电气一次设备布置（精选五篇）
电气一次设备布置 篇1
关键词：华能安源电厂,A排外电气设备
1 概述
华能安源电厂建设2×660MW超临界二次再热凝汽式燃煤发电机组, 同期建设石灰石-石膏湿法烟气脱硫和SCR脱硝设施, 留有再扩建条件。机组年利用小时数按5500小时。
本期工程2×660MW机组按发电机—变压器组接线接入厂内220k V配电装置, 出四回220k V线路, 两回接至安源变, 两回接至渡溪岭变, 预留远期一回备用电源进线、两回220k V出线的扩建场地。220k V主接线采用双母线接线。
2 A排外变压器布置
A排外变压器布置主要包括主变压器、高压厂用变压器、起/备变压器的布置, 根据主变压器、高压厂相对位置的不同, 有以下两种布置方案。
方案一:主变、高厂变前后布置, 中间设防火墙, 布置在A列外, 主变压器中心线距A列28.95m, 高厂变中心线距A列17.7m。起备变布置在A列外#2主变左侧, 和主变并列布置。两台机组主封母长度122m, 厂用分支母线长度14m, 高厂变共箱母线长度130m, 起备变共箱母线长度210m, 布置图见图2-1。其优点是主封母走向清晰, 高压厂变布置在主封母的正下方, 只要在主封母下引一路分支母线即可, 距离很短, 不需要设专门的分支母线支架, 共箱母线距离也较短。缺点是, 由于主变至A列之间布置了高压厂变, 因此变压器区域布置的纵向距离有所增加。
方案二:主变、高厂变、起/备变“一”列式布置, 布置在A列外。主变和高厂变中心线距A列18.6m。起备变布置在A列外#2高厂变左侧, 每台主变和高压厂变之间设置防火隔墙。两台机组主封母长度104m, 厂用分支母线长度59m, 高厂变共箱母线长度174m, 起备变共箱母线长度233m, 布置图见图2-2。其优点是利用主厂房横向距离较长的特点, 将所有的变压器并列布置, 主封母距离较短, 减少A排至A排外马路之间的距离, 从而减少占地面积。但是这种布置方案, 高厂变布置在主变的侧面, 需要设置分支母线支架, 布置复杂, 距离较长, 且共箱母线的距离也有所增加。两个方案的参数对表见表2-1。
由上述分析可知, 主变、高厂变前后布置方案相比主变、高厂变、起/备变“一”列式布置方案, 布置清晰, 厂用分支母线长度减少45m, 共箱母线减少67m, 变压器区域布置的纵向距离增加10.35m, 主封母长度增加18m。结合总图及主厂房的布置方案, 本工程推荐采用主变、高厂变前后布置的方案。
3 220k V厂内架空杆塔布置
本工程主变、备变和220k V升压站的架空连线从两座冷却塔之间通过, 由于距离较长, 需要使用架空杆塔。现阶段电厂内的架空连接杆塔的塔型有三种方案:一座双回路杆塔和一座单回路杆塔、架空构架、一座三回路铁塔。
三种方案在结构设计方面, 塔所有荷载和组合条件均满足《110k V~750k V架空输电线路设计规范》 (GB50545-2010) 和《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》 (DL/T5154-2002) 中所规定的杆塔正常、事故、安装工况要求。考虑到塔的重要性, 在结构设计中其结构重要性系数取1.1。除此之外, 塔设计还考虑了埃菲尔效应, 即按照《高耸结构设计规范》考虑阵风在高度方向的差异对杆塔材料的不利影响。
在电气设计方面, 严格遵照《110k V~750k V架空输电线路设计规范》 (GB50545-2010) 。在海拔不超过1000m的地区, 在相应风偏条件下, 220k V电压等级带电部分与杆塔构件的最小间隙要求分别为:工频电压0.55m、操作过电压1.45m、雷电过电压1.9m、带电作业2.3m (已考虑0.5m的人体活动范围) 。
方案一:一座双回路杆塔和一座单回路杆塔。使用一座双回路杆塔和一座单回路杆塔, 两座冷却塔之间的距离适中, 需要81.65米, 布置相对方便。检修也方便, 当一回需要检修时, 不会导致全厂失电, 能保证全厂继续运行。所需费用约137万。杆塔结构见图3-1。
杆塔为耐张型, 导线横担按三层鼓型布置。这种布置型式具有节约占地、结构紧凑、运维方便、节约投资等优点。
