提高#2機(jī)組汽包水位保護(hù)的穩(wěn)定性

提高#2機(jī)組汽包水位保護(hù)的穩(wěn)定性發(fā)布人:張曉東北方聯(lián)合電力有限責(zé)任公司臨河熱電廠生檢部熱工主控班QC小組QC小組簡(jiǎn)介小組名稱

臨河熱電廠熱工主控班QC小組

成立日期

2007-01-15

注冊(cè)編號(hào)

LH-QC-26注冊(cè)日期

2014-01-04活動(dòng)次數(shù)

17次課題類型

現(xiàn)場(chǎng)型

小組成立以來(lái)完成課題

5項(xiàng)

活動(dòng)時(shí)間

2014年1月-2014年9月

參加率

100%

課題名稱

提高#2機(jī)組汽包水位保護(hù)的穩(wěn)定性小組成員林茂劉其春李一州楊永武悅張曉東哈偉近年來(lái)的獲獎(jiǎng)情況《提高#2機(jī)組AGC性能》獲得臨河熱電廠2013年度QC成果一等獎(jiǎng)獲北方聯(lián)合電力公司QC成果二等獎(jiǎng)、內(nèi)蒙古自治區(qū)QC成果優(yōu)秀獎(jiǎng)。QC小組成員表成員狀況姓名性別年齡文化程度小組職務(wù)組內(nèi)職責(zé)李一州男29大學(xué)組長(zhǎng)負(fù)責(zé)調(diào)研、技術(shù)指導(dǎo)、策劃林茂男30大學(xué)付組長(zhǎng)負(fù)責(zé)調(diào)研、技術(shù)指導(dǎo)、策劃張曉東男32大學(xué)組員活動(dòng)組織、整理技術(shù)資料楊永男50中技組員調(diào)查、實(shí)施劉其春男47中專組員現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、活動(dòng)技術(shù)數(shù)據(jù)采集哈

偉男26大學(xué)組員具體項(xiàng)目實(shí)施武悅男24中專組員組員之間的協(xié)調(diào)、記錄及安全

汽包水位重要性：保持汽包正常水位是保證鍋爐和汽輪機(jī)安全運(yùn)行的重要條件之一，汽包水位過(guò)高，蒸汽空間縮小，將會(huì)增加蒸汽帶水，使蒸汽品質(zhì)惡化，容易造成過(guò)熱器積鹽、超溫和汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢。

汽包水位嚴(yán)重過(guò)高或滿水時(shí)，蒸汽大量帶水，會(huì)使主汽溫度急劇下降，蒸汽管道和汽輪機(jī)內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重水沖擊，甚至造成汽輪機(jī)葉片損壞事故。汽包水位過(guò)低會(huì)引起鍋爐水循環(huán)的破壞，使水冷壁管超溫過(guò)熱；嚴(yán)重缺水而又處理不當(dāng)時(shí)，則會(huì)造成爐管大面積爆破的重大事故。

選題理由我廠情況：我廠汽包水位測(cè)量裝置主要采用雙色水位計(jì)、電接點(diǎn)水位計(jì)和差壓水位計(jì)。雙色水位計(jì)直觀、可靠，但精度不夠且不能量化，只能作為判斷水位的輔助手段；電接點(diǎn)水位計(jì)相對(duì)可靠、準(zhǔn)確，其示值是運(yùn)行人員主要的參數(shù)；差壓水位計(jì)是鍋爐汽包水位的主要測(cè)量設(shè)備之一，是通過(guò)把液位高度變化轉(zhuǎn)換成差壓變化來(lái)測(cè)量水位。我廠水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的水位信號(hào)由每臺(tái)爐的4臺(tái)外置式平衡容器式差壓水位計(jì)提供。由于外置式差壓水位計(jì)在低負(fù)荷時(shí)不能正常投入使用，因此在低負(fù)荷或啟停爐過(guò)程中，水位自動(dòng)調(diào)節(jié)需切為手動(dòng)，并解列鍋爐汽包水位保護(hù)，防止保護(hù)誤動(dòng)。在正常運(yùn)行中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)汽包水位和電接點(diǎn)或雙色水位計(jì)存在較大偏差，并且4臺(tái)外置式差壓水位計(jì)之間也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)較大偏差。外置式差壓水位計(jì)的這種運(yùn)行狀況直接威脅著鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并給運(yùn)行人員操作和監(jiān)視帶來(lái)諸多不便。

通過(guò)分析我QC小組決定將提高我廠提高#2機(jī)組汽包水位保護(hù)的穩(wěn)定性作為本次QC活動(dòng)的課題.選擇課題提高#2機(jī)組汽包水位保護(hù)的穩(wěn)定性

