热控安装工程施工技术2 取源部件及敏感元件的安装

敏感元件即检出元件，是直接响应被测变量，并将它转换成适于测量形式的元件或器件。

本节介绍的检出元件，是指安装在主设备或管道上的测温元件、节流装置、分析取样装置等。

取源部件是测量过程变量用的一个附件，直接与热力设备或管道连接。

由此可知，它并不包括检出元件或检测仪表本身在内，仅指检出元件(或测量管路)与热力设备(或管道)连接时，在它们之间使用的一个安装部件。

例如，安装测温元件用的插座或法兰、取压时与主设备或管道连接用的短管及取源阀门、差压水位测量用的平衡容器、安装节流装置用的法兰及节流件上下游侧的直管段等均属于取源部件的范畴。

敏感元件和取源部件的安装地点(以下简称仪表测点)均在热力设备或管道上，一般直接或间接地与被测介质相接触，因此，应根据介质的压力和温度参数(见表1)选择相应的结构与材质(取源部件的材质应与热力设备或管道材质相符)。

安装后要求严密、无泄漏，并应随同热力设备或管道一起作严密性试验。

表 1 电站锅炉和汽轮机蒸汽参数
注 1.本表参考《电力工业词典》，水利电力出版社，1989年出版。

2.5350C／5350C：分子为过热蒸汽温度，分母为再热蒸汽温度。

3.临界点参数：绝对压力22.12MPa，饱和温度37
4.150C。

4.锅炉的蒸汽参数指锅炉出口汽压和汽温，汽轮机的蒸汽参数指汽轮机进口的汽压和汽温。

对整台机组则以汽轮机
进口汽压(绝对压力)和汽温作为机组的蒸汽参数。

取源部件使用的垫片材质，可参照表2选用。

选用垫片的材质不得与被测介质起化学反应。

表 2 垫片材质的选用
续表
注本表摘自DL.501l—92《电力建设施工及验收技术规范》（汽轮机组编）。

承压部件加工前，应查明其材质钢号并核对出厂证件(或用以证明其质量标志)，不得错用。

用于中压等级以上的材质如没有出厂证件，必须进行检验，确认无误后方可使用。

合金钢部件不论有无证件，在安装前均应经光谱分析，安装后还须经光谱分析复核并提出分析报告(合金钢管每个焊□的管段都要分别进行光谱分析)。

敏感元件和取源部件安装后应挂有标志牌，标明设计编号、名称及用途等(差压测量取源阀门还应标明正、负)，以便运行和检修时查对。

一、仪表测点的开孔和插座的安装
1. 测点开孔位置的选择
测点开孔位置应按设计或制造厂的规定进行，如无规定时，可根据工艺流程系统图中测点和设备、管道、阀门等的相对位置，按下列规定选择：
(1) 测孔应选择在管道的直线段上。