方案二:三回路铁塔。使用一座三回路铁塔可以缩短两座冷却塔之间的距离, 同时也缩短了循环水泵的管线长度。经计算, 两座冷却塔之间的距离需要68米, 本方案铁塔和冷却塔布置紧凑, 冷却塔之间距离短。
三回路铁塔设计如下:杆塔为耐张型, 导线横担按三层鼓型布置。这种布置型式具有节约占地、结构紧凑、运维方便、节约投资等优点。
为减少横担长度, 本次三回路铁塔跳线绝缘子串采用防风偏跳线绝缘子串, 此种跳线绝缘子串具有重量轻、耐污秽、抗风能力高的优点。本三回路铁塔采用此种跳线绝缘子串后, 两侧横担总长度较采用普通跳线绝缘子串减少近3m, 明显压缩了线路走廊宽度, 较好地节省了工程投资, 同时在满足规程规范要求的前提下使冷却塔的布置更为紧凑。
三回路铁塔结构和尺寸见图3-2。
但使用三回路铁塔使得三回220k V架空连线检修不便, 当三回线路中有一回需要检修时, 必须全厂停电, 影响大, 局限性也大。经计算三回路铁塔所需费用约81万。
方案三:架空构架。使用架空构架两座冷却塔之间的距离大, 需要120米。受架空构架本身结构的影响, 另由于线路需要跨循环水泵单腿门式起重机, 而起重机顶标高为15.0m, 所以部分跨起重机的构架高度需要在20m以上。另外构架之间距离最多50~70米, 导致整个两座冷却塔之间使用的架空构架多, 局限大, 布置困难。
通过上述比较, 本工程在设计220k V厂内架空杆塔时综合考虑检修、占地、投资费用等方面因素, 推荐采用方案一, 即主变、备变进220k V配电装置线路穿冷却塔采用一座双回路杆塔和一座单回路杆塔。
为了节省费用和尽量减小两座冷却塔之间的距离, 且经计算杆塔的受力不大, 双回路杆塔和单回路杆塔可以采用钢管杆塔。
所以, 本工程220k V厂内架空杆塔采用一座双回路钢管杆塔和一座单回路钢管杆塔。
4 220k V高压配电装置布置
目前国内外220k V配电装置有两种型式, 即采用敞开式高压电器的屋外配电装置 (AIS) 和采用封闭组合电器的GIS/HGIS配电装置。
AIS配电装置具有设备布置清晰, 进、出线方便, 费用低的优点, 缺点是占地面积较大, 由于设备敞开布置, 受污秽、风沙等自然环境因素影响较大, 增加了维护工作量。
GIS/HGIS配电装置具有占地面积小, 运行可靠性最高, 维护工作量少的特点, 但是设备费用高。
对于AIS、GIS、HGIS各自的特点, 在“220k V配电装置选型及布置专题”中有详细的分析, 在此不再论述。本文对A排外冷却塔前布置GIS方案与冷却塔后布置AIS方案进行分析比较。
方案一:220k V配电装置布置在A排外冷却塔以南。
220k V配电装置布置在A排外冷却塔以南, AIS、GIS、HGIS均可布置, 在“220k V配电装置选型及布置专题”中对220k V配电装置布置在冷却塔以南的四种布置型式和布置方式进行了详细的比较, 其中户外敞开式中型管母双列布置为最优方案。在此, 选用此方案与方案二进行比较。布置图见图4-1。
本方案主变及高厂变与220k V配电装置通过架空线连接, 不需要高压电缆。两座冷却塔之间的距离81.65m, 整个冷却塔和配电装置区域占地81.7亩。
方案二:220k VGIS配电装置布置在A排和冷却塔之间。
由于A排和冷却塔之间位置有限, 而AIS配单装置占地面积很大, 因此在这个位置采用AIS方案是不合适的。GIS占地面积小, 可以利用两座冷却塔之间的空间布置。布置图见图4-2。
从图中可以看出, 如果变压器至GIS配电装置之间采用架空线, 出线偏角很大, 出线走廊受限, 本方案不具备架空进线的条件, 因此主变及高厂变与GIS配电装置必须通过电缆连接, 需要220k V电缆765m。GIS外送220k V线路则可通过架空线直接接出。两座冷却塔之间的距离为125m, 整个冷却塔和配电装置区域占地78.4亩。由于GIS配电装置左右两侧都布置了冷却塔, 扩建不便。
相比方案一, 方案二占地面积减少3.3亩, 但是方案一的AIS配电装置与本方案的GIS设备费用相比, 减少864.2万元。220k V配电装置布置在冷却塔以南不受场地限制, 扩建方便。
根据以上比较, 综合考虑经济和技术各项参数指标, 本工程220k V配电装置型式推荐采用冷却塔以南布置户外敞开式中型管母双列布置方案。
5 结论
综上所述, 结合本工程可以得出以下结论:
