在火電行業(yè)中，水冷壁作為鍋爐的關(guān)鍵受熱部件，其壁溫監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地掌握水冷壁壁溫，不僅關(guān)系到鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還對(duì)電廠的經(jīng)濟(jì)效益有著深遠(yuǎn)影響。

水冷壁的作用與壁溫監(jiān)測(cè)的必要性

水冷壁布置在鍋爐爐膛四周，主要承擔(dān)吸收爐膛內(nèi)火焰和高溫?zé)煔廨椛錈岬娜蝿?wù)，使管內(nèi)的水受熱蒸發(fā)為飽和蒸汽。由于其直接接觸高溫環(huán)境，運(yùn)行工況復(fù)雜多變，一旦壁溫過(guò)高超出材料耐受極限，可能引發(fā)水冷壁管爆管事故，導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失；而壁溫過(guò)低，又會(huì)影響汽水循環(huán)效率，降低發(fā)電效率。所以，對(duì)水冷壁壁溫進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)是保障火電設(shè)備可靠運(yùn)行的必要手段。

常見(jiàn)的壁溫監(jiān)測(cè)方法

1.熱電偶測(cè)溫法

這是目前應(yīng)用最為廣泛的方法之一。熱電偶基于塞貝克效應(yīng)，將兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體一端連接組成測(cè)量端（置于水冷壁管壁處），另一端為參考端連接至二次儀表。當(dāng)測(cè)量端與參考端存在溫度差時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，通過(guò)測(cè)量熱電勢(shì)并依據(jù)熱電偶分度表即可換算出測(cè)量端溫度，也就是水冷壁壁溫。

優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度相對(duì)較高，技術(shù)成熟，能適應(yīng)較寬的溫度范圍。

缺點(diǎn)：熱電偶長(zhǎng)期處于高溫、沖刷等惡劣環(huán)境下，容易發(fā)生磨損、腐蝕，導(dǎo)致測(cè)量誤差增大甚至失效；安裝過(guò)程較為復(fù)雜，需在水冷壁管上開(kāi)孔焊接熱電偶保護(hù)套管，對(duì)水冷壁管結(jié)構(gòu)有一定損傷風(fēng)險(xiǎn)。

應(yīng)用場(chǎng)景：適用于對(duì)溫度測(cè)量精度要求較高、工況相對(duì)穩(wěn)定的大型火電鍋爐水冷壁溫度監(jiān)測(cè)。

2.熱電阻測(cè)溫法

熱電阻利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而改變的特性來(lái)測(cè)量溫度。將熱電阻緊貼水冷壁管壁安裝，通過(guò)測(cè)量其電阻值變化，再借助特定的轉(zhuǎn)換公式計(jì)算出壁溫。

優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度高，尤其是在低溫段精度優(yōu)勢(shì)明顯；響應(yīng)速度較快，信號(hào)穩(wěn)定性好。

缺點(diǎn)：熱電阻的耐高溫性能相對(duì)熱電偶較弱，在高溫環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間使用可能導(dǎo)致材料老化、電阻值漂移；同樣存在安裝不便以及易受環(huán)境干擾的問(wèn)題。

應(yīng)用場(chǎng)景：常用于對(duì)溫度波動(dòng)較為敏感、溫度范圍不是特別高的局部水冷壁區(qū)域或輔助監(jiān)測(cè)部位，如鍋爐啟動(dòng)初期對(duì)水冷壁溫升溫速率的監(jiān)測(cè)。

3.光纖測(cè)溫法

光纖測(cè)溫基于拉曼散射、布里淵散射等原理，利用光在光纖中輸送特性隨溫度變化來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。將特制的光纖沿著水冷壁管敷設(shè)，通過(guò)光信號(hào)的發(fā)射、傳輸與接收分析，獲取沿線不同位置的溫度信息。

優(yōu)點(diǎn)：具有本質(zhì)安全特性，抗電磁干擾能力強(qiáng)，適合在強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境的火電鍋爐周邊使用；光纖尺寸小、質(zhì)地柔軟，易于在復(fù)雜結(jié)構(gòu)的水冷壁上布置，可以實(shí)現(xiàn)分布式、連續(xù)的溫度測(cè)量，能精準(zhǔn)定位溫度異常點(diǎn)。

缺點(diǎn)：成本較高，包括光纖材料、配套的光信號(hào)解調(diào)設(shè)備等；測(cè)量精度受光纖自身特性及解調(diào)算法影響較大，技術(shù)復(fù)雜性較高，對(duì)運(yùn)維人員專業(yè)要求也高。

應(yīng)用場(chǎng)景：新興的大型超超臨界機(jī)組、對(duì)安全監(jiān)測(cè)要求極高且電磁環(huán)境復(fù)雜的火電項(xiàng)目，逐步推廣應(yīng)用光纖測(cè)溫技術(shù)對(duì)水冷壁進(jìn)行全方位、精細(xì)化監(jiān)測(cè)。

壁溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成與功能

一套完整的水冷壁壁溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通常由傳感器（如上述的熱電偶、熱電阻、光纖等）、信號(hào)傳輸線纜、數(shù)據(jù)采集模塊、上位機(jī)監(jiān)控軟件等部分組成。

