 事件順序記錄) 報告內(nèi)容凌亂等現(xiàn)象。此時，誤發(fā)的錯誤信號已被系統(tǒng)執(zhí)行，這是發(fā)電機組實現(xiàn)自動運行最大的危害。施工過程必須嚴格遵守規(guī)范、圖紙，進行細致的檢查，將接地、電氣線路、電纜端接或接線作為最高級驗收項目，并進行 100% 檢查，其中施工前對技術(shù)方案的審查是一項重要工作。

4.3熱控安裝工作系統(tǒng)性

單純以安裝驗收完成作為安裝工程具備分部試運條件的方法并不完善。原因是機務專業(yè)驗收標準是按系統(tǒng)及設備驗收，而熱工專業(yè)驗收標準是分塊按設備類別驗收。當前的現(xiàn)實情況是對熱工安裝工程的驗收不以熱力系統(tǒng)或設備為依托，影響系統(tǒng)調(diào)試的現(xiàn)象已屬常見。且將熱工安裝工程安排在后期、工期特別緊張，難以保證工藝質(zhì)量。

所以在進行施工策劃時，在滿足熱工安裝需要的基礎上，進度及工序安排應以分部試運階段的系統(tǒng)投運順序組織施工，質(zhì)量專業(yè)進行質(zhì)量檢驗計劃時，應結(jié)合熱力系統(tǒng)、設備策劃熱工安裝工程驗收項目。通過技術(shù)策劃、施工組織實現(xiàn)在單體或分部試運時，100% 實現(xiàn)自動控制，不留“系統(tǒng)尾工及缺陷”，可在保證施工工藝的同時保證工期。實現(xiàn)這一目標重點是充分研究機務和熱工專業(yè)的工作接

安裝過程中，綜合分析專業(yè)間的接口工作及技術(shù)要求，重視安裝過程的技術(shù)規(guī)范標準要求，可大大降低因熱工安裝問題影響機組試運行工作概率，從而保證工期、減少損失。