概況
以某電廠一期2×1000MW超超臨界燃煤間接空冷機組為例，鍋爐為超超臨界參數、變壓直流爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天島式布置、固態排渣、切圓燃燒方式，Π型鍋爐，設計有脫硫、脫硝裝置，空氣預熱器和風機雙列布置，每臺機組設計1套SCR脫硝裝置，SCR反應器直接布置在全拉出布置的回轉式空氣預熱器上方，同時，設置煙氣回熱利用系統，BMCR工況下，鍋爐主要技術參數如表1。
鍋爐運行方式如下，機組主要承擔基本負荷，并且具有一定的調峰能力，鍋爐負荷為30%BMCR及以上時，機組投入全部自動裝置、不投油、全部燃煤的條件下，能夠長期安全穩定運行。
煙、風及制粉系統構成如下，制粉系統選用中速磨煤機冷一次風機正壓直吹式系統，每臺鍋爐配6臺中速磨煤機，5臺運行，1臺備用，每臺鍋爐磨煤機密封系統采用2臺離心式增壓密封風機，其中1臺運行，1臺備用，密封風機取風來自一次風機出口，每臺鍋爐配6臺電子稱重式給煤機，與磨煤機相對應。
煙、風系統采用平衡通風方式，二次風經過送風機、暖風器、空預器以后，進入鍋爐二次風箱，一次風在進入空預器以前分為2路，1路經過空預器加熱，作為磨煤機制粉用熱風，另1路不經過空預器，作為磨煤機溫風，以調節磨煤機出口溫度；在磨煤機入口以前的冷一次風母管上，引出1路作為給煤機密封風，另外，引出1路經過密封風機增壓以后，作為磨煤機密封風。
每臺鍋爐配2臺50%容量動葉可調軸流式送風機，2臺50%容量動葉可調軸流式一次風機，2臺50%容量動葉可調軸流式引風機，鍋爐省煤器至空預器之間裝設SCR裝置，每臺鍋爐配2臺50%容量三分倉回轉容克式空氣預熱器，空預器適應鍋爐裝設SCR裝置的要求，空預器進口風道設有暖風器，以防止鍋爐尾部低溫受熱面的腐蝕。
從空預器出來的煙氣通過除塵器以后，再經過引風機，被送至水平煙道，煙氣從水平煙道再次被引出，經過100%容量脫硫處理以后，通過煙囪排入大氣。
鍋爐燃燒器命名以及編號如下，每臺磨煤機帶鍋爐的一層燃燒器，每臺磨煤機4個出粉口。煤粉燃燒器一共6層，從下往上編號依次分別是A、B、C、D、E、F；雙切圓角的命名是前墻（站在爐前，面向煙囪方向）自左至右，依次為1、4、5、8；后墻（站在爐后，面向汽機房方向）自右至左，依次為2、3、6、7，2臺爐相同即順列布置，具體如圖1。
圖1 雙切圓角布置
1 熱工儀表及控制設備配置
為了滿足應用現場總線技術實現數字化電廠控制方案的目的，變送器等設備為以下2種類型，1）二線制，輸出信號（4～20）mA DC標準信號，配HART協議接口，2）Profibus PA現場總線協議接口，導線接口為M20×1.5，并且配有堵頭和電纜接入口防進水接頭，外殼防護等級應至少是IP56型。
1.1 壓力/差壓變送器
變送器為智能變送器，通過手持智能終端，能夠對變送器進行遠程距離診斷、查詢、標定和重新組態，可以在線調整，調整期間，對變送器正常輸出不會造成任何干擾，變送器均帶有就地模擬指示。
變送器以微處理器為基礎，具有雙向遠程數字通信能力和自診斷功能，在整定量程內，最低工作精度不大于±0.075%，包括線性、滯后及復現性的精度，掃描速度不低于75ms，線性輸出（0～100）%。