現(xiàn)狀調(diào)查小組對(duì)2013年11月-2014年2月#2機(jī)組汽包水位的缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出：序號(hào)缺陷項(xiàng)目11月12月01月02月合計(jì)1和雙色水位計(jì)偏差101132平衡容器之間偏差21126合計(jì)31239結(jié)論：汽包水位差壓計(jì)測(cè)量的不準(zhǔn)確為汽包水位缺陷的主要原因。目標(biāo)確定目標(biāo)值依據(jù)分析：

通過(guò)現(xiàn)狀調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)#2機(jī)組汽包水位計(jì)平衡容器示值的不準(zhǔn)確，是造成汽包水位計(jì)缺陷的主要原因。2.目標(biāo)值分析結(jié)果：提高汽包水位平衡容器計(jì)算的精確性，是解決問題的關(guān)鍵。

原因分析要因確認(rèn)確認(rèn)一

確認(rèn)內(nèi)容調(diào)整方式不合理確認(rèn)方法調(diào)查分析確認(rèn)人張曉東實(shí)際情況我廠運(yùn)行人員及時(shí)監(jiān)視汽包水位，根據(jù)給水量和符合選擇合適的運(yùn)行方式。且進(jìn)行不間斷的技術(shù)講課和有針對(duì)性的培訓(xùn)，工作人員素質(zhì)都較高。確認(rèn)時(shí)間2014年2月確認(rèn)結(jié)論非主因要因確認(rèn)確認(rèn)二

確認(rèn)內(nèi)容參數(shù)設(shè)置不合理確認(rèn)方法調(diào)查分析確認(rèn)人李一州實(shí)際情況我廠運(yùn)行人員及時(shí)監(jiān)視汽包水位變化，汽包水位設(shè)置合適的參數(shù)。且進(jìn)行不間斷的技術(shù)講課和有針對(duì)性的培訓(xùn)，工作人員素質(zhì)都較高。確認(rèn)時(shí)間2014年2月確認(rèn)結(jié)論非主因要因確認(rèn)確認(rèn)三

確認(rèn)內(nèi)容平衡容器老化確認(rèn)方法調(diào)查分析確認(rèn)人李一州實(shí)際情況我廠定期對(duì)汽包平衡容器進(jìn)行檢修維護(hù)，未發(fā)現(xiàn)平衡容器存在故障。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好。確認(rèn)時(shí)間2014年6月確認(rèn)結(jié)論非主因要因確認(rèn)確認(rèn)四

確認(rèn)內(nèi)容設(shè)備自身測(cè)量問題確認(rèn)方法調(diào)查分析確認(rèn)人哈偉實(shí)際情況對(duì)現(xiàn)外置式平衡容器的測(cè)量方法進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)外置式平衡容器自身計(jì)算公式復(fù)雜，環(huán)境溫度對(duì)平衡容器及參比水柱內(nèi)水密度的影響較大，對(duì)最終的測(cè)量會(huì)產(chǎn)生影響。確認(rèn)時(shí)間2014年2月確認(rèn)結(jié)論主因確認(rèn)內(nèi)容保溫不好確認(rèn)方法調(diào)查和試驗(yàn)確認(rèn)人哈偉實(shí)際情況環(huán)境溫度對(duì)平衡容器及參比水柱內(nèi)水密度的影響較大，對(duì)平衡容器和管路的保溫不合適后，會(huì)對(duì)最終結(jié)果產(chǎn)生影響。確認(rèn)時(shí)間2014年2月確認(rèn)結(jié)論主因要因確認(rèn)確認(rèn)五