(1) 主变、高厂变前后布置相比主变、高厂变、起/备变“一”列式布置, 结构更清晰, 布置更简洁, 节省厂用分支母线45m、共箱母线67m。
(2) 主变、备变和220k V升压站之间的架空杆塔采用一座双回路杆塔和一座单回路杆塔方案, 相比一座三回路铁塔方案具有检修方便的优点;相比架空构架方案, 布置方便, 节省空间, 造价更低。
(3) 220k V高压配电装置布置A排和冷却塔之间的方案, 扩建不方便, 且只能采用GIS。A排外冷却塔以南布置方案, 扩建不受场地限制, 且AIS、GIS、HGIS配电装置均可布置。
电气一次设备定期工作总结 篇2
目 次
前言...................................................................................II 1 目的..................................................................................1 2 范围..................................................................................1 3 规范性引用文件........................................................................1 4 定义和术语............................................................................2 5 定期工作项目及标准....................................................................3
I
前 言
本标准是按照公司标准化管理的工作任务及标准化委员会制定的定期工作标准结合公司风场实际情况。
制定本标准的目的是为了规范公司风场电气设备运行和停备期间定期检查、维护、保养工作，统一标准、统一管理，做到对设备可控在控，提高设备管理水平。
II
风力发电机组定期工作标准-电气一次设备 目的
为了规范所属风力发电场变电设备的定期工作，确保电气一次设备安全、可靠、经济、节能、环保运行，进一步提高电气一次设备的运行可靠性，本着统一标准、统一管理的原则，突出标准的指导性、针对性和对安全生产的预见性，特编制风力发电场电气一次设备定期工作标准。希望通过对本标准的有效执行，能够及时发现设备运行或备用状态中的故障和隐患，及时采取有效的防范和处理措施，以有效防止因设备隐患扩大而导致事故的发生，保证风力发电场及电网的安全稳定运行。2 适用范围
本标准适用于公司所属风力发电场的电气一次设备在运行和备用状态下的定期检修及运行维护工作。3 引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准发行时，引用版本均为有效。所有标准都会被修订，执行本标准的各方应使用下列标准最新版本。
电生字[1979]53号 电力电缆运行规程
GBJ 147-1990 电气装置安装工程 高压电器施工及验收规范
GBJ 148-1990 电气装置安装工程 电力变压器、油浸电抗器、互感器施工及验收规范 DL/T 536-1993 耦合电容器和电容分压器订货技术条件 DL/T 572-1995 电力变压器运行规程 DL/T 573-1995 电力变压器检修导则 DL/T 574-1995 有载分接开关运行维护导则 DL/T 596-1996 电力设备预防性试验规程 GB 1094.1-1996 电力变压器
GB/T 8905-1996 六氟化硫电气设备中气体管理和检修导则 DL/T 620-1997 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合
DL/T 639-1997 六氟化硫电气设备运行、试验及检修人员安全防护细则 GB/T 2900.15-1997 电工术语 变压器、互感器、调压器和电抗器 GB/T 10229-1988 电抗器