對零點和滿量程進行調整，除具有遠方零點、滿量程調整功能外，還具有本機就地零點、滿量程調整功能，零點的縮小和增大可以在（0～80）%的量程中設定，變送器的量程比為1：100，變送器設計有統一的測試接口，以便于連接測試設備。
超壓保護至少是設計壓力滿量程60%以上，變送器具有超壓力條件下工作能力，而不會直接影響原有精度，在溫度每變化50℃時，漂移量不超過最大量程的±0.25%，在12個月時間內的漂移量不超過所調量程的±0.1%，在5年時間內的漂移量不超過所調量程的±0.125%。
變送器螺紋接頭、隔離膜片等部件的材質不低于316L不銹鋼，膜片不會因單向過壓（100psig或者150％最大量程）造成永久性變形和影響變送器精度。
變送器安裝方式采用管裝平支架（2"管子），并且包括全部安裝附件及過程連接頭、墊片等，過程接口（引壓口）采用平墊密封焊接式直通終端錐管接頭，規格1/2NPT-φ14或者1/2NPT-Φ16，短管規格φ16×3、φ14×2，密封尺寸采用國內壓力表的通用尺寸M20×1.5mm，管接頭材質為1Cr18Ni9Ti不銹鋼。
1.2 過程開關儀表
過程開關接線和端子均符合適用的UL和ANSI標準。利用永久性標志可以很容易地識別所有端子，開關為彈簧活塞式干觸點開關，尤其是在高溫部分，必須采用干觸點，不得采用水銀或者其它形式的觸頭。
液位開關接點形式為雙刀雙擲DPDT，在所有情況下，觸頭排列適應電氣上獨立的電路，每組觸頭應為快動干式觸頭，接有220V交流負載或者30V直流負載時，觸頭的最小額定電流為5A，觸頭的設計符合電路負載要求。
過程開關不需要外部提供電源，各類開關的死區和切換差值滿足控制要求，在環境溫度（-20~65）℃，濕度為（5~100）%相對濕度工況下，能夠正常工作。
1.3 溫度測量元件
溫度測量元件指熱電阻、熱電偶、雙金屬型溫度計，包括熱電偶組件、熱敏元件、保護套管（熱套管）、冷段接長管、熱電偶（熱電阻）端接頭、底座、墊片等。
熱電偶元件包含熱電偶專用導線，絕緣層采用硬質包覆金屬氧化物，不銹鋼保護護套，高溫高壓熱電偶采用錐形套管，熱電偶為鎧裝雙支型，分度號為K分度，精度為I級，滿足美國ISA標準；熱電阻元件為鎧裝雙支型熱電阻，分度號為Pt100，采用三線制，雙支型，精度為A級。
熱電偶、熱電阻接頭至少需要13mm長的絲口接口，均配活動卡套螺母，包括鎖定螺母，可動卡套和固定螺母，每一支熱電偶、熱電阻要求具有不少于3點的檢驗報告，并且滿足ANSI MC96.1和ASTM E-230-87標準。
當被測介質對元件磨損較大時，采用耐磨套，耐磨涂層厚度2mm，測點振動較大時，元件采取防振措施；元件接線端子密封良好，并且滿足防爆、防火、防水、防塵、防腐蝕的有關要求。
根據測點用途和參數，選擇安裝固定形式，例如，焊接、固定螺紋、活動螺紋等，對各種安裝固定形式，需要提供圖紙、說明，包括施工安裝要求。
用于四大管道上溫度元件套管的材質必須與母管道材質一致，需要滿足在四大管道配管前，提供四大管道所需要溫度套管，以便在四管配管時，完成溫度元件套管與管道一體化焊接工作。
1.4 流量測量裝置
長頸噴嘴、孔板、德爾塔巴（阿牛巴）節流裝置、渦街流量計具有計算書以及相關圖表，在計算書中，給出測量裝置最大壓力損失值，提供流量測量裝置對應的反法蘭，流量孔板為同心圓，鏡面拋光，流量孔板的數據打在其兩側，標準孔板/噴嘴帶手柄，成套提供拆卸工具。
