锅炉汽包水位测量问题分析及技术措施

浙江省火电厂锅炉汽包水位测量问题分析及改进

孙长生1，蒋健1，刘卫国2，丁俊宏1，王蕙1

（1.浙江省电力试验研究院，杭州市，310014；2.国华浙能发电有限公司，浙江省宁波

市，315612）

摘要：汽包水位是表征锅炉安全运行的重要参数。由于配置、安装、运行及维护不当等因素，导致汽包水位测量系统存在测量值与实际值不符的情况，影响机组安全、经济、稳定运行。本文对浙江省火电厂汽包水位测量、水位保护投入状况进行现场调查，总结存在的问题，分析问题产生的原因，探讨并提出消除或减少这些问题的技术改进措施，供同行参考。

关键词：汽包水位测量；偏差分析；技术措施；锅炉；水位保护；水位计

doi：10.3969/j.issn.1000-7229.2010.10.000

Analysis of Running Status and Research of T echnical Proposal to the Drum Water Level Measurement Systems of Zhejiang Fired Power Plant

SUN Chang-sheng1，JIANG Jian1，LIU Wei-guo2，WANG Huo （1．Zhejiang Provincial Electric Power Test and Research Institute，Hangzhou 310014，China；2．Zhejiang Guohua Zheneng Power Generation Co. Ltd.，Ningbo 315612，Zhejiang Province，

China）

ABSTRACT：Because of many reasons during installment, operation and maintenance, the drum water level measurement systems often have been found the difference between the observed value and the actual value, that seriously affectes unit's stable operation.This article has investigated many power plants in the Zhejiang Province closely, surveyed the situation of the drum water level measurement and the water level protection conditions of Zhejiang fired power plant, and has gived useful suggestion.of the reference water column.

KEYWORDS：drum water level measurement；warp analysis；technical proposal；boiler；water level protection；water level meter

0 引言

汽包水位是表征锅炉安全运行的重要参数，其测量的准确性与其偏差问题（以下简称“水位测量问题”）的解决，是一直困扰火电机组热工测量与安全、经济运行的难题。针对水位测量问题，在浙江省内火电厂进行了专题调查，就存在的水位测量问题进行了深入的专题探讨，提出了提高汽包水位测量系统运行可靠性的改进意见，供同行参考。

1 存在的主要问题

1.1 模拟量测量信号系统存在的问题

目前浙江省蒸发量为400 t/h及以上的汽包炉共有57台，这些锅炉运行中模拟量测量信号系统存在的主要问题包括以下几方面：

（1）测量显示偏差。不同测量变送器显示的示值不一致，两侧显示偏差高的超过100 mm，即使是同侧偏差，有时也高达几十mm，且随着机组负荷的变化而不同，难以找出其变化规律。

（2）逻辑故障判断功能不完善。一些机组不具备《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》（请核实是否修改正确）中的汽包水位信号故障后的逻辑判断自动转换功能、水位和补偿用的汽包压力信号坏信号判别功能。

（3）共用测量孔。由于汽包上给出的取样孔不足，因此存在共用取样孔和平衡容器情况，未能做到全程独立。

（4）有的锅炉差压式水位测量装置取样管安装不规范，如倾斜度不足，甚至有个别差压水位计取样管基本水平。

（5）通常汽包水位测量信号处理在模拟量控制系统（modulation control system ，MCS ）系统中，水位保护逻辑在锅炉炉膛安全监控系统（furnace safeguard supervisory system ，FSSS ）系统中。有的机组将2者之间的信号传输通过网络通讯进行，这种做法从安全性角度考虑，降低了信号处理的可靠性。

（6）通常MCS 系统中设置有3个差压信号值偏差大切除汽包水位自动至手动并报警功能。运行过程中，由于测量管路和平衡门漏点、变送器柜保温装置投入后的温度昼冷昼热等原因，引起偏差大导致调节系统自动切手动的故障有时发生。

1.2 就地水位计存在的问题

就地汽包水位测量均配置了2台双色水位计，电接点水位计除少数电厂未配置或配置1台全量程外，其余均配置了2台。这些就地水位计在运行中除之间偏差大外，还存在以下主要问题：

（1）汽包就地水位计的测量中，存在汽水侧连通管的倾斜度不满足要求、就地电接点水位计未保温情况（有的电厂因保温后与其他测量原理测得的示值偏差增大而拆除了保温）。就地水位计采用的是连通管式测量方法，其测量准确度很大程度上取决于汽水侧连通管的倾斜度（保证连通管内不饱和水的循环倍率）和保温情况。

（2）就地双色云母水位计易发生云母片损坏、泄露现象，且云母窗易结垢，不少双色云母水位计检修投运不长时间后，就因结垢看不清水位示值。

（3）电接点水位计泄漏现象频繁发生：比如某电厂原电接水位测量筒型号为UDZ-02-19Q ，电极使用寿命短，在高温、高压状态下，经常发生电极断裂、破损等泄漏故障。据2008年2—4月份3个月的不完全统计，4台锅炉的汽包电接点水位计就发生缺陷12次（其中有11次更换电极）；累计缺陷持续时间99 h 38 min ，平均每次故障持续时间8 h 18 min 。

（4）电极老化和被污垢附着等原因，导致电接点水位计的电极挂水现象时有发生。 2 测量偏差原因分析

引起汽包水位测量偏差，经分析有安装、维护和环境等原因，也有测量原理上存在的不足因素引起，下面分别进行分析讨论。

2.1 水位取样装置的安装位置影响

对于运行机组汽包水位取样装置的标高，多数电厂比较注意冷态的核对与修正，而对热态的标高位置较少去关心。实际上由于取样管路的长度不一、环境温度的不同，特别是有的正压侧单室平衡容器没有固定支架，这将导致连通管1:100的倾斜角度无法控制，会出现冷态修正一致的标高在热态时发生不同的偏离，甚至在热应力作用下改变倾斜方向，使平衡容器无法形成足够稳定的两相流，导致平衡容器内温度过低，对测量结果产生影响。

2.2 参比水柱密度受环境温度影响

单室平衡容器引出管内水温陡度的存在和环境温度的变化，引起参比水柱密度变化的不确定性，是造成测量示值偏差的主要原因。浙江嘉兴发电厂热工人员对相同负荷（600 MW ）、不同的环境温度条件下的参比水柱温度梯度进行了测量，结果表明单室平衡容器冷凝器的竖直管段（参比水柱）温度有较大差异，并且温度的分布为非线性。

图1是某电厂1号锅炉于2007年3月在运行压力下，测得的平衡容室下的参比水柱仪表管（在不保温情况下）每隔100 mm 处的温