提高#2機組汽包水位保護的穩(wěn)定性

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

臨河熱電廠熱工主控班QC小組

成立日期

2007-01-15

注冊編號

LH-QC-26注冊日期

2014-01-04活動次數(shù)

17次課題類型

現(xiàn)場型

小組成立以來完成課題

5項

活動時間

2014年1月-2014年9月

參加率

100%

課題名稱

提高#2機組汽包水位保護的穩(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的獲獎情況《提高#2機組AGC性能》獲得臨河熱電廠2013年度QC成果一等獎獲北方聯(lián)合電力公司QC成果二等獎、內(nèi)蒙古自治區(qū)QC成果優(yōu)秀獎。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)職責李一州男29大學組長負責調(diào)研、技術(shù)指導、策劃林茂男30大學付組長負責調(diào)研、技術(shù)指導、策劃張曉東男32大學組員活動組織、整理技術(shù)資料楊永男50中技組員調(diào)查、實施劉其春男47中專組員現(xiàn)場試驗、活動技術(shù)數(shù)據(jù)采集哈

偉男26大學組員具體項目實施武悅男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安全運行的重要條件之一，汽包水位過高，蒸汽空間縮小，將會增加蒸汽帶水，使蒸汽品質(zhì)惡化，容易造成過熱器積鹽、超溫和汽輪機通流部分結(jié)垢。

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

選題理由我廠情況：我廠汽包水位測量裝置主要采用雙色水位計、電接點水位計和差壓水位計。雙色水位計直觀、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；電接點水位計相對可靠、準確，其示值是運行人員主要的參數(shù)；差壓水位計是鍋爐汽包水位的主要測量設(shè)備之一，是通過把液位高度變化轉(zhuǎn)換成差壓變化來測量水位。我廠水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的水位信號由每臺爐的4臺外置式平衡容器式差壓水位計提供。由于外置式差壓水位計在低負荷時不能正常投入使用，因此在低負荷或啟停爐過程中，水位自動調(diào)節(jié)需切為手動，并解列鍋爐汽包水位保護，防止保護誤動。在正常運行中，經(jīng)常會出現(xiàn)汽包水位和電接點或雙色水位計存在較大偏差，并且4臺外置式差壓水位計之間也經(jīng)常會出現(xiàn)較大偏差。外置式差壓水位計的這種運行狀況直接威脅著鍋爐的安全穩(wěn)定運行，并給運行人員操作和監(jiān)視帶來諸多不便。

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

現(xiàn)狀調(diào)查小組對2013年11月-2014年2月#2機組汽包水位的缺陷進行統(tǒng)計得出：序號缺陷項目11月12月01月02月合計1和雙色水位計偏差101132平衡容器之間偏差21126合計31239結(jié)論：汽包水位差壓計測量的不準確為汽包水位缺陷的主要原因。目標確定目標值依據(jù)分析：

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

原因分析要因確認確認一

確認內(nèi)容調(diào)整方式不合理確認方法調(diào)查分析確認人張曉東實際情況我廠運行人員及時監(jiān)視汽包水位，根據(jù)給水量和符合選擇合適的運行方式。且進行不間斷的技術(shù)講課和有針對性的培訓，工作人員素質(zhì)都較高。確認時間2014年2月確認結(jié)論非主因要因確認確認二

確認內(nèi)容參數(shù)設(shè)置不合理確認方法調(diào)查分析確認人李一州實際情況我廠運行人員及時監(jiān)視汽包水位變化，汽包水位設(shè)置合適的參數(shù)。且進行不間斷的技術(shù)講課和有針對性的培訓，工作人員素質(zhì)都較高。確認時間2014年2月確認結(jié)論非主因要因確認確認三

確認內(nèi)容平衡容器老化確認方法調(diào)查分析確認人李一州實際情況我廠定期對汽包平衡容器進行檢修維護，未發(fā)現(xiàn)平衡容器存在故障。設(shè)備運行狀態(tài)良好。確認時間2014年6月確認結(jié)論非主因要因確認確認四

確認內(nèi)容設(shè)備自身測量問題確認方法調(diào)查分析確認人哈偉實際情況對現(xiàn)外置式平衡容器的測量方法進行計算，發(fā)現(xiàn)外置式平衡容器自身計算公式復(fù)雜，環(huán)境溫度對平衡容器及參比水柱內(nèi)水密度的影響較大，對最終的測量會產(chǎn)生影響。確認時間2014年2月確認結(jié)論主因確認內(nèi)容保溫不好確認方法調(diào)查和試驗確認人哈偉實際情況環(huán)境溫度對平衡容器及參比水柱內(nèi)水密度的影響較大，對平衡容器和管路的保溫不合適后，會對最終結(jié)果產(chǎn)生影響。確認時間2014年2月確認結(jié)論主因要因確認確認五