流量孔板材料與被測介質相適應，出廠以前，所有節流裝置必須做好實流校驗、標定，提交校驗、標定合格證書，同時，出廠以后，需要配合現場，進行實際、實流標定。
1.5 導波雷達、超聲波液位變送器
導波雷達、超聲波液位計配專用調試工具，儀表電源24V DC，液位計量程比滿足工藝控制要求，精度1%
導波雷達液位計具有完整的探頭系列、調整單位及測量系統，完成對液位的非接觸式連續測量，能夠有效抑止固定障礙物的虛假回波，導波雷達液位計安裝在外置測量筒上，最低性能要求如下，基準精度±5mm，重復性±1mm，刷新間隔1次/s。
導波雷達液位計采用雙室結構的變送器外殼(電子裝置及電纜線路分隔)，無需打開儲罐即可拆卸變送器部分(電子頭)，探頭可切割長度，以確保安裝便捷，并且最大限度減少維修的需求，測量筒材質為不銹鋼，導波雷達液位計外罩的防護等級不低于IP67標準，其導波桿的結構材料和焊接工藝符合ANSI B31.1標準。
導波雷達液位計采用蒸汽補償專用型，絕對精度要求達到3mm，在飽和蒸汽條件下，導波桿最大耐壓16.5MPa，最大耐溫450℃，蒸汽專用型導波雷達液位變送器的導波桿必須采用同軸桿結構。
為了使導波雷達液位計的電路和液晶部分能夠滿足在（-40～+70）℃的工作溫度條件，要求變送器和導波桿之間有隔熱層，導波雷達液位計和導波桿之間的隔熱層使用適合飽和蒸汽條件的氧化鋁和PEEK（高溫塑料）為絕熱材料，抗蒸汽用O型密封圈要求使用Aegis PF128 材料。
導波雷達液位計配外置測量筒與箱體的連接方式為側側或者側底，配套提供外置測量筒、連接短管、焊接式排污儀表閥門、焊接式一次門、密封墊等，導波雷達現場安裝和調試，并對整套裝置進行水壓試驗。
1.6 流量計
1.6.1電磁流量計
電磁流量計電源24V DC或者220V AC，50Hz，流量計量程比滿足工藝控制要求，精度1%
1.6.2 超聲波流量計
采用管道外夾裝式超聲波測量探頭時，在各種負荷下，夾裝式流量測量探頭能夠輸出1個非常穩定、可靠、無脈動的流量測量信號；采用管道式安裝方式時，配置正、反法蘭以及全套安裝附件，超聲波流量計性能穩定可靠，夾裝式超聲波流量計能夠保證長期高精度測量，精度不低于1.0%，重復性為0.1%。
1.7 露點儀
抽取式露點儀即在線微量水分析儀，用于測量儀用壓縮空氣露點，其測量原理以及制造工藝先進可靠，進口原裝原產地產品，露點儀采用氧化鋁微量水探頭，配備完備的預處理系統，帶PPMV顯示，露點儀的最低性能如下。
露點儀全標定范圍（60～-110）℃，標準標定范圍（60～-80）℃；精度±2℃，范圍為（-65～+60）℃，±3℃，范圍為（-110～-66）℃；重復性±0.5℃，范圍為（-65～+60）℃，±1.0℃，范圍為（-110～-66）℃；操作溫度（-110～+70）℃，儲存溫度≤70℃，響應時間5s（63%變化量），微量水探頭滿足NIST的校準標準。
變送單元輸出（4～20）mADC信號，電源220V AC，50Hz，具備RS-485雙向通訊接口或者遵循HART通訊協議
1.8 風機鍵相監測儀表
