鍋爐汽包水位的測量與保護.doc

鍋爐汽包水位的測量與保護火電廠中，鍋爐汽包水位是鍋爐安全運行的一個重要參數(shù)，特別是對高參數(shù)、大容量的鍋爐，隨時準確監(jiān)視汽包水位的變化就非常重要。一般鍋爐汽包水位波動要求不超過30mm50mm的范圍，以防止惡性事故的發(fā)生。比如：鍋爐汽包滿水事故和鍋爐汽包缺水事故。因此在鍋爐上往往裝有幾套不同型式的水位計來監(jiān)視汽包水位的變化情況，并在汽包水位越限時進行報警，更為嚴重時動作停爐。鍋爐汽包滿水事故一般是指鍋爐水位嚴重高于汽包正常運行水位的上限值，使鍋爐蒸汽嚴重帶水，使蒸汽溫度急劇下降，蒸汽管道發(fā)生水沖擊。鍋爐汽包缺水事故是指鍋爐水位低于能夠維持鍋爐水循環(huán)的水位，蒸汽溫度急劇上升，水冷壁管得不到充分的冷卻，而發(fā)生過熱爆管。鍋爐汽包滿水和缺水事故嚴重威脅機組的安全運行，輕者造成機組非計劃停運，嚴重時可造成汽輪機和鍋爐的嚴重損壞。鍋爐水位的正常運行非常重要，二十五項反措8.8.5條規(guī)定：汽包鍋爐水位保護是鍋爐啟動的必備條件之一，水位保護不完整嚴禁啟動。為了保證鍋爐的安全運行，二十五項反措明確規(guī)定鍋爐無水位保護嚴禁啟動和運行。鍋爐汽包高、低水位保護的設(shè)置、定值和延時值隨鍋爐型號和汽包內(nèi)部設(shè)備不同而異，具體規(guī)定應(yīng)由鍋爐制造廠確定，各單位不得自行確定。二十五項反措明確要求：鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)和水位保護的信號應(yīng)采用有壓力、溫度補償?shù)牟顗菏剿槐淼男盘?。也就是說汽包水位保護的信號應(yīng)來自差壓變送器，嚴禁從就地(電接點)水位表上取信號。下面簡單談?wù)劸偷厮槐砗筒顗菏剿槐淼墓ぷ髟怼?1) 就地水位表就地水位表是按照連通器原理測量水位，在液體密度相同的條件下，連通器各支管的液位處于同一高度。但是就地水位表因受外界環(huán)境的影響，就地水位表內(nèi)水的平均溫度低于汽包內(nèi)的飽和溫度，使就地水位表內(nèi)的密度比汽包中水的密度高，從而造成就地水位表中水位低于汽包的實際水位，并且隨著鍋爐壓力的升高，就地水位表的指示值愈低于泡包真實水位。下表列出不同壓力下就地水位計的正常水位指示值和泡包實際零水位的差值h。就地水位的正常水位指示值和汽包實際零水位的差值h。(2) 差壓式水位表差壓式水位表是利用比較水柱高度差值原理測量水位。對應(yīng)于汽包液面水柱的壓力與作為參比水柱的壓力進行比較，根據(jù)其壓差轉(zhuǎn)換為汽包的水位。 從上圖可以得出差壓水位表所測量的汽包水位差壓P的計算公式： 1正壓管道中凝結(jié)水的平均密度(kgm3) 飽和水的密度(kgm3) 飽和蒸汽的密度(kg/m3) H負壓取樣至汽包內(nèi)水面間的垂直距離，HH0H。H0為汽包水位的標準高度。 從式中可以看出，當鍋爐在額定參數(shù)下運行和保持不變，1也可認為保持不變。所以汽包水位差壓P和水位H有一一對應(yīng)的關(guān)系。并且差壓P越小，水位越高，差壓P越大，水位越低。 當汽包壓力和環(huán)境溫度變化時，差壓式水位表存在的誤差如下： 1、當汽包壓力升高時，同樣的泡包水位變化值所對應(yīng)的壓差變化減小，但是這一誤差僅僅來自壓力的變化，在測量回路中引入壓力補償即可消除。 2、參比水柱的溫度，由于環(huán)境溫度的變化引起參比水柱的溫度的波動而產(chǎn)生的誤差，可以在測量回路中引入溫度補償來消除。 綜合上述兩項誤差，由于目前電廠大都采用DCS系統(tǒng)實施機組的監(jiān)控運行，所以很容易取出壓力和溫度信號，引入到差壓水位表的測量回路中，從而保證鍋爐汽包水位的準確性。 從就地水位表和差壓式水位表的測量原理可以得出結(jié)論：就地水位表的誤差不是一個恒定值，而是隨著壓力和溫度的變化而變化，在不同的工況下，其誤差的變化有很大的差異。而差壓式水位計由于在各種工況下都有壓力和溫度補償，故而比較準確。所以在鍋爐啟停和運行中應(yīng)以差壓式水位計為準，同時以就地水位計作為參考。 二十五項反錯要求鍋爐汽包水位保護的信號應(yīng)采用有壓力、溫度補償?shù)牟顗菏剿槐淼男盘?。而且汽包水位高、低保護應(yīng)采用獨立測量的三取二邏輯判斷方式。當有一點故障時，應(yīng)自動轉(zhuǎn)為二取一的邏輯判斷方式。當有兩點故障時，應(yīng)自動轉(zhuǎn)為一取一的邏輯判斷方式。 大唐集團公司在2004年3月份組織安全性評價專家組對太原第二熱電廠進行安全性評價檢查。其中檢查出兩臺200MW機組的泡包水位保護信號來源不符合以上要求，而且不能實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)換。這樣的保護達不到安全性評價的要求，同樣不能保證鍋爐安全、穩(wěn)定運行。 下面以太原二電廠為例談?wù)勂桓摺⒌捅Ｗo以及邏輯判斷方式的改進。 該廠原來的汽包水位高、低保護為三取二邏輯判斷方式，不能實現(xiàn)二取一、一取一的自動轉(zhuǎn)換。 停爐保護的三個信號分別來自： 1、左側(cè)電接點H1； 2、右側(cè)電接點H2； 3、差壓式變送器H2。 汽包水位高值定值為200mm，左側(cè)電接點高值為H1，右側(cè)電接點高為H2，差壓變送器高值H3汽包水位高保護的邏輯如下： 查出汽包水位保護的不合理性以后，該廠按照安全性評價的要求，首先對汽包水位的測量信號進行了改進。查找汽包取樣設(shè)計圖，然后加裝了兩臺差壓式水位變送器。先保證汽包水位保護的信號均來自差壓式水位表，而且相互獨立。然后在DCS系統(tǒng)中利用邏輯組態(tài)實現(xiàn)水位三取二、二取一、一取