因在直线段内，被测介质的流束呈直线状态，最能代表被测介质的参数。

测孔应避开阀门、弯头、三通、大小头、挡板、人孔、手孔、看火孔、防爆门等对介质流速有影响或会造成漏泄的地方。

(2) 不宜在焊缝及其边缘上开孔及焊接。

(3) 相邻两测点之间的距离应大于被测管道外径，但不小于200mm.压力和温度测孔在同一管段上邻近装设时，压力测孔必须开凿在温度测孔的前面(按介质流动方向而言。

下同)，如图1所示，以免因温度计阻挡使流体产生涡流而影响测压。

(4) 在同一处的压力或温度测孔中，用于自动控制系统的测孔应选择在前面。

(5) 测量、保护与自动控制用仪表的测点一般不合用一个测孔。

(6) 蒸汽管道的监察段用来检查管子的蠕变情况，严禁其上开凿测孔和安装取源部件。

(7) 高压等级以上管道的弯头处不允许开凿测孔，测孔离管子弯曲起点不得小于管子的外径，且不得小于1OOmm。

(8) 取源部件及敏感元件应安装在便于维护和检修且不易受机械损伤的工艺设备或工艺管道上。

若在高空处，应有便于维修的设施，如装设维修平台。

2. 测孔的开凿
测孔的开凿，一般在热力设备和管道正式安装前或封闭前进行，禁止在已冲洗完毕的设备和管道上开孔。

如必须在已冲洗完毕的管道上开孔时，需证实其内没有介质，并应有防止金属屑粒掉人管内的措施。

当有异物掉入时，必须设法取出(如用小块磁铁吸出铁屑或重新冲洗管道等办法)。

测孔开凿后一般应立即焊上插座，否则应采取临时封闭措施，以防异物掉人孔内。

对于压力、差压测孔，因系测量静压力，严禁取源部件端部超出被测设备或管道的内壁。

为此，测的孔径可等于(不得小于)取压插座或取压装置的内径。

根据被测介质和参数的不同，金属壁测孔的开凿可用下述方法：
(1) 在压力管道和设备上开孔，应采用机械加工的方法。

(2) 风压管道上可用氧乙炔焰切割，但孔口应磨圆锉光。

具有插人部分的插座开孔：为了便于插座安装时找中心，一般低、中压插座的插人部分可制作成如图2所示的形式。

对于低压插座，其测孔可按插入部分外径A用火焊割出。

对于中压插座，其测孔应开成如图3的形式。

开凿步骤如下：
1) 用直径为B(插座内径)±0.5～1㎜的钻头钻透；
2) 改用直径为A(插座插入部分外径)+0.5～0.7mm的平钻头扩孔至适当深度(约比插座插人部分浅2～3mm)。

3. 插座的选择和安装
插座的形式、规格与材质必须符合被测介质的压力、温度及其他特性(如粘度、腐蚀性等)的要求。

测量中高压介质的压力、流量和水位的取压插座应采用图4(a)、(b)所示的加强型插座；超临界参数时，加强型插座的壁厚还应加大，如图4(c)所示；低压时，可用与测量导管相当的无缝钢管制成的插座。

带螺纹固定装置的测温元件插座安装前，必须核对其螺纹尺寸(应与测温元件相符)。

插座与热力设备或管道的固定以及密封采用电焊时，电焊和热处理作业应遵守DL5007—92《电力建设施工及验收技术规范》(火力发电厂焊接篇)的规定及以下各项要求进行：
(1) 插座应有焊接坡口(按DL 5007—92的规定)，焊接前应把坡口及测孔的周围用锉或砂布打磨出金属光泽，并清除掉测孔内边的毛刺。

(2) 插座的安装步骤为找正、点焊、复查垂直度、施焊。

焊接过程中禁止摇动焊件。

(3) 合金钢焊件点焊后，必须先经预热才允许焊接。

焊接后的焊口必须进行热处理。

预热和热处理的温度，根据钢号的不同按DL 5007—92的规定进行。

常用的、简单的热处理方法是在焊口加热后用石棉布缠包作自然冷却。

(4) 焊接用的焊条应根据不同的钢号按DL 5007—92有关规定选择。

(5)插座焊接或热处理后，必须检查其内部，不应有焊瘤存在；测温元件插座焊接时应有防止焊渣落入丝扣的措施(如用石棉布覆盖)；带螺纹的插座焊接后应用合适的丝锥重修一遍。

(6) 低压的测温元件插座和压力取出装置应有足够的长度使其端部能露出在保温部分外面(如果插座长度不够，可用适当大小的钢管接长后再焊)。

(7) 插座焊后应采取临时措施将插座孔封闭，以防异物掉人孔内(例如，对测温元件插座可拧上临时丝堵等)。

二、取源阀门的选择与安装
从热力设备或导管内直接引出汽、水、油等介质的取源部件，必须在其插座或延长管上安装截止阀门，该阀门称为取源阀门。

取源阀门的型号、规格应符合设计要求。

若无设计，主要根据温度和压力参数选择，因为这两个参数与阀门材料有关。

阀门的压力参数通常用公称压力PN表示，公称压力是指在阀门的设计介质温度下的最高允许工作压力。

阀门的工作温度不应超过允许的最高温度，由于材料的强度随温度升高而降低，阀门的工作压力随介质工作温度的升高而降低，一般均低于公称压力。

各种材料制造的阀门，在各级工作介质温度下的允许最高工作压力，见表3。

此外，还应选择合适的阀门公称直径D N (如φ6、φl0、φ20等)、连接形式(D N﹦6mm及以下，一般选用外螺纹连接形式；D N=6mm及以上，一般选用焊接连接形式)和结构形式等。