GB 11022-1999 高压开关设备通用技术条件 DL/T 722-2000 变压器油中溶解气体分析和判断导则 DL/T 727-2000 互感器运行检修导则 GB 11032-2000 交流无间隙金属氧化物避雷器 GB/T 7252-2001 变压器油中溶解气体分析和判断导则
国电发[2000]589号 防止电力生产重大事故的二十五项重点要求 JB/T 5356-2002 电流互感器试验导则
DL/T 804-2002 交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则 DL/T 838-2003 发电企业设备检修导则 GB 1984-2003 交流高压断路器
Q/CDT 107 001-2005 电力设备交接和预防性试验规程（中国大唐集团公司企业标准）GB 50150-2006 电气装置安装工程 电气设备交接试验标准 GB 50168-2006 电气装置安装工程 电缆线路施工及验收规范 GB 50169-2006 电气装置安装工程 接地装置施工及验收规范 GB 1094.11-2007 电力变压器 第11部分：干式变压器 GB 10228-2008 干式电力变压器技术参数和要求 DL/T 664-2008 带电设备红外诊断应用规范 GB/T 7595-2008 运行中变压器油质量 4 术语和定义 4.1 膨胀器
一种可以变形的容器，在密封的油浸式产品中，它随绝缘油胀缩而变化，以保持产品内部压力实际上不变。
4.2 套管（Bushing）
由导电杆和套形绝缘件组成的一种组件，用它使其内的导体穿过如墙壁或油箱一类的结构件，并构成该导体与此结构件之间的电气绝缘。对于变压器，是用它将其内的绕组引出线与电力系统或用电设备进行电气的连接。4.3 冷却器（Cooler）
用来传导、释放热量的一系列装置的统称。
4.4 联络变压器（System-interconnection Transformer）
用以连接两个及以上不同输电系统，并可根据电力潮流的变化，任一绕组都可作为一次或二次绕组使用的电力变压器。
4.5 干式变压器（Dry-type Transformer）
铁心和绕组不浸在绝缘油中的变压器。4.6 温升（Temperature Rise）
变压器类产品中某一部位的温度与冷却介质温度之差。4.7 干式电抗器（Dry-type Reactor）
绕组和铁心(如果有)不浸于液体绝缘介质中的电抗器。4.8 接地体（极）Grounding Conductor 埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体（极）。接地体分为水平接地体和垂直接地体。4.9 接地线（Grounding Conductor）
电气设备、杆塔的接地端子与接地体或零线连接用的在正常情况下不载流的金属导体，称为接地线。
4.10 接地装置（Grounding Connection）
接地体和接地线的总和，称为接地装置。4.11 接地（Grounded）
将电力系统或建筑物电气装置、设施过电压保护装置用接地线与接地体连接，称为接地。4.12 接地网（Grounding Grid）
由垂直和水平接地体组成的具有泄流和均压作用的网状接地装置。4.13 [电缆]终端（Termination）
电气一次设备布置 篇3
【关键词】35kV变电所；电气设备；布置型式；电气主接线
0.前言
某煤矿35kV变电所主要担负着向煤矿地面用电负荷及井下用电负荷供电的任务。变电所设计是否合理，不仅涉及投资大小、运行费用高低的问题，而且是运行是否安全可靠，关系着全矿的正常生及煤矿职工的人身安全问题。因此，矿井35kV变电所设计是矿井供电设计的一个重要部分。电气主接线和电气设备布置又是变电所电气设计的主要组成部分。必须研究矿井35kV变电所电气设备的布置型式问题。
1.35kV变电所的电气主接线
矿井35kV变电所的主接线设计应根据企业总体供电规划、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。由于矿井35kV变电所—般为终端变电所，主变压器台数不超过两台；故35kV侧接线一般采用桥型接线或单母线分段接线，6～10kV侧—般采用单母线分段接线。
2.35kV变电所电气设备布置型式分析
2.1屋外布置型式