2臺爐12臺風機，每臺設置1套鍵相傳感器和監測儀表，傳感器采用一體化電渦流傳感器，技術參數如下，靈敏度8mV/μm，量程2mm，頻率范圍（0～10000）Hz，溫度范圍（-30～120）℃，防護等級IP65，外殼材質為不銹鋼，頭部材料為樹脂材質，供電方式24V DC供電
鍵相監測儀表采用單通道鍵相轉速監測儀，技術參數如下，輸入通道數為1路鍵相信號，接入傳感器類型為電渦流傳感器，供電電壓（90～264）V AC，模擬量輸出為1路可選（4～20）mA/（2～10）V同時獨立輸出，或者（ 0～20）mA/（0～10）V同時獨立輸出，開關量輸出為2路開關量，可以設置為1級報警和2級報警，緩沖輸出為1路緩沖輸出，原始信號波形輸出，用于狀態分析，數字通訊方式為OPC通訊。
2臺標準機柜分別對應#1機組和#2機組，每臺機柜內，除了放置6塊鍵相儀表，同時放置6塊風機的振動監測儀表，儀表型號為VC1100 C11 CCS；現場就地側端子箱用于轉接傳感器自帶電纜和延長電纜，方便檢修拆卸，端子箱數量為12個。
1.9 風量測量裝置
磨煤機一次風流量測量采用插入組合多點矩陣式、具有自清灰風量測量裝置，傳感器本身采取專用防堵孔設計等多種有效手段，在粉塵含量較高以及有較大雜質情況下，確保設備正常穩定工作。
結構型式及安裝方法滿足工藝設計要求，不能改變風道原有結構型式，該裝置要求拆裝簡便易行，具有良好的免維護性，在維修及校準過程中，不影響正常運行，測風裝置本身具有抗風切變的紊流手段，以保證測量信號的穩定精度，測風裝置具有來流方向校正手段，在較短的直管段以及風道內表面不規正的情況下，確保仍能夠精確計量，并且不得以犧牲測量精度為代價。
測風裝置具有多重信號放大功能，能夠在最小風速下獲得更大的差壓，以保證計量靈敏度，在采用不銹鋼制造的同時，考慮到不銹鋼材質偏軟這一客觀原因，為了保證測風裝置的使用壽命，測風裝置迎流面采用工藝硬化處理等有效手段，增加傳感器抗磨性能，真正做到堅固耐用；針對風道實際運行中存在振動這一客觀現實，測風裝置具有良好的抗振性能，以保證現場的實際使用精度不降低。
風量測量裝置滿足下列技術要求，（1）風量測量裝置阻力小，（2）出廠有標定，（3）風量測量裝置具有出廠檢測報告、計算書以及風洞試驗報告，（4）每個風量測量裝置都有流向標志，便于識別，（5）風量測量裝置具有不銹鋼標志銘牌，便于識別，銘牌內容包括設計編號、型號等，（6）風量測量裝置取樣孔的對數不少于3對，引壓管為φ14×2的1Cr18Ni9Ti不銹鋼，所有風量測量裝置均不帶儀表閥門，每套風量測量裝置所有引壓管匯總到一對小聯箱，正壓側和負壓側各1個聯箱，聯箱兩側端部采用絲扣堵頭，用于檢修期間清灰，最終從小聯箱引出3對獨立的引壓管，（7）風量測量裝置組件至少包括法蘭、檢測元件、前后直管、全套緊固件和引壓管等。
風量測量裝置具有較高的計量準確度（系統線性誤差≤１％）和良好的重復性，不會由于熱膨脹而引起扭曲變形，直接影響原有的精度。
選擇合適的安裝位置，確保風量測量的準確性，在安裝說明書中，列出每套測風裝置安裝或者更換所需要的必要空間尺寸以及方向，針對磨煤機入口一次風道的實際布置狀況，結合實際工程經驗，提出合理的測量元件配置方案，確保風量測量的準確性，對A/D磨煤機入口風量測量裝置，除滿足上述參數要求外，還需要適應等離子點火系統工作時的運行工況。