电站用仪表截止阀门的型号组成及其代号含义见表4。

表 3 阀门最高允许工作压力和介质温度的关系
* 阀门设计介质温度。

注本表根据JB 74—59《高温高压阀门管件温度压力变化表》和GB 1048-70《管子和管路附件的公称压力和试验压力》编制。

表 4 电站阀门(截止阀)型号编制代号含义
大写汉语阿拉伯阿拉伯阿拉伯大写汉语大写汉语
注 本表摘自JB4018－85《电站阀门型号编制方法》，故压力单位用巴(bar)，换算为MPa 时，1bar=O.1MPa 。

阀门通径若无设计规定，宜选择φ10mm ，对于只装设取源阀门的测量管路，阀门通径可选用φ6MM 。

取源阀门前后与插座(或导压管)连接的方式，根据不同型号的阀门而异，常用的方式有：
(1) 焊接连接：适用于连接形式为焊接的截止阀。

其焊接形式如图5所示，若连接管直径与截止阀焊接口外径相接近，可直接对焊(见图左侧所示)；若连接管外径小于截止阀焊接口外径，应采用变径管过渡(见图5右侧所示)。

(2) 法兰连接：适用于连接形式为法兰的截止阀。

连接时，应遵守下列规定：
1) 法兰平面间应垫入垫片，以作密封，垫片安装前应涂上机油黑铅粉混合物，以利于拆卸方便。

2) 法兰螺丝应分数次并以对称的方式拧紧，拧紧后，丝扣均应露出螺帽3扣左右。

3) 法兰紧固后，两法兰的平面应平行，其平面误差不得超过第六节表13的规定。

(3) 螺纹直接连接：适用于连接形式为管内螺纹的铸铁截止阀。

其连接形式如图6所示，接管为水煤气管，其端部套有管螺纹，可直接拧入门的接口螺纹内。

连接时，应满足下列要求：
1) 拧入前，管子的螺纹上应缠密封材料，如聚四氟乙烯密封带(生料带)，其长期使用温度为250℃以下；
2) 拧入门两端的管子长度应等于阀门两端六角体的厚度，误差不应大于±2mm ； 3) 管子拧入阀门后，在六角体上应露出丝扣2～3扣： 4) 管子拧入阀门时，用扳手夹紧该端的六角体。

(4) 压垫式接头连接：适用于连接形式为内螺纹或外螺纹的碳钢或合金钢截止阀。

外螺纹截止阀的连接形式如图7所示，在阀门和接管嘴的平面间垫入垫片，用接头螺母压紧，以使接触面得到密封。

在拧紧接头螺母时，应使用两个扳手，分别夹紧阀门和接头螺母，或分别夹紧阀门两侧的接头螺母，同时紧固。

内螺纹截止阀的连接形式如图8所示，增加了接管座作为过渡接头，以便于拆卸。

在阀门与接管座平面间
也要垫人密封垫片。

被测介质温度大于100℃，测量管路的取源阀门应选用焊接式连接，其他阀门宜选用外螺纹连接式。

取源阀门前不宜采用卡套式接头。

取源阀门安装前的严密性试验要求见第一节所述。

取源阀门的安装应符合下列要求：
(1) 安装取源阀门时，应使被测介质的流向由阀心下部导向阀心上部，不得反装(参见图5和图6中
箭头方向所示)。

(2) 安装取源阀门时，其阀杆应处在水平线以上的位置，以便于操作和维修。

其正确与不正确的安装方式示于图9中。

(3) 取源阀门应安装在便于维护和操作的地点；取源阀门(包括法兰、接头等)应露出保温层。

(4) 当焊接阀门直接焊在加强型插座上时，阀门可不必另做支架固定。

否则，阀门必须用抱箍固定在阀门支架上或将阀门两端的管子用管卡固定在支架上(参见图32）门支架可按下列方式固定：
1) 在低温低压容器或管路上固定支架时，可采用焊接。

