一、建立机组锅炉受热面炉管温度实时监测分析系统的意义

当前,发电企业面临进一步降低发电成本,挖掘潜力,提高生产效率,从而提高企业整体效益的迫切要求。因此, 企业要能利用各种行之有效的先进技术手段,以较小的投入获取长期利益的最大化。

利用国内已有的性价比极高的成熟技术建立机组锅炉受热面炉管温度实时监测分析系统，可以达到投入少、见效快的投资效果。

二、锅炉爆管问题及解决途经

电厂锅炉爆管是世界电力行业长期存在的常见和多发性故障，尚无根治办法。例如国内某电厂1、2号炉从87年开始，平均每台锅炉每年爆管1～2次，97年2号炉曾发生连续爆管7次。虽然经过局部换管,在刚开始的一段时间内有效果,但一段时间之后,又出现超温爆管。

电厂锅炉再热器、过热器（也称受热面）过热后，金属温度超过允许极限温度，内部组织发生变化，许用应力降低，在管内压力下产生塑性变形，最后导致超温爆管。例如，某型号的管子在540℃下工作时能连续工作100000小时，当长期在550℃下工作，它的寿命可能只有50000小时,缩短一半。因此，管壁超温意味着降低安全系数或减少管子使用寿命。

根据国内发电行业的相关统计数据，减少锅炉“四管”泄漏次数，降低锅炉强迫停运时间，是提高锅炉运行可靠性和经济性的关键因素。其中，减少管壁超温过热是关键之中的关键。

目前解决炉管爆破的途径主要是：（1）通过在线检测和早期预警，减少停炉损失。（2）在每次检修中进行抽样拍片和金相检测，及时掉换发现问题的管段，（3）通过寿命评估提前更换炉管。但是，上述的解决途径无法达到实时监督、实时统计以及实时分析，无法从根本上解决锅炉超温爆管的隐患。因此，有必要采取更先进的状态检修管理方法来解决这一问题。

因此,建立机组锅炉受热面炉管温度实时监测分析系统，是非常必要的。

三、建立电厂锅炉受热面炉管温度实时监测及分析系统的目的

电厂锅炉再热器、过热器的安全是电厂安全经济运行的一项重要指标，再热器与过热器由于承受高温高压，会引起突发爆管，造成停炉的严重后果，是应重点监测的设备。

虽然DCS提供超温报警功能，是由于测点数量的限制，所能提供的温度参数有限。所以对于运行人员及设备管理人员来说，仅能做定性分析，无法准确把握整个受热面温度变化情况。

对于金属材料的寿命，主要决定于其经历的历史过程，如温度，应力情况。对于锅炉炉管，由于运行条件复杂，不同管子的温度、应力状况相差很大，其寿命主要取决于这些参数。锅炉过热器、再热器受热面在线寿命监测和管理系统能够根据运行参数和壁温在线监测及实时计算的结果，监测炉管的温度和压力，并根据不同管子的历史温度、应力分布，分析炉管的寿命分布。

为保证锅炉长期安全经济运行，对锅炉受热面金属失效形式进行分析，建立相关的寿命在线监测系统。最终目的是通过连续实时的监测，记录下受热面详细温度变化趋势，尽量避免发生爆管现象，可为检修提供技术数据，提高锅炉运行的可靠性，减少非计划停机次数。

为保证机组能长期安全经济运行，对于长期超温过热的受热面，在检修期间，应根据受热面的材质情况与过热情况，判断受热面管子可否正常运行到下一次检修，决定是否予以更换。在当前国内外普遍推行以可靠性为中心的状态检修的形势下，建立过热器、再热器受热面在线寿命监测系统，可以作为实施状态检修的工具，具有相当重要的意义。