按照流體靜力學(xué)原理，當(dāng)汽包水位在正常水位H0(即零水位)時(shí)，平衡容器的差壓輸出△P0△P0=Lr-H0r2-（L-H0）rs（1-1）式中rs——飽和蒸汽重度,其它符號(hào)的意義如圖1-1所示。當(dāng)汽包水位偏離正常水位變化△H時(shí)，平衡容器的差壓輸出為△P△P=△P0-（r2-rs）△H（1-2）△L、H0為確定值，若r1、r2和rS為已知的確定值時(shí)，正常水位時(shí)的差壓輸出△P0就是常數(shù)，也就是說(shuō)差壓式水位計(jì)的零水位差壓是穩(wěn)定的。平衡容器的輸出差壓△P0則是汽包水位變化△H的單值函數(shù)。水位增高，輸出差壓減小。應(yīng)當(dāng)指出，上述平衡容器在實(shí)際應(yīng)用中，由于存在下列問題，造成差壓式水位計(jì)指示不準(zhǔn)。（1）由于平衡容器向外散熱，正、負(fù)壓容器中的水溫由上至下逐步降低，且溫度分布不易確定。因此用式（1-1）、（1-2）分度差壓計(jì)時(shí)，因重度r1和r2的數(shù)值很難準(zhǔn)確確定，使得分度好的差壓式水位計(jì)裝到現(xiàn)場(chǎng)后與云母水位計(jì)的指示對(duì)不起來(lái)。即使在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)照云母水位計(jì)的指示調(diào)整好刻度值，隨著使用情況的變化，還會(huì)由于r1和r2數(shù)值改變而使差壓式水位計(jì)指示不準(zhǔn)。為解決這個(gè)問題，可通過(guò)改進(jìn)平衡容器結(jié)構(gòu)，設(shè)法使r1和r2為已知確定值。例如，用蒸汽套保溫，可使r1和r2都等于汽包壓力下飽和水的重度rw，這時(shí)，差壓△P和水位H有以下關(guān)系式：△P=L（rw-rS）-H（rw-rS）(1-3)其中H=H0±⊿H。（2）一般，差壓式水位計(jì)是在汽包額定工作壓力下分度的，因此差壓式水位計(jì)只有在汽包額定工作壓力下運(yùn)行時(shí)其指示才正確。當(dāng)汽包壓力變化時(shí)，飽和水重度和飽和蒸汽重度隨之變化，使差壓式水位計(jì)的指示發(fā)生很大誤差。（rw-rS）隨壓力變化的關(guān)系在不同的壓力范圍內(nèi)是不同的，如圖1-2所示，從圖中可見，在30-130Kg/cm2壓力范圍內(nèi)，壓力和重度差（rw-rS）的關(guān)系非常接近線性，隨著壓力的降低，重度差（rw-rS）增大。由于雙室平衡容器的結(jié)構(gòu)尺寸L總是大于H，所以從式1-3可知，當(dāng)汽包壓力低于額定值時(shí)，（rw-rS）增大，使輸出△P增大，因而使差壓式水位計(jì)指示偏低。由此產(chǎn)生的水位指示誤差還與水位H、平衡容器結(jié)構(gòu)尺寸L有關(guān)。（L-H）愈大，指示誤差也愈大，也就是說(shuō)，低水位比高水位誤差大。這種誤差在中壓鍋爐可達(dá)40-50mm，在高壓鍋爐可達(dá)100mm以上，使差壓式水位計(jì)在機(jī)組啟、或滑壓運(yùn)行時(shí)不能使用。要因確認(rèn)平衡容器自身計(jì)算復(fù)雜對(duì)環(huán)境溫度依賴性較大主要原因制定對(duì)策要消除或減小因汽包壓力變動(dòng)而造成的誤差，可進(jìn)一步改進(jìn)平衡容器的結(jié)構(gòu)，或者采用汽包壓力補(bǔ)償措施，可以減小差壓式水位測(cè)量誤差

內(nèi)置式平衡容器根據(jù)差壓計(jì)原理而設(shè)計(jì)的，克服了平衡容器內(nèi)正壓側(cè)水柱高度的重度r1和負(fù)壓側(cè)水柱高度的重度r2受環(huán)境溫度的影響?？梢圆捎檬剑?-3）對(duì)平衡容器差壓值進(jìn)行壓力補(bǔ)償，因?yàn)椴顗骸鱌是rw-rS的單值函數(shù)，rw-rS是汽包壓力的單值函數(shù)。