2) 在高温高压和合金钢材料制成的容器或管路上固定支架时，应用抱箍卡接。

3) 固定在其他结构物(如钢平台等)上的支架，可采用焊接。

此时，插座与取源阀门间的连接管必须有s形或u形的弹簧弯。

阀门抱箍与支架间的螺丝孔应采用椭圆形长孔，以免影响运行时本体的膨胀。

三、测温元件的安装
(一) 施工方法和技术要求
测温元件安装前，应根据设计要求核对型号、规格和长度，并经检验合格。

测温元件套管及插座的材质应符合被测介质及其参数的要求，并应在热力系统压力试验前安装。

测温元件应装在能代表被测温度、便于维护和检查、不受剧烈振动及共振影响区域和冲击处。

1. 测量介质温度的测温元件
测量介质温度的测温元件均有保护套管和固定装置，通常采用插入式安装方法，保护套管直接与被测介质接触。

(1) 测温元件的基本安装形式：
1) 固定装置为固定螺纹的热电偶和热电阻等，可将其固定在有内螺纹的插座内，它们之间的垫片作
密封用，安装形式如图10所示。

2) 固定装置为可动螺纹的双金属温度计，其安装形式如图11所示。

3) 固定装置采用活动紧固装置，如压力式温度计、无固定装置的热电偶和热电阻(需另外加工一套活动紧固装置)，其安装形式如图12所示。

测温元件安装前缠绕石棉绳，由紧固座和紧固螺母压紧石棉绳，以固定测温元件。

这种形式只适用于工作压力为常压的情况下，其优点是插入深度可调。

4) 固定装置为法兰的热电偶和热电阻等，可将其法兰与固定在短管上的法兰用螺栓紧固它们之间的垫片作密封用。

其安装形式图13所示。

5) 保护套管采用焊接的安装方式：用于测量高温高压主蒸汽管蒸汽温度的铠装热电偶，采用焊接套管短插的安装方式，如图14所示。

电站专用的中温中压和高温高压热电偶，其保护套管采用焊接安装方法，如图15所示。

6) 铠装热电偶和铠装热电阻采用卡套装置固定，铠装热电偶浸入被测介质的长度，应不小于其外径
的6～10倍；铠装热电阻浸入被测介质的长度，不应小于其外径的8～10倍。

(2) 测温元件的安装要求及实施方法：
1) 测温元件的插人深度应满足下列要求：①压力式温度计的温包、双金属温度计的感温元件必须全部浸入被测介质中。

②热电偶和热电阻的套管插入介质的有效深度(从管道内壁算起)为：介质为高温高压主蒸汽，当管道公称通径等于或小于250mm时，有效深度为70mm；当管道公称通径大于250mm时，有效深度为100mm。

对于一般流体管道外径等于或小于500mm的汽、气、液体介质，有效深度约为管道外径的1／2；外径大于500mm时，有效深度为300mm。

对于烟、风及风粉混合物介质，有效深度为管道外径的1/3～1/2。

2) 测温元件应安装在能代表被测介质温度处，避免装在阀门、弯头以及管道和设备的死角附近。

但对于压力小于或等于1.6MPa且直径小于76mm的管道，一般应装设小型测温元件，此时若测温元件较长，可加装扩大管或沿管道中心线在弯头处迎着被测介质流向插入，如图16所示。

对于轴承回油温度，由于油不能充满油管，为使测温元件的感热端能全部浸入被测介质中，除使用上述方法外，也可在测温元件的下游端加装挡板，以提高测温元件处的油位，如图17所示。

3) 当测温元件插入深度超过1m时，应尽可能垂直安装，否则应有防止保护套管弯曲的措施，例如加装支撑架(见图18)或加装保护管。

4) 在介质流速较大的低压管道或气固混合物管道上安装测温元件时，应有防止测温元件被冲击和磨损的措施如图19所示。

例如，在锅炉烟道、送风机出口风道、汽轮机循环水管道上安装测温元件时，可加装如图19(a)所示的保护管；在锅炉有钢球除灰的烟道上安装测温元件时，可加装如图19(b)所示的保护角钢；在煤粉系统的气粉混合物管道上安装测温元件时，可加装如图19(c)所示的可拆卸角钢或如图19(d)所示的保护圆棒。