该布置型式的主要特征为35kV配电装置选用屋外式配电装置，主变压器亦布置在室外，6kV配电装置选用成套的高压开关柜，布置在室内，见图1。
图1屋外布置型式
该布置型式过去被广泛采用。原因是成套的35kV户内配电装置尚未成熟，基本建设投资有限。该布置型式的优点就是投资少，不足之处是与室内布置相比占地面积较大，由于配电装置布置在室外，布置分散，污染较严重，检修维护工作量要比室内布置大。同时，根据《煤矿地面高压供电设计技术规定》中的要求，屋外绝缘子和穿墙套管一般采用高一级电压的产品，因此对屋外配电装置的绝缘水平要求更高一些，安全可靠性相对较差。
2.2单层布置型式
该布置型式的主要特征为35kV和6kV配电装置均选用成套的高压开关柜，均布置在室内，且均为单层建筑物。主变压器布置在室外，见图2。
图2单层布置型式
该布置型式的优点在于布置非常灵活，35kV配电室、6kV配电室与主变压器之间可较随意移动相对位置，以确保他们之间的电气距离最合理，布置显得整齐美观。各建筑物相对独立，不互相影响，且便于施工安装及改扩建。其缺点是：占地面积虽然比第一种布置型式小，但仍较大。另外，由于布置较分散，不便于值班人员维护巡视，而且控制电缆用量较大。
2.3双层布置型式
该布置型式的主要特征为35KV和6kV配电装置均选用成套的高压开关柜，均布置在室内。变电所内建筑物为双层建筑物，35kV配电装置及主控制室设于二层，6kV配电装置设于一层。主变压器布置在室外，见图3。
图3双层布置型式
该布置型式的优点在于布置紧凑，占地面积小，值班人员维护巡视较方便，其缺点为：由于35kV配电室与6kV配电室分上、下层布置，互相制约。如主变压器与出线孔间距相配合、出线孔与建筑物构造柱间距等，有时又要造成配电室面积的扩大及主变压器至配电装置的母线斜置，影响美观。此外，双层布置给设备施工安装带来不便，上层建筑还需考虑预留设备安装孔，且不便于扩建。
2.4主变压器室内布置型式
该布置型式与第三种双层布置型式的不同之处就在于主变压器布置在室内。该布置型式比双层布置型式更为紧凑，而且避雷装置减少。其缺点是增加了土建工程量，主变压器在室内应考虑通风散热问题，主变压器一次侧引下线方式与其他型式不同，除考虑线间距需满足规程要求外；变压器室墙壁尚应能够承受一定的拉力。引下线亦可采用铜母线型式，这就需要考虑母线桥的做法。
3.电气设备布置型式的适用场合
屋外布置型式只适用于小规模矿井、投资较少、占地为不良农田或一些临时变电所及老变电所改扩建时选用，一般不推荐；单层布置型式适用于矿井工业场地内面积裕度较大时选用；双层布置型式适用于矿井工业场地内面积较小时选用；主变压器室内布置型式适用于矿井工业场地布局紧张、环境污染严重、气候条件恶劣或主变压器与相邻建筑物间距不满足要求时选用。此时这种布置型式是一种最佳的选择。
4.结束语
水电站改造中电气设备的选型和布置 篇4
关键词：水电站,增效扩容,电气设备,开关柜选型,设备布置
1 概述
当时建成的电站到目前为止已运行30多年。电气设备陈旧、技术落后, 不能满足电站安全运行要求, 尤其是已超过使用年限, 已被国家列入机电设备淘汰产品型号目录的电气设备, 维修部件难以购置, 无论是操作性能及安全保障率都难以适应电站的运行。
电站周边的地理环境也发生变化。国民经济发展对清洁能源、可再生能源的需求, 为提高水电站综合能效和安全性能、促进水资源合理利用、维护河流健康, 老电站增效扩容改造已刻不容缓。
2 老电站存在的问题
老电站建设的年代, 我国经济尚欠发达, 建设资金紧张。按着当年的设计理念, 建设追求“多、快、好、省”, 电站厂房紧凑。在高温、强噪音的条件下, 对值班运行人员的工作环境无特殊要求。电气设备室普遍狭小, 有的已无法满足新颁布的规程、规范对安全间距的要求。在上个世纪, 我国的科技还处在发展阶段, 机电产品不完善, 电气设备选型范围小。加上当时的特殊条件, 为了加快建设速度, 边设计、边施工。在老电站中大量使用非标准电气屏柜。
随着我国水电事业的发展, 水电站建设日渐成熟, 修订和新颁布许多国家及行业标准。除强化提高配电装置对建筑物及构筑物的要求外, 对消防、采暖通风也提出新的要求。为保障劳动者的安全和健康, 对水利水电工程劳动安全与工业卫生设计也有相关规定。[1]