插入式風量測量裝置的外環室設排污孔，可以實現溫度、壓力、介質成份的全范圍修正，減小阻力，增大差壓、測量范圍，減小裝置對直管段要求，根據風量測量裝置參數數量要求進行配套，測量元件材質采用316L不銹鋼，厚度至少2mm以上，連接管路及法蘭連接件材質采用1Cr18Ni9Ti，材質進廠必須有合格證和試驗檢驗報告，嚴格按照設計要求制造加工，風量測量裝置法蘭、前后直管段材料與工藝管道的材料一致。
因為測風裝置前、后直段長度較小，要求在測風裝置前設置導流槽，導流槽的長度不小于0.5倍當量直徑，在滿足允許壓損要求的前提下，選用對氣流整定及均衡分配效果更好的形式，測點布置方式如下，按照要求設置測量點，風量測量裝置貫穿風道截面，均勻布置，兩端固定，按照風道截面大小，確定每個測量點安裝的探頭數、每只探頭的測點（取壓孔對）數，針對本項目的詳細配置方案，當探頭數量無法滿足計量要求時，根據現場要求，為每個測點增加探頭數量，直至最終數量滿足現場測量要求為止，每套風量測量傳感器測點布置數量不少于12點。
為了保證風量測量裝置現場實際的測量精度，減小風場分布不均勻，直管段短，風道內部支撐件等因素對測量的影響，對已經安裝好的測風裝置進行逐臺的最終現場比對、調整試驗，現場標定方法如下。
采用國家級風洞專業機構提供的標準對比儀作為基準，在冷態工作條件下，比對儀器能夠獲得足夠大的差壓，比對儀器的精度不低于±2‰，并且經過有關的國家級風洞專業機構的檢定，比對方法要求具有嚴密的科學性，以對比儀為基準，對風量測量設備進行現場逐臺對比，對最終的現場檢定結果，由國家級風洞專業機構出具正式的檢定報告，根據比對的結果，對每臺風量測量裝置進行函數修正。
1.10 風壓測量防堵裝置、壓縮空氣氣源凈化裝置
風壓測量防堵吹掃裝置能夠有效地分離取樣管中的空氣和粉塵，提供凈化的空氣給變送器測量，保證提供的風壓測量防堵裝置氣密性良好，在運行中各部位不漏氣、漏灰。
防堵裝置的補償裝置內置于取樣管內，恒氣流控制箱配套的過濾器減壓裝置選用SMC，閥門采用316不銹鋼，箱體采用2.5mm 316不銹鋼拉絲板制作。
1.11 氧化鋯分析儀
氧化鋯分析儀由傳感器單元（探頭）和變送單元2部分組成，提供傳感器至變送器的專用進口電纜，過程連接為法蘭連接，傳感器單元的材質為316不銹鋼，氧化鋯電子元件與電源接線端子完全隔離，以防止由于電氣故障而損壞電子板，配備氧化鋯標定設備，并且具有標定要求以及過程詳細說明。
氧化鋯分析儀配置加熱器以及溫度控制器，以使氧化鋯工作在要求溫度下，配套溫度控制器的最高可控溫度至少為800℃，氧化鋯探頭安裝在鍋爐尾部煙道上，變送單元安裝在現場的儀表箱內，每臺機組2個儀表箱，箱體具有傾斜式防雨頂蓋，室外布置的儀表箱外殼防護≥IP56，氧化鋯探頭插入深度為1.5m左右。
氧化鋯分析儀性能指標如下，測量范圍（0～10）％（煙氣含氧量），測量精度±0.1%O2，在12個月時間內的漂移量不超過所調量程的0.1%，檢測周期（2～6）min，輸出信號外供220V AC電源，一路（4～20）mADC，干擾抑制＜50ms 失電無影響，＞50ms失電，設備自動復位以后運行，探頭工作溫度（20～800）℃，變送單元（0～50）℃。
整套裝置在距離電子設備1.2m以外發出的工作頻率達470MHz、功率輸出達5W的電磁干擾和射頻干擾，不影響系統正常工作。
