鍋爐汽包水位的測量與保護(hù).doc

鍋爐汽包水位的測量與保護(hù)火電廠中，鍋爐汽包水位是鍋爐安全運(yùn)行的一個(gè)重要參數(shù)，特別是對(duì)高參數(shù)、大容量的鍋爐，隨時(shí)準(zhǔn)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(dòng)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(jì)來監(jiān)視汽包水位的變化情況，并在汽包水位越限時(shí)進(jìn)行報(bào)警，更為嚴(yán)重時(shí)動(dòng)作停爐。鍋爐汽包滿水事故一般是指鍋爐水位嚴(yán)重高于汽包正常運(yùn)行水位的上限值，使鍋爐蒸汽嚴(yán)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(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行，輕者造成機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)，嚴(yán)重時(shí)可造成汽輪機(jī)和鍋爐的嚴(yán)重?fù)p壞。鍋爐水位的正常運(yùn)行非常重要，二十五項(xiàng)反措8.8.5條規(guī)定：汽包鍋爐水位保護(hù)是鍋爐啟動(dòng)的必備條件之一，水位保護(hù)不完整嚴(yán)禁啟動(dòng)。為了保證鍋爐的安全運(yùn)行，二十五項(xiàng)反措明確規(guī)定鍋爐無水位保護(hù)嚴(yán)禁啟動(dòng)和運(yùn)行。鍋爐汽包高、低水位保護(hù)的設(shè)置、定值和延時(shí)值隨鍋爐型號(hào)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(xiàng)反措明確要求：鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)和水位保護(hù)的信號(hào)應(yīng)采用有壓力、溫度補(bǔ)償?shù)牟顗菏剿槐淼男盘?hào)。也就是說汽包水位保護(hù)的信號(hào)應(yīng)來自差壓變送器，嚴(yán)禁從就地(電接點(diǎn))水位表上取信號(hào)。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(shí)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(shí)水位。下表列出不同壓力下就地水位計(jì)的正常水位指示值和泡包實(shí)際零水位的差值h。就地水位的正常水位指示值和汽包實(shí)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(duì)應(yīng)于汽包液面水柱的壓力與作為參比水柱的壓力進(jìn)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(jì)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(fù)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(biāo)準(zhǔn)高度。 從式中可以看出，當(dāng)鍋爐在額定參數(shù)下運(yùn)行和保持不變，1也可認(rèn)為保持不變。所以汽包水位差壓P和水位H有一一對(duì)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(dāng)汽包壓力和環(huán)境溫度變化時(shí)，差壓式水位表存在的誤差如下： 1、當(dāng)汽包壓力升高時(shí)，同樣的泡包水位變化值所對(duì)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(bǔ)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(dòng)而產(chǎn)生的誤差，可以在測量回路中引入溫度補(bǔ)償來消除。 綜合上述兩項(xiàng)誤差，由于目前電廠大都采用DCS系統(tǒng)實(shí)施機(jī)組的監(jiān)控運(yùn)行，所以很容易取出壓力和溫度信號(hào)，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(zhǔn)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(gè)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(jì)由于在各種工況下都有壓力和溫度補(bǔ)償，故而比較準(zhǔn)確。所以在鍋爐啟停和運(yùn)行中應(yīng)以差壓式水位計(jì)為準(zhǔn)，同時(shí)以就地水位計(jì)作為參考。 二十五項(xiàng)反錯(cuò)要求鍋爐汽包水位保護(hù)的信號(hào)應(yīng)采用有壓力、溫度補(bǔ)償?shù)牟顗菏剿槐淼男盘?hào)。而且汽包水位高、低保護(hù)應(yīng)采用獨(dú)立測量的三取二邏輯判斷方式。當(dāng)有一點(diǎn)故障時(shí)，應(yīng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為二取一的邏輯判斷方式。當(dāng)有兩點(diǎn)故障時(shí)，應(yīng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為一取一的邏輯判斷方式。 大唐集團(tuán)公司在2004年3月份組織安全性評(píng)價(jià)專家組對(duì)太原第二熱電廠進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)檢查。其中檢查出兩臺(tái)200MW機(jī)組的泡包水位保護(hù)信號(hào)來源不符合以上要求，而且不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換。這樣的保護(hù)達(dá)不到安全性評(píng)價(jià)的要求，同樣不能保證鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行。 下面以太原二電廠為例談?wù)勂桓?、低保護(hù)以及邏輯判斷方式的改進(jìn)。 該廠原來的汽包水位高、低保護(hù)為三取二邏輯判斷方式，不能實(shí)現(xiàn)二取一、一取一的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。 停爐保護(hù)的三個(gè)信號(hào)分別來自： 1、左側(cè)電接點(diǎn)H1； 2、右側(cè)電接點(diǎn)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(diǎn)高值為H1，右側(cè)電接點(diǎn)高為H2，差壓變送器高值H3汽包水位高保護(hù)的邏輯如下： 查出汽包水位保護(hù)的不合理性以后，該廠按照安全性評(píng)價(jià)的要求，首先對(duì)汽包水位的測量信號(hào)進(jìn)行了改進(jìn)。查找汽包取樣設(shè)計(jì)圖，然后加裝了兩臺(tái)差壓式水位變送器。先保證汽包水位保護(hù)的信號(hào)均來自差壓式水位表，而且相互獨(dú)立。然后在DCS系統(tǒng)中利用邏輯組態(tài)實(shí)現(xiàn)水位三取二、二取一、一取