3 整改措施
在老电站改造中, 应从实际出发, 因地制宜, 充分利用水电站原有的设备和设施。更新改造部分根据电站的结构特点选择技术先进、经济合理、运行维护方便的电气设备。
在电气设备布置时, 结合现有布局优化组屏。由于在老厂房施工改造, 电气设备布置必须根据厂房的室内尺寸及设备的布置形式, 按照机电设备运行维护方便, 尽量减少工程量、缩短连接电缆长度, 以及机组与屏位置相对合理等原则进行布置。[2]充分利用原有的电气设备基础和电缆夹层、电缆沟等建、构筑物, 应满足《水利发电厂厂用电设计规程》 (DL5164-2002) 、《高压配电装置设计技术规程》 (DL5352-2006) 等规范的要求:
泉阳水电站1972年竣工, 电站厂房建在山洞内, 高压开关柜与低压配电柜、直流电源装置、计量屏、机组保护屏等集中在电站中控室安放, 不符合《水力发电厂厂用电设计规程》、《水利发电厂机电设计规范》。在本次改造中, 将中控室下面的一间房间作为高压开关柜室专用, 为克服空间狭小, 设计人员在高压开关柜选型时, 结合现有布局优化组柜。要求设备中标厂家提供靠墙安装的X G N型固定式柜, 从而保证的运行值班人员的操作维护通道。
电站的励磁屏背面距墙偏窄, 设计人员与励磁设备厂家协商, 在保证屏内设备电气间距、散热的前提下, 将原有屏深800mm改成600mm。这样既保证了在屏前整齐、美观, 又增加了屏背面的维护通道宽度。
西沟水电站建成与1994年, 原有的6.3 k V高压开关柜型号为G G-1 A型, 已超过使用年限, 柜顶母线为敞开式, 属淘汰柜型。柜内断路器为少油断路器, 经常漏油, 无论是操作性能及安全保障率都难以适应电站的运行。更新改造后采用K Y N手车型高压开关柜, 本次改造中采用标准配置。比原来设备多2面柜。设计人员在现场发现, 由于断路器粗大笨重, 原有的G G-1 A型开关柜比新型号设备宽, 经现场测量高压开关柜室长度后, 在利用原有电缆沟基础上, 重新布置K Y N型手车柜, 满足运行维护的要求。
朝阳水电站1981年并网发电, 是低压发电机组, 只有主厂房, 无附属房间。原有机组出线柜、变压器柜和厂用用电柜等设备全部布置在机旁。根据电力系统要求, 电站须增设几面保护屏。厂房内发电机层面积无法满足控制屏间距离和通道宽度要求, 我们查阅朝阳电站原始资料, 电站主厂房高7.4m, 初拟在主厂房一侧增设二层间隔, 经水工、金属结构专业人员核算, 满足荷载要求后, 在间隔上布置主变、线路保护屏。屏基础与二层间隔内钢构架及主厂房接地网可靠连接, 完成工作接地。为减少操作引起动负荷, 间隔上不再布置内含断路器的屏柜。
4 结语
中小型水电站在国民经济特别是农村经济发展中占有十分重要的位置, 电气设计人员在工作中要把握科学技术的发展方向, 遵循生态、节能、环保的设计理念, 使设计具有前瞻性。水电工程是百年大计, 我们一定要通盘思考。上面3个水电站改造工程现已进入施工安装阶段, 不久就将竣工发电, 为当地发展做出新的贡献。
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参考文献
[1]卓乐友.《电力工程电气设计2 0 0例》水利电力出版社, 2004年6月.
[2]强尧臣.《小型水电站机电设计手册》 (电气一次) 水利电力出版社, 1996年6月.
电气一次设备布置 篇5
1 一次仪表的布置原则
化工工艺管道和设备上进行一次仪表的布置设计时需要满足以下几方面要求:
a.满足工艺流程的要求。工艺管道和设备上一次仪表布置设计之前, 需要了解并掌握工艺流程, 熟悉每个控制点的作用及其控制方法, 并且清楚所对应的调节阀及其控制流体的流体特性。
b.满足控制仪表对管道设计的要求。一般工艺流程图虽把控制仪表对旁路、扩大管及过滤器等的要求标注清楚, 但还需满足前、后直管段的长度和拆卸要求。
c.满足调节阀组布置的要求。调节阀组常带有旁路、导淋及前、后切断阀等, 占用较大的空间。因此在管道设计时, 为了避免管道走向混乱及无法操作维修等问题的发生, 应首先根据前、后关联设备的相对位置规划好调节阀组的位置。