对于振动较大的场合温度计保护管内的感温元件应选用铠装热电偶或铠装热电阻。

5) 测量煤粉仓温度的热电阻，插入方向应与煤粉下落方向一致，以避免煤粉的撞击，一般是在煤粉仓顶部垂直安装。

由于煤粉仓很深，其插入深度可分上、中、下三种，以测量不同断面的煤粉温度。

安装较长的热电阻时往往受到空间高度的限制，这时可采用如图20所示的安装方式，先安装保护管8，保护管露出煤粉仓混凝土面处应密封，安装过程中严防杂物落入煤粉仓。

然后，将热电阻的感温元件与保护套管6分别安装。

保护套管由数段公称直径为15mm的水煤气管组成，每段用接头连接，一段一段插入煤粉仓内，最后用紧固螺母固定。

最后将感温元件及引线穿入保护套管内。

6) 磨煤机入口热风温度的测温器件，应设置在落煤管前。

7) 对于承受压力的插入式测温元件，采用螺纹或法兰安装方式时，必须严格保证其接合面处的密封。

为此，各接合面应先使用凡尔砂和专用磨具进行研磨，擦净，并垫人垫片。

垫片的材质按表2选用。

金属垫片和测温元件的丝扣部分应涂擦防锈或防卡涩的涂料(如二硫化钼或黑铅粉等)，以利于拆卸。

带固定螺纹的测温元件，在安装时应使用合适的呆扳手，以防安装中损坏六角螺母。

紧固时，可用管子加长扳手的力臂，但切勿用手锤敲打，以免震坏测温元件。

8) 安装在高温高压汽水管道上的测温元件，应与管道中心线垂直，如图2l所示。

低压管道上的测温元件倾斜安装时，其倾斜方向应使感温端迎向流体，如图22所示。

9) 双金属温度计和压力式温度计为就地指示仪表，其显示装置应便于观察和不受机械损伤。

10) 充蒸发液体的压力式温度计安装时，其温包应立装，不应倒装。

其显示仪表应尽可能和温包安装处保持同一水平位置或稍高于温包的位置。

否则，会由于造成的液柱位差的静压力而引起测量误差。

压力式温度计毛细管的敷设路径应尽量避免过热，过冷和温度经常变化的地点，否则应采取隔离措施。

毛细管的敷设，应尽量减少弯曲，其弯曲半径不应小于50mm。

毛细管应有保护措施，防止损伤或折断，可将毛细管置于槽盒或开槽钢管内，剩余部分应盘绑固定。

11) 水平装设的热电偶和热电阻，其接线盒的进线口一般应朝下，以防杂物等落人接线盒内，接线后，进线口应进行封闭。

热电偶在接线时应注意极性(热电阻无极性)。

若必须在隐蔽处装设测温元件时，应将其接线盒引至便于检修处。

例如，汽轮机本体的测温元件应将保护套管加长，将接线盒引至保温层外等。

若接线盒设在高温场所，应将胶木接线柱换用瓷接线柱。

12) 测温元件安装后，应按图23的形式进行补充保温，以防散热影响测温的准确，可用碎保温砖填充后抹面。

拆卸测温元件时，只须清除这些保温，不致破坏其他保温。

图 23
2. 测量金属壁温度的测温元件
用于测量金属壁温度的测温元件有铠装热电偶和专用热电阻两大类，前者用于测量锅炉的汽包壁、过热器管壁，汽轮机的汽缸内外壁和加热法兰、螺丝以及主蒸汽管壁等温度，后者用于测量汽轮机推力瓦块，
大型发电机、电动机的铁心和线圈以及大型转动机械的轴瓦等温度。

金属壁温度是运行中重要监视参数。

其最容易出现的故障是测温元件和引出线断线或短路，而这种故障一般要在停机、停炉时才能处理。

因此，应采用正确的安装方法，确保安装质量，使机组能安全运行。

安装过程中要特别小心，安装后应反复进行检查。

(1) 铠装热电偶的安装：铠装热电偶的测量端直接与金属壁接触，安装前应注意检查其绝缘状况和极性，特别是接壳式铠装热电偶，安装后热偶丝的测量端已接地，无法再测量其对地绝缘。

为了使测量准确，应先用锉刀或砂布将被测的金属壁打光。

铠装热电偶安装时应固定牢靠，测量端与金属壁紧密接触并一起保温。

1) 热电偶的安装固定形式：根据铠装热电偶的固定装置和被测部位的不同，一般采用以下安装形式：
①无固定装置的铠装热电偶和电站专用的炉壁热电偶，测量金属壁或管壁温度时，可采用如图24所示的焊接安装形式。

对于大型锅炉的过热器管壁等温度测量，由于炉顶一般有罩壳，罩内温度高达400℃以上，若采用WRNT —11型电站专用炉壁热电偶时，安装示意如图25，热电偶应引出至炉顶罩外低温区的汇线槽内，再用延伸型补偿导线引至接线盒。

在选择保护管的内径时，其值应大于热电偶参比端接头的外径最大值(10mm)，为阻隔炉顶罩内的热量从保护管散出，可在保护管与线槽接口处用隔离密封胶泥封堵。

②带可动卡套装置的铠装热电偶，测量金属壁温度时，可采用如图26所示的安装形式。

③带可动卡套装置的铠装热电偶，测量锅炉过热器和再热器管壁温度时，可采用如图27所示的安装形式，热电偶测量端宜装在离顶棚管上面100mm内的垂直管段上，当锅炉结构不允许时，可适当上移，但装于同一过热器或再热器上的各测点的
标高应一致。

测量汽轮机前导汽管壁温的热电偶，其测量端应安装在其水平管段的下部。

2) 铠装热电偶参比端和测量端封口处理：随着大型机组测量金属壁温测点的增多(多达200～300点)，
特别是锅炉过热器管壁温度，由于现场环境条件差热电偶安装后被损坏的数量较多，需进行处理。

以电站专用炉壁热电偶(WRNT—11型)为例，处理方法如下：①若参比端损坏(引线从根部折断)，由于铠装热电偶封头完好，绝缘未被破坏，可现场就地处理。

将参比端封头割下(注意在整个处理过程，需用电吹风机对参比端端部的铠装热电偶加热，防止内部氧化镁吸入潮气)，套入扩径管套，再将热偶丝与补偿导线(引线)采用银乙炔焊连接，然后将扩径管套固定在焊点的适当位置，检查绝缘(按JB／T 5582—9l《铠装热电偶》标准：绝缘电阻≥1000M＜Ω·m)符合要求后，向扩径管套灌人JC一3ll胶粘剂(环氧树脂)，待24h 后凝固。

②若测量端损坏，先测量热偶丝绝缘电阻，若铠装热电偶内部绝缘已被破坏，则需拆下，将测量端端部割下l～2m弃之，剩余部分放人恒温炉(200℃左右)干燥数小时，测量绝缘电阻符合要求后，用乙炔焰焊接热偶丝两极，灌满氧化镁粉后，用乙炔焰封头。

然后回装到曲面导热板内(该板已焊接在过热管壁上)，从其面板孔内点焊固定。

3) 测点检查：由于测量过热器和再热器管壁测点数量多，安装接线后，除查线外，应进行复核，最直接可靠的的方法是测点保温前在被测量端加低温（如用电吹风机等），在仪表侧（参比端）观察温度指示值的变化或测量毫伏值，据此判断测点编号及接线的正确性和测温元件的完好性。

（2）专用热电阻的安装：测量金属温度的热电阻采用插入或埋入的安装方式。

根据热电阻的结构和被测部位的不同，一般有以下几种安装形式：
1）测量电机绕组和铁心温度的热电阻，已由制造厂埋设并用导线引至接线盒，配制线路调整电阻时，应根据制造厂提供的数据考虑这段导线的电阻值。

2）电站专用的测量转动机械轴承温度的热电阻，可采用如图28所示的安装形式。

3）WZCM—001型表面式铜热电阻（测量转动机械轴承温度或其他机件端面温度）可采用如图29所示的安装形式。

在火电厂中，用热电阻测量金属温度多为转动机械的轴承瓦和汽轮机推力力瓦块的乌金面温度。

以推力瓦块温度测量为例，热电阻安装在推力瓦块的测孔内，测孔位置在轴的转动方向的回油侧，离乌金面约0.5mm。

热电阻的引出线如图30所示，引出线应使用耐温耐油的氟塑料线和套耐高温的绝缘管以作保护。

测量推力瓦的热电阻连接导线由于振动、位移、油冲击等原因很容易折断，安装时要注意不使其受机械损伤和摩擦，导线与热电阻连接要焊牢靠，并留有适当伸缩量后，从瓦的背面线槽引出，并用卡。