按照流體靜力學原理，當汽包水位在正常水位H0(即零水位)時，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,其它符號的意義如圖1-1所示。當汽包水位偏離正常水位變化△H時，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，正常水位時的差壓輸出△P0就是常數(shù)，也就是說差壓式水位計的零水位差壓是穩(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)當指出，上述平衡容器在實際應(yīng)用中，由于存在下列問題，造成差壓式水位計指示不準。（1）由于平衡容器向外散熱，正、負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）分度差壓計時，因重度r1和r2的數(shù)值很難準確確定，使得分度好的差壓式水位計裝到現(xiàn)場后與云母水位計的指示對不起來。即使在現(xiàn)場對照云母水位計的指示調(diào)整好刻度值，隨著使用情況的變化，還會由于r1和r2數(shù)值改變而使差壓式水位計指示不準。為解決這個問題，可通過改進平衡容器結(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，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，差壓式水位計是在汽包額定工作壓力下分度的，因此差壓式水位計只有在汽包額定工作壓力下運行時其指示才正確。當汽包壓力變化時，飽和水重度和飽和蒸汽重度隨之變化，使差壓式水位計的指示發(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，當汽包壓力低于額定值時，（rw-rS）增大，使輸出△P增大，因而使差壓式水位計指示偏低。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，低水位比高水位誤差大。這種誤差在中壓鍋爐可達40-50mm，在高壓鍋爐可達100mm以上，使差壓式水位計在機組啟、或滑壓運行時不能使用。要因確認平衡容器自身計算復(fù)雜對環(huán)境溫度依賴性較大主要原因制定對策要消除或減小因汽包壓力變動而造成的誤差，可進一步改進平衡容器的結(jié)構(gòu)，或者采用汽包壓力補償措施，可以減小差壓式水位測量誤差

內(nèi)置式平衡容器根據(jù)差壓計原理而設(shè)計的，克服了平衡容器內(nèi)正壓側(cè)水柱高度的重度r1和負壓側(cè)水柱高度的重度r2受環(huán)境溫度的影響?？梢圆捎檬剑?-3）對平衡容器差壓值進行壓力補償，因為差壓△P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)多年來的工程實踐而開發(fā)的，它克服了環(huán)境溫度對單室平衡容器及參比水柱內(nèi)水密度的影響，使信號更穩(wěn)定，測量的附加誤差更小，補償公式更簡單，結(jié)果更準確。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，一個較小的差壓誤差，經(jīng)補償計算后會增加近2倍的誤差，給水位測量帶來較大的一個隨機誤差。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處于飽和環(huán)境下，克服了參比水柱水溫難以測量的不足，從而使信號更加穩(wěn)定。汽包內(nèi)置水位平衡容器提供了一個更加穩(wěn)定、可靠、準確的差壓信號，從而使汽包水位測量、調(diào)節(jié)和保護更加真實可信。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。汽包運行過程中飽和蒸汽進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正壓取樣管引到差壓變送器的正端，汽包內(nèi)的水通過水側(cè)取樣管引到差壓變送器的負端，這樣差壓變送器輸出差壓信號給DCS，在DCS中通過壓力補償計算得出汽包內(nèi)的水位。這樣做沒有了環(huán)境溫度對參比水柱密度的影響，計算出來的結(jié)果就更接近于汽包中的實際水位，能夠真正反映汽包真實水位。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)，我們只要測出汽包壓力就可以從密度表中查出密度，代入公式即可計算出水位。原平衡容器的水位變送器送出的是水位信號，改造后水位變送器送出的為差壓信號，并且水位計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原組態(tài)的水位計算公式進行修改，

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水位的偏差改造后平衡容器與電接點水位的偏差內(nèi)置式平衡容器計算水位與電接點水位計，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：

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，這樣在進行補償計算時就有相對穩(wěn)定的參數(shù)，可以準確計算出汽包水位。

由于在汽包的汽側(cè)取樣管上焊接有冷凝罐，可以及時向平衡罐中補充冷凝后的飽和水，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，以防萬一。目標檢查結(jié)論：這次QC活動圓滿完成了預(yù)定目標。

通過內(nèi)置式平衡容器計算水位與電接點水位計，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)置式平衡容器測量的水位精確性有了明顯的提高,使平衡容器計算出的水位與汽包的實際水位幾乎一致。

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

30短時間停運約2少發(fā)電約13考慮停運時間和爬坡速度受限時間3多燒油約6

4不合格點數(shù)400.38

5核減計劃電量103萬元

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

56.23

以上是凈損失經(jīng)濟效益2、間接經(jīng)濟效益通過此次平衡容器的改造極大的改善了#2機組汽包水位自動投入性能，為我廠完成全年發(fā)電量，減少廠額外用水量作出了積極貢獻。

1

將