d.满足操作、观察、维护和维修的要求。一次仪表布置时应该避开电磁干扰、静电干扰、强烈振动和高温场所, 无法避开时应采取适当的抗电磁干扰和抗静电干扰措施。一次仪表一般布置在操作通道旁边或操作人员易接近的地方, 必要时设置专用的操作平台和梯子。
2 一次仪表的布置要点
化工工艺管道和设备上常见的一次仪表有温度计、压力表、温度变送器、压力变送器、流量计、液位计及调节阀等[1]。下面分别说明其布置要求。
2.1 温度计和温度变送器
温度测量点不应位于介质不流动的死角处, 而应设在能灵敏、准确反映介质温度的位置。温度计最好安装在表盘高度为1 200~1 500mm的位置, 即在操作工的视线高度范围。当温度计的高度低于1 200mm时, 要求接管高度不得低于300mm;当温度计的高度高于1 500mm时, 要求表盘高度不能高于2 200mm;如果温度计必须在2 200mm以上安装, 则要设置爬梯或平台, 而且温度计必须靠近爬梯边布置。温度计安装时表盘必须朝向操作面。温度计也可以安装在平台外边, 但接管管嘴与平台边缘的距离不得超过500mm。
温度计可安装在水平管、垂直管或弯管上。管道直径较小时 (小于DN80mm) , 温度计可安装在弯头处或扩大管径后, 扩大部分的管径部分长度为250~300mm。在弯头处或倾斜45°安装时, 应与介质逆向, 在管道拐弯处安装时, 管径不应小于DN40mm。为了配管方便, 在立式设备上不同标高处的温度计应尽可能布置在同一方位, 但不应与设备内构件碰撞或插入流体死角处, 分馏塔顶温度的测温点宜选在气相流出线上;其他部位的热电偶或热电阻应位于液相, 或根据工艺要求确定其安装位置。
不带现场指示温度变送器的安装高度应根据管道前、后情况设计, 需要注意的是接管的最低高度为300mm, 接管管嘴与平台边缘的最大距离为500mm。如果变送器的安装高度较高, 一般利用临时直爬梯检修。带现场指示温度变送器的布置类似于温度计的布置。
为了避免温度计无法安装及拆卸困难等情况的发生, 布置温度变送器和温度计时需要预留温度计的抽出空间。楼面开孔要特别注意, 若设计不当, 温度计的安装和拆卸很容易碰到楼面圈梁。
2.2 压力表和压力变送器
压力表应设在流束稳定的直管段上, 不宜设在管道弯曲或流束呈漩涡状处。塔和容器上的压力测量点一般设在气相段。测量高压时, 压力表应该安装在操作岗位附近, 而且压力表高度需在1 800mm以上, 或者在压力表正面添加保护罩。当压力取源部件与温度取源部件在同一管段上时, 压力取源部件应设在温度取源部件的上游侧。
压力表一般安装在保证表盘高度为1 200~1 500mm的位置[2], 当布置有困难时, 压力表的表盘高度也可低于1 200mm或高于1 500mm, 但表盘高度最高不能高于2 200mm;若表盘高度需要大于2 200mm, 则设爬梯或平台, 而且压力表必须布置在爬梯旁边。压力表也可安装在平台外边, 但接管管嘴与平台边缘的最大距离为500mm。压力表安装时表盘朝向操作面。
压力变送器的布置类似于压力表的布置。布置设计压力表和压力变送器时, 表盘上方要预留出至少100mm距离, 方便安装和拆卸压力表和压力变送器。压力表和压力变送器最好安装在直管段处, 当然也可安装在水平管和立管上, 但此时的压力表表盘必须向上倾斜或垂直向上。
2.3 流量计
为保证测量精度, 流量计都要求有一定的直管段。不同的流量计对于介质的流向、安装于水平管还是垂直管及其前、后直管段的要求有所不同。在设计初期要充分注意流量计的选型, 保证其前、后直管段和流向的要求, 尤其是大直径的管道, 更要留足空间。它们的布置可按以下原则进行:
a.满足仪表对配管的要求。孔板流量计、涡街流量计、涡轮流量计和气体热质量流量计的前、后直管段要求较长, 前直管段至少10D, 后直管段至少5D。其他流量计的直管段要求一般为直管段至少5D、后直管段至少3D, 较易满足。
b.流量计管线和旁路应尽可能布置在一个立面上, 以便节省空间。要特别注意大口径管系主管和旁路的支承。当空间许可时, 为方便操作和检修, 流量计管线和旁路可以布置在一个平面上。
c.要特别注意流量计的流向, 而且流量计安装时表盘必须朝着操作区和通道。
d.要合理安排流量计和调节阀的位置。若流量计和调节阀属于同一系统, 应该将其布置在同一平面, 不可以分平面布置。
2.3.1 孔板流量计
