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火力発電所のパイプライン式炉壁用熱電対の取り付けには、通常、集熱ブロックをねじで固定するか、溶接によって取り付け座を作り、そこにカバースリーブとねじを使って熱電対を固定する方法が用いられる。筆者は温度測定の精度を向上させるために、炉壁用熱電対の取り付け方法を改良した。本稿では、この実用的な炉壁用熱電対の取り付け方法について紹介する。 ボイラー運転中に発生する配管破裂事故の中で、過熱器および再熱器の過温による配管破裂が最も多い。配管の破裂事故が発生すると、設備の稼働率が低下し、発電コストが上昇します。したがって、加熱面の金属の作業温度を監視することは、過熱を防ぎ、発電設備の信頼性を向上させる上で顕著な効果をもたらす。したがって、炉壁の熱電対の取り付け状態は、ボイラーの運転監視に直接影響を与えます。 火力発電所のボイラー過熱器や再熱器には、金属壁の温度を監視するためのポイントが多数ある。筆者が経験した複数の発電機組を見ると、過熱・再熱蒸気管の炉壁に設置される熱電対の取り付け方法は大きく2つに分けられる。一つは集熱ブロックを使用し、ネジで熱電対を固定する方法である；二つ目は、ステンレス管を管壁に溶接し、先端部分にカプラーを用いてねじ式のアーマチュア付き熱電対を取り付けた後、断熱層を通して引き出す方法です。さらに、熱電対の長さが不十分であったり、プリアンプの設置位置が適切でなかったりすることで、配列が乱れ、点検が困難になっている。ここでは、これまでの設置や点検の経験をもとに、ボイラーの炉壁における熱電対の設置方法について分析し、改善策をまとめた。これにより、発電機組の適切な監視と点検が可能になることを期待している。 筆者が経験した機組の設置では、集熱ブロック式の方法により、貴州省遵義発電所、広東省新会双水力発電所、湖南省鲤魚江など、多くの発電所の炉壁用熱電対WRN2-191/PD05が取り付けられました。この取り付け方法は、熱電対と測定対象の管壁との接触面積が大きいため、温度をより正確に反映でき、信頼性も高く、ほとんどの発電所で採用されている。しかし、点検の便宜性という観点から見ると、現在は炉壁の温度測定に2本の熱電対を使用しているが、もし2本とも故障してしまった場合、交換するのがかなり面倒になる。一つ目は、熱電対がネジで集熱ブロックに固定されており、交換する際にはボイラーを停止して冷却させた後、外側の保護板や断熱材を取り外す必要があり、また設置時の環境温度も高い状態を維持しなければならない。第二に、ボイラーが長時間稼働すると、ケーシング型熱電対を固定するためのネジが高温環境下でねじ山が軟化したり錆びたりして、ネジが抜けにくくなったり全く抜けなくなったりします。その場合、別途新しい集熱ブロックを取り付ける必要があり、これには高圧配管の溶接問題も関わってきます。ですから、個人的にはこの取り付け方法には欠点があると思います。もちろん、炉壁の熱電対を設置する主な目的は、まず第一に運転監視の信頼性を確保することです。そのため、メンテナンスを考慮しない場合、この方法が最も信頼性の高いものとなります。 http://yunrun.com.cn/upload/201811/26/201811261709265507.png 火力発電所の炉壁用熱電対の取り付け方法に関する改善点 yunrun.com.cn/tech/2265.html 2つ目の壁温測定用熱電対の取り付け方法では、通常のφ12×2mmのステンレス管を熱電対の保護ケースとして使用し、カートリッジ式のねじ接続部で固定します。 梅州槐岗発電所の3号および4号ボイラーを例にとると、炉壁用の熱電対はφ12×2mmのステンレス管を使用し、測定対象となる配管に垂直に溶接されている。その後、断熱層から導線が引き出され、保護カバーの先端ではクランプ式の接続部品を使ってアーマード熱電対を固定する。