汽包內(nèi)置水位平衡容器工作原理

汽包內(nèi)置水位平衡容器是根據(jù)多年來(lái)的工程實(shí)踐而開發(fā)的，它克服了環(huán)境溫度對(duì)單室平衡容器及參比水柱內(nèi)水密度的影響，使信號(hào)更穩(wěn)定，測(cè)量的附加誤差更小，補(bǔ)償公式更簡(jiǎn)單，結(jié)果更準(zhǔn)確。眾所周知，單室平衡容器及參比水柱內(nèi)水的溫度受環(huán)境溫度和風(fēng)向以及容器的結(jié)構(gòu)、表管的走向布置影響較大，而水的密度與水的溫度關(guān)系較大，一個(gè)較小的差壓誤差，經(jīng)補(bǔ)償計(jì)算后會(huì)增加近2倍的誤差，給水位測(cè)量帶來(lái)較大的一個(gè)隨機(jī)誤差。汽包內(nèi)置水位平衡容器，將平衡容器置于汽包內(nèi)部，使其水容器和參比水柱永遠(yuǎn)處于飽和環(huán)境下，克服了參比水柱水溫難以測(cè)量的不足，從而使信號(hào)更加穩(wěn)定。汽包內(nèi)置水位平衡容器提供了一個(gè)更加穩(wěn)定、可靠、準(zhǔn)確的差壓信號(hào)，從而使汽包水位測(cè)量、調(diào)節(jié)和保護(hù)更加真實(shí)可信。汽包內(nèi)置水位平衡容器的原理如圖1-3所示：汽包內(nèi)置水位平衡容器主要由1冷凝罐、3正壓取樣管、5DCS、6差壓變送器、8平衡罐等組成。汽包運(yùn)行過(guò)程中飽和蒸汽進(jìn)入到冷凝罐中冷凝成飽和水回流到平衡罐中，參比水柱所形成的靜壓通過(guò)正壓取樣管引到差壓變送器的正端，汽包內(nèi)的水通過(guò)水側(cè)取樣管引到差壓變送器的負(fù)端，這樣差壓變送器輸出差壓信號(hào)給DCS，在DCS中通過(guò)壓力補(bǔ)償計(jì)算得出汽包內(nèi)的水位。這樣做沒有了環(huán)境溫度對(duì)參比水柱密度的影響，計(jì)算出來(lái)的結(jié)果就更接近于汽包中的實(shí)際水位，能夠真正反映汽包真實(shí)水位。原理圖中：L為平衡罐上邊沿到水側(cè)取樣管中心線的距離，H0為汽包設(shè)計(jì)0水位線到水側(cè)取樣管中心線的距離，ΔH為現(xiàn)在水位線相對(duì)于0水位線的差值，γ1為飽和水的密度，γ2為飽和汽的密度。由此我們可以列出下列公式：ΔH=L-H0-ΔP/（γ1-γ2）。從公式中我們可以看出，水位只與飽和水和飽和汽的密度有關(guān)，而密度與壓力有關(guān)，我們只要測(cè)出汽包壓力就可以從密度表中查出密度，代入公式即可計(jì)算出水位。原平衡容器的水位變送器送出的是水位信號(hào)，改造后水位變送器送出的為差壓信號(hào)，并且水位計(jì)算公式有不同汽包壓力下飽和水密度不同的修正公式，所以汽包平衡容器改造后需對(duì)原組態(tài)的水位計(jì)算公式進(jìn)行修改，

修改后組態(tài)公式如下：

效果檢查一改造前平衡容器與電接點(diǎn)水位的偏差改造后平衡容器與電接點(diǎn)水位的偏差內(nèi)置式平衡容器計(jì)算水位與電接點(diǎn)水位計(jì)，在改造前后相比較可明顯的發(fā)現(xiàn)，兩者之間的水位偏差變得很小，與外置式相比內(nèi)置式平衡容器測(cè)量的水位精確性有了明顯的提高。汽包內(nèi)置水位平衡容器的優(yōu)點(diǎn)：

由于將平衡罐安裝在汽包內(nèi)，使平衡罐及引出管中的水的溫度為汽包內(nèi)飽和水的溫度，其密度為飽和水的密度，這樣在進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算時(shí)就有相對(duì)穩(wěn)定的參數(shù)，可以準(zhǔn)確計(jì)算出汽包水位。

由于在汽包的汽側(cè)取樣管上焊接有冷凝罐，可以及時(shí)向平衡罐中補(bǔ)充冷凝后的飽和水，可以保證在起爐不久就投入汽包水位。

備用正壓取樣管，防止內(nèi)置式平衡罐出現(xiàn)意外后可將正壓表管與之相連。這樣就與現(xiàn)行的外置式單室容器一樣，以防萬(wàn)一。目標(biāo)檢查結(jié)論：這次QC活動(dòng)圓滿完成了預(yù)定目標(biāo)。

通過(guò)內(nèi)置式平衡容器計(jì)算水位與電接點(diǎn)水位計(jì)，在改造前后相比較可明顯的發(fā)兩者之間的水位偏差，由以前最大的75mm減小到了5mm,與外置式相比內(nèi)置式平衡容器測(cè)量的水位精確性有了明顯的提高,使平衡容器計(jì)算出的水位與汽包的實(shí)際水位幾乎一致。

經(jīng)濟(jì)效益1、直接經(jīng)濟(jì)效益據(jù)調(diào)察300MW機(jī)組一次非停造成損失據(jù)調(diào)查序號(hào)參數(shù)影響量貨幣損失備注1高峰非停

30短時(shí)間停運(yùn)約2少發(fā)電約13考慮停運(yùn)時(shí)間和爬坡速度受限時(shí)間3多燒油約6

4不合格點(diǎn)數(shù)400.38

5核減計(jì)劃電量103萬(wàn)元

6多用廠用電3.751.3

7多耗水2000.05

8多耗汽2001.8

9多耗煤150.7

合計(jì)

56.23

以上是凈損失經(jīng)濟(jì)效益2、間接經(jīng)濟(jì)效益通過(guò)此次平衡容器的改造極大的改善了#2機(jī)組汽包水位自動(dòng)投入性能，為我廠完成全年發(fā)電量，減少?gòu)S額外用水量作出了積極貢獻(xiàn)。

1

將