1.12 風粉在線測量裝置
風粉全參數自動在線檢測設備采用目前先進的交流電荷感應式測量原理技術，使用上、下游安裝傳感器模式，實現煤粉流速、煤粉濃度、煤粉細度等3種參數的在線實時測量，為鍋爐燃燒系統優化提供準確、穩定、可靠的基礎數據。
為了保證鍋爐燃燒系統數據的連續性和完整性，整體系統具有完善的自診斷功能和高度的可靠性，系統發生任何故障都能自動報警，并且顯示故障類型，測量系統選用的傳感器探頭采用耐磨性能非常高的鎢鈷合金材料，在使用周期內，探頭磨損不影響裝置測量的精度和準確度，并且探頭便于安裝、維護和更換，探頭更換以后，系統可以自動校準，不需要人工校準。
DCS實現下列功能，顯示各分支管煤粉流量的濃度瞬時值和流速、細度實時值，風粉測量裝置發生任何故障時，及時發出報警信號和具體報警信息。
用于實現風粉全參數在線監測系統功能的全部硬件設備包括傳感器、信號處理單元和DCS 通訊卡件等，為了保證系統的安全性，考慮風粉全參數在線監測系統各個測點的獨立性，各個測點獨立測量風粉全部參數，并且采用現場總線連接。
就地控制柜包括現場信號處理單元、信號接口端子、現場總線接口以及其它相應附件，每個測點具有就地顯示功能和參數輸入功能，控制裝置以通訊方式提供每根煤粉管道的濃度、風速、細度等所有監測參數及各類報警信號至DCS，DCS通訊接口形式為 RS485 MODBUS 協議。
96根風管能夠獨立連續測量，濃度測量要求如下，顯示測量周期內的平均濃度，測量精度優于1%，濃度測量范圍（0.05～2）kg/m3，流速測量要求如下，顯示測量周期內的平均流速，測量精度優于1%，流速測量范圍（2～60）m/s，重復度 0.1％，細度測量要求R90如下，顯示測量周期內的平均細度，測量精度優于1%，細度測量范圍（1～40）%。
適用管道壓力 2MPa，介質溫度范圍（0～500）℃，環境溫度＜85℃，環境濕度（0～100）%RH，傳感器防護等級IP56。
煤粉濃度測量標定要求如下，煤粉濃度測量標定以單臺磨煤機8根粉管為1組，以穩定負荷下給煤機的煤量信號進行總量標定，采用 60%、100%負荷進行兩點式量程標定，煤粉細度測量標定要求如下，煤粉細度測量標定采用準確度高的等速煤粉取樣裝置進行取樣，人工化驗細度，采用 60%、100%負荷進行兩點式量程標定。
2 熱工選型方案對比
根據標準要求，進行詳細核對品牌、型號和規格，主要熱工儀表與控制設備選型如表2。
3 主要技術參數對比
由于熱工儀表選型方案3、4不符合主要熱工儀表與控制設備選型標準要求，即不能夠擅自更改品牌、型號或者規格，基本技術參數和性能指標對比只進行配置技術方案1、2，如表3。
通過技術參數對比，選型方案1中的西門子導播雷達的刷新周期為2次/s，高于招標要求為1次/s，精度為±2mm，高于招標要求±5mm，工作溫度為（-40～+80）℃，高于招標要求（-40～+70）℃。
結語
通過分析熱工儀表與控制設備配置、選型和技術參數對比，并且進行技術方案的完整性、創新性比較，配置方案1復制標準要求內容較多，缺乏創新性，配置方案2內容比較嚴謹，具有創新內容。
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