孔板流量计前后必须有仪表要求的直管段, 以保证测量精度。由于易于满足前、后直管段的要求, 孔板流量计一般应优先安装在水平管段上, 但也可以安装在垂直管段上。当孔板流量计安装在垂直管段上时, 为防止孔板处积液影响计量精度和孔板处有气泡影响计量精度, 气体流向应为自上而下, 液体流向为自下而上。如果能够保证管道中充满液体时, 液体流向也可以设计为自上而下。
在管廊上设计孔板流量计时, 为了在管架梁旁边的操作台上进行孔板流量计的安装、操作、检修和维护, 孔板流量计不应布置在两个管架梁中间, 而应布置在有柱子的管架梁附近。
2.3.2 转子流量计
转子流量计必须安装在垂直、无振动管段上, 流向自下而上。为保证测量精度, 转子流量计前后必须保证仪表要求的直管段。为了便于安装、操作、维护和检修, 转子流量计周围要预留一定的空间, 设计中容易出现指示盘一侧无安装空间。安装转子流量计时需设置旁路, 当转子流量计拆下清洗和维修时, 以转子流量计正常运行时前切断阀的开度为依据, 控制旁路阀的开度可以粗略控制流量, 以保证系统仍能继续正常运行。当流量较小时, 为便于控制流量, 前切断阀和旁路阀应采用针形阀。操作调节阀旁路阀时为了能够看到转子流量计的表盘, 调节阀和转子流量计应协调布置。
2.3.3 其他流量计
除孔板流量计和转子流量计外, 还有弯管流量计、靶式流量计、质量流量计、涡轮流量计、电磁流量计及齿轮流量计等。涡街流量计、电磁流量计、质量流量计应安装在被介质完全充满的管道上, 各项要求与孔板流量计相同;靶式流量计和齿轮流量计可安装在水平或垂直管道上;气体热式质量流量计和涡轮流量计宜安装在水平管道上。
2.4 液位计
由于玻璃管液位计易破损, 因此液位计一般不会布置在工作区、通道和检修区一侧, 而是布置在设备上较安全的一侧。为避免影响操作通行, 除玻璃板液位计外, 液位计一般布置在平台端头。液位计的上端高度一般在1 600~1 800mm, 当高于2 000mm时需设置平台或爬梯。插入式液位计的上方需预留出足够的安装和拆卸空间。当介质有毒性、腐蚀性及易燃易爆等特性时, 液位计所排出的液体应排入相关系统中进行处理。超声波或微波液位计的波束途径应避开容器进料流束的喷射范围, 避开搅拌器和其他障碍物。
结霜液位计及玻璃罐液位计等的上、下接口为刚性连接的液位计, 其测量范围广, 常会穿楼面或平台, 布置时应该全面考虑。当液位计穿楼面时, 需要在楼面上留孔。若液位计的下接口在空中, 为方便观察和检查, 需设置平台或爬梯。当液位计穿平台时, 应该将液位计布置在梯子旁边或平台外边, 要避免液位计穿越平台。
为方便带现场指示的液位变送器和就地液位计进行对照和校验, 液位变送器的指示表盘应和液位计布置在一起。为方便操作, 液位调节阀组与一次液位计尽可能布置在一起, 但在实际应用中很难实现。因此, 为方便操作调节阀旁路阀时可观察到液位指示, 可将液位变送器指示表盘布置在调节阀组旁边。
2.5 调节阀
为方便用附线进行手动操作时可以观察到仪表的指示值, 避免因操作不当引起的事故, 调节阀应与相关的一次仪表和测量元件靠近布置。调节阀一般在操作通道旁边或水平管段上布置, 而且膜头必须垂直向上。膜头也可以设置支撑水平或向上倾斜安装, 但必须征求仪表专家的同意。膜头上方有管道时, 为避免介质泄漏时滴落在调节阀上, 管道上的阀门必须错开布置。
调节阀必须安装旁路和切断阀, 旁路一般采用截止阀, 切断阀采用闸阀或球阀。当工艺过程不能采用旁路调节或调节阀可以停车检修时, 可以不设置旁路和切断阀。另外, 当有备用马达驱动机械式蒸汽调节阀、输送流体洁净及可以切断的管线等情况时, 可以不设置旁路和切断阀。
调节阀应设DN20mm或DN25mm的排气阀和排泄阀。排气阀和排泄阀的作用是:放空和排液;接入置换气和清洗液;取样接口及拆卸调节阀时确保完全泄压等。
3 结束语
化工工艺管道设计中, 除管道走向合理、满足工艺要求外, 管道和设备上一次仪表的布置会直接影响到装置的外观、操作、检修、维护和安全, 也要保证合理且符合规范。归纳工艺管道和设备上一次仪表布置设计的原则和方法, 为设计人员提供参考, 提高管道设计的专业水平。
参考文献
[1]GB 50093-2002, 自动化仪表工程施工及验收规范[S].北京:中国计划出版社, 2003.