傳感器負(fù)責(zé)將溫度物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（熱電偶、熱電阻）或光信號(hào)（光纖），是獲取壁溫?cái)?shù)據(jù)的前端 “觸手”。

信號(hào)傳輸線纜如同 “神經(jīng)脈絡(luò)”，將傳感器采集到的信號(hào)穩(wěn)定、可靠地傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊，根據(jù)不同傳感器類型，線纜有耐高溫電纜、光纜之分，要具備良好的屏蔽、絕緣性能以抗干擾。

數(shù)據(jù)采集模塊起到 “翻譯” 與 “匯總” 作用，把傳感器傳來(lái)的各類信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并按照一定的通訊協(xié)議打包整理，準(zhǔn)備傳輸給上位機(jī)。

上位機(jī)監(jiān)控軟件宛如系統(tǒng)的 “大腦”，安裝在電廠集控室的監(jiān)控計(jì)算機(jī)上，實(shí)時(shí)接收、顯示、存儲(chǔ)來(lái)自數(shù)據(jù)采集模塊的壁溫?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)直觀的可視化界面（如溫度趨勢(shì)曲線、三維溫度云圖等）呈現(xiàn)給運(yùn)行人員，同時(shí)具備報(bào)警功能，一旦壁溫異常超出設(shè)定閾值，立即聲光報(bào)警提醒操作人員采取相應(yīng)措施。

壁溫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用

實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控

運(yùn)行人員依據(jù)上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示的水冷壁壁溫?cái)?shù)據(jù)，密切關(guān)注鍋爐運(yùn)行過(guò)程中的溫度變化。在機(jī)組負(fù)荷調(diào)整、燃料性質(zhì)變化、啟停爐等關(guān)鍵工況下，通過(guò)對(duì)比不同部位水冷壁溫度波動(dòng)情況，判斷汽水循環(huán)是否正常、受熱面是否存在局部過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)調(diào)整燃燒參數(shù)、給水流量等運(yùn)行變量，確保水冷壁始終處于安全溫度區(qū)間。

故障診斷與預(yù)測(cè)

對(duì)長(zhǎng)期積累的壁溫監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘分析，運(yùn)用數(shù)據(jù)擬合、趨勢(shì)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)手段，建立水冷壁健康狀態(tài)評(píng)估模型。通過(guò)模型可以提前發(fā)現(xiàn)壁溫異常變化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的水冷壁管磨損、結(jié)渣、腐蝕等潛在故障，為電廠安排預(yù)防性檢修提供有力依據(jù)，變被動(dòng)維修為主動(dòng)維護(hù)，降低設(shè)備故障率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

水冷壁壁溫監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

智能化提升：未來(lái)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將具備更強(qiáng)的自學(xué)習(xí)與自適應(yīng)能力。通過(guò)引入人工智能算法，能根據(jù)機(jī)組不同工況自動(dòng)優(yōu)化壁溫監(jiān)測(cè)策略，智能調(diào)整報(bào)警閾值，減少誤報(bào)、漏報(bào)情況，更精準(zhǔn)地輔助運(yùn)行人員決策。例如，利用深度學(xué)習(xí)模型對(duì)海量歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提前預(yù)判可能導(dǎo)致壁溫異常的因素，并給出相應(yīng)的調(diào)整建議。

高精度與高可靠性：一方面，傳感器技術(shù)持續(xù)革新，新的測(cè)溫材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有望進(jìn)一步提高測(cè)量精度，降低環(huán)境因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾；另一方面，從系統(tǒng)層面加強(qiáng)冗余設(shè)計(jì)，如采用多傳感器融合技術(shù)，當(dāng)某個(gè)傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，其他傳感器仍能保證關(guān)鍵部位壁溫?cái)?shù)據(jù)的可靠采集，確保監(jiān)測(cè)的連續(xù)性。

微型化與集成化：隨著火電設(shè)備朝著緊湊化發(fā)展，壁溫監(jiān)測(cè)部件也將向微型化、集成化邁進(jìn)。將傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器等集成在一個(gè)微小芯片或模塊中，減小安裝空間需求，降低布線復(fù)雜度，同時(shí)提高系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性與抗干擾能力。

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與運(yùn)維：借助 5G 等高速通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水冷壁壁溫?cái)?shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸，專家無(wú)需親臨現(xiàn)場(chǎng)，即可通過(guò)遠(yuǎn)程終端對(duì)壁溫狀況進(jìn)行診斷分析，指導(dǎo)電廠運(yùn)維人員進(jìn)行操作。這不僅提高了故障處理效率，還能在疫情等特殊情況下保障電廠的正常運(yùn)維。