四、电厂锅炉受热面炉管温度实时监测及分析系统的功能

1、在线采集与过热器、再热器温度和计算寿命有关的机组数据，建立相应的数据库。

   其中数据采集方法：

(1)再过热器、热器温度采集：直接由安装热电偶测点得到；

(2) 机组数据采集：使用电厂巳有的OPC或SIS实时历史数据库

得到。

2、实时记录并计算受监范围内炉管的金属壁温，并在超温事件发生时进行声光提示。

3、能对受监控范围内炉管超温的频次、峰值和时间等进行统计分析，做定时统计、定时累计、定期分析、定期处理。为有关专业管理人员在MIS上提供全面、直观、准确、及时的第一手分析资料，以加强对锅炉受热面管超温情况的监测；

实现以上各种数据统计管理、查询打印功能。

4、全面监控锅炉受热面的安全运行状态, 提高锅炉受热面的安全运行水平，有效降低锅炉受热面管超温爆管的发生率，杜绝锅炉过、再热器的超温爆管；

5、在建立的数据库中，除保存各炉管管段实时采集计算的壁温、应力和寿命损耗数据，受监范围内的炉管金属壁温、剩余寿命以及机组负荷、汽温、氧量、煤量、给水量等参数外,还将相关的自动和人工操作指令及相应的阀门开度等实时运行参数采集并存入数据库，为管子的寿命管理和残余寿命预测提供必要的数据。

6、提供超温事件分析的平台，给出：

（1）超温时间分布图；

（2）即时温度显示及分布图；

（3）指定时间的超温曲线图；

（4）经常超温的部位；

（5）经常超温的时段；

（6）经常超温的工况、超温温度与相关工况参数的各种对应变化曲线关系；例如：机组负荷-超温的关系、给煤量-超温的关系、给水量-超温的关系、锅炉氧量-超温的关系、等等；

（7）“温度-工况”关系的统计分析；

7、建立锅炉过热器、再热器壁温监测和寿命计算的数学模型，并建立在线炉内管壁温度、寿命管理系统。从而实现：为运行提供在线炉内壁温值；寿命库中累计数据为检修提供定量地相对危险管束位置，作为实施状态检修的工具。

8、根据受热面炉管的寿命数据，给出检修中检验和维修的建议和方案。

9、提供浏览器--服务器方式的客户端界面。

显示内容包括：

（1）采集的温度；

（2）机组负荷、汽温、氧量、煤量、给水量等机组相关数据；（3）计算的实时分析结果。

五、项目实施案例效果

项目实施案例单位：上海石洞口第二电厂。

项目实施时间：2001年12月投入正式运行。

项目实施机组：两台600MW超临界发电机组。

1、降低炉管发生超温爆管的效益分析

项目实施后，有效降低炉管发生超温爆管的几率，提高了锅炉受热面的安全运行水平。提高锅炉可利用率。有效降低锅炉因超温爆管所造成的各种直接和间接损失。

   如果按爆管一次损失在400万元计算。根据历史数据统计，每年两台机组爆管发生几率为2.0次。安装受热面炉管温度实时监测分析系统后，即可以有效降低爆管发生次数。按保守估计，每年可产生效益为200万元以上。系统运行已超过6年半，累积效益已达1300万元以上。

2、直接参与到机组运行班组以及值班人员个人的考核管理的效果

将电厂锅炉受热面炉管温度实时监测及分析系统所采集数据与分析处理的结果全面用于机组运行班组以及值班人员个人的月度、季度和年度全自动化的考核统计管理中，获得了很好的效果。进一步有效地调动了广大运行值班人员参与控制锅炉受热面炉管超温爆管的工作中来的积极性。

“月度#1/#2号炉高再超温日统计报表”请见附录。

附录中“高再超温日统计报表”的说明：

每个月初，运行部有关主管操作运行“考核统计管理软件”，程序自动按机组分别将上个月高温再热器超温情况按运行班组、日期、炉管编号等条件统计计算出结果。由此结果及统计到人头的统计程序的结果（略），最终由程序自动加权统计出班组以及值班人员个人的考核管理成绩。根据这样的方式，得出的考核结果，立即反馈到今后的机组运行操作值班工作中，确实起到了立竿见影的效果。从而对机组长期安全平稳运行奠定了坚实的基础，其效益很难用具体的金钱来统计。

更多信息,请访问:   http://www.caomingnd.cn