このような取り付け方法により、熱電対の交換が非常に容易になり、ボイラーの停止や断熱層の取り外しを行わずに簡単に熱電対を交換することができる。しかし、いくつかの問題も存在します。例えば運転中に壁面温度の測定値が正確でないことが頻繁に見られます。まず、熱電対の補償が十分かどうか、熱電対に損傷がないかを確認し、次に接続部が緩んでいないかをチェックしましたが、異常は見つかりませんでした。最後に熱電対の挿入深さを確認したところ、熱電対の先端と測定対象物との接触距離が大きく、剥がれていることが判明しました。これは、ボイラーが運転中に振動や熱膨張・収縮の影響を受けるためです。また、使用されている熱電対の保護管はφ12×2mmのステンレス管で、内径は8mmですが、熱電対の直径は5mmなので、取り付け後に保護管内に3mmの余裕空間が残ります。この振動や膨張による応力の影響で、温度測定用の端面と管との接触距離が広がり、その結果、一部の温度測定値が不正確になってしまうのです。 上記の2つの一般的な方法の欠点に対し、筆者は炉壁の熱電対の取り付けに関する自身の見解を提案し、いくつか小さな改良を加える。梅州荷树園発電所を例にとると、3号機および4号機の壁温測定用熱電対の設計・取り付け方法は、槐岗発電所と基本的に同じである。設計院、発注者、監理業者、メーカーとの協議を経て、筆者の提案する取り付け方法が採用された。すなわち、点検を容易にするために保護カバーをφ12×3mmのステンレス管に変更し、検出部の角度を30°に切り、端部と管壁との接触面積を大きくした。また、取り付け時にアーマード熱電対が正しく設置されているかを確認できるように、保護カバーの軸方向に1～2mmの観察用切り込みを2つ作った。 この取り付け方法は、2番目の取り付け方法に対して3つの改善点がある。1つ目は、元々使用されていたステンレス製の保護管をφ12×2mmからφ12×3mmに変更したことで、ケーシング内でのアーマチュア型熱電対の動きる空間が狭くなり、より密着して固定されるため、運用中に生じる外部からの影響が減少する；二つ目は、ステンレス製の保護カバーを垂直から30°傾けて取り付けることで、熱電対の測定端と管壁との接触距離を相対的に短くし、受熱面積を増大させることで測定精度を向上させた；三つ目は、シールドチューブの溶接部に観察用の切り込みを入れることで、取り付け時に熱電対が正しく設置されているかを清潔な状態で確認できる。 炉壁の熱電対の固定に加えて、熱電対の長さも運転や点検に大きな影響を与えます。炉壁の熱電対は、基本的に100×75mmのワイヤーチャネルを用いてわずかに集約し、鋼製フレームのプラットフォームまで導く。この際、熱電対は鋼製フレームのプラットフォームまで十分な長さがある必要があり、同時に接続端子の配置も考慮しなければならない。これまでの施工では、炉壁の熱電対の長さが不十分だったり、プリアンプの設計や取り付け位置が適切でなかったりするため、一部の熱電対を一度にプリアンプまで引き出すことができなかった。これを解決するために補償導線が用いられている。ケーブルトレイ内の配線が乱雑なため、設置後の配線チェックに一定の手間がかかります。したがって、運用の安定性とメンテナンスの容易さを考慮して、できるだけ補償導線は使用しないようにします。炉壁の熱電対をプリントエンジンの接続部まで導く際には、支持具を用いて熱電対の接続端子を層別に配置し、ラベルを付けるべきである。特定の回路を点検したり交換したりする必要がある場合、接続端子から容易に目的の熱電対を見つけ出すことができる。指摘しておくべきは、工事中にこのような改良を行う必要がある場合、必ずまず関連部門と協議し、設計者、メーカー、発注者、監理者の承認を得た上で工事を行うことである。 著者：中国エネルギー建設集団広東火力発電工程有限公司 李王華