火電行業(yè)水冷壁壁溫監(jiān)測(cè)的具體案例

某 600MW 超臨界機(jī)組電廠：該電廠采用熱電偶與光纖混合測(cè)溫方案。在水冷壁高溫易波動(dòng)區(qū)域，如燃燒器附近，布置高精度熱電偶，確保關(guān)鍵部位溫度測(cè)量精度滿足機(jī)組安全運(yùn)行要求；同時(shí)，沿整個(gè)水冷壁敷設(shè)光纖，構(gòu)建分布式溫度監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水冷壁全方位溫度場(chǎng)的實(shí)時(shí)掌控。通過(guò)上位機(jī)軟件整合兩種傳感器數(shù)據(jù)，以可視化界面呈現(xiàn)給運(yùn)行人員。在一次機(jī)組負(fù)荷快速提升過(guò)程中，光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)水冷壁局部溫度梯度異常增大，結(jié)合熱電偶精確測(cè)量數(shù)據(jù)，判斷為燃燒不均導(dǎo)致局部熱負(fù)荷過(guò)高。運(yùn)行人員迅速調(diào)整燃燒器配風(fēng)，避免了潛在的水冷壁超溫事故，保障了機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

新建 1000MW 超超臨界機(jī)組示范項(xiàng)目：從設(shè)計(jì)之初就引入先進(jìn)的光纖測(cè)溫技術(shù)，選用耐高溫、抗輻射的特種光纖，配合高精度光信號(hào)解調(diào)設(shè)備，打造高可靠性的壁溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。利用光纖分布式測(cè)溫優(yōu)勢(shì)，對(duì)水冷壁進(jìn)行精細(xì)化分區(qū)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)繪制溫度云圖，直觀反映各部位溫度分布。在調(diào)試階段，通過(guò)對(duì)壁溫?cái)?shù)據(jù)的深入分析，發(fā)現(xiàn)了因安裝工藝問(wèn)題導(dǎo)致的局部水冷壁管冷卻不均現(xiàn)象，及時(shí)整改，為機(jī)組順利投產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。投產(chǎn)后，依托完善的壁溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，運(yùn)行人員根據(jù)實(shí)時(shí)壁溫?cái)?shù)據(jù)精細(xì)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，機(jī)組發(fā)電效率較同類型機(jī)組提高約 2%，同時(shí)設(shè)備故障率顯著降低。

火電行業(yè)水冷壁的常見(jiàn)故障及處理方法

水冷壁管磨損

故障原因：主要是由于煤粉氣流沖刷、飛灰磨損，尤其在燃燒器區(qū)域、折焰角附近等煙氣流速較高、流向急劇變化的部位，管壁受到高速粒子的撞擊，久而久之造成管壁減薄。

處理方法：輕微磨損時(shí)，可采用堆焊修復(fù)，增強(qiáng)管壁耐磨性能；磨損嚴(yán)重時(shí)，必須及時(shí)更換受損管段，同時(shí)優(yōu)化燃燒調(diào)整，合理控制煤粉細(xì)度、風(fēng)速，減少氣流偏斜，降低對(duì)水冷壁管的沖刷。

水冷壁管結(jié)渣

故障原因：煤質(zhì)較差，灰熔點(diǎn)低，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生大量熔融態(tài)灰渣，粘附在水冷壁管表面；燃燒組織不合理，爐膛溫度過(guò)高，局部熱負(fù)荷過(guò)大，也會(huì)促使結(jié)渣形成。

處理方法：加強(qiáng)吹灰操作，利用蒸汽或壓縮空氣吹掃水冷壁表面，清除積渣；調(diào)整燃燒，優(yōu)化配風(fēng)，降低爐膛火焰中心溫度，防止局部過(guò)熱；從燃料源頭入手，根據(jù)煤質(zhì)特性合理混煤，提高入爐煤的質(zhì)量。

水冷壁管腐蝕

故障原因：水中溶解氧、酸性物質(zhì)等引發(fā)的化學(xué)腐蝕，以及高溫?zé)煔庵械牧蜓趸?、氯元素等造成的高溫腐蝕。在汽水停滯區(qū)、熱負(fù)荷較低部位易發(fā)生氧腐蝕，而在燃燒器附近高溫區(qū)，高溫腐蝕較為突出。

處理方法：嚴(yán)格控制給水水質(zhì)，加強(qiáng)除氧、除鹽處理，降低水中腐蝕性雜質(zhì)含量；對(duì)于高溫腐蝕區(qū)域，選用耐腐蝕性能更好的管材或涂層防護(hù)；定期對(duì)水冷壁管進(jìn)行腐蝕檢測(cè)，如采用超聲測(cè)厚、內(nèi)窺鏡檢查等手段，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在腐蝕問(wèn)題并采取措施。

火電行業(yè)水冷壁壁溫監(jiān)測(cè)技術(shù)在不斷發(fā)展演進(jìn)，從傳統(tǒng)測(cè)溫方法的優(yōu)化到新型光纖測(cè)溫技術(shù)的崛起，以及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)智能化水平的提升，都為火電鍋爐的安全高效運(yùn)行保駕護(hù)航。未來(lái)，隨著材料科學(xué)、信息技術(shù)的進(jìn)一步突破，相信水冷壁壁溫監(jiān)測(cè)將邁向更高的精準(zhǔn)度與智能化臺(tái)階，持續(xù)推動(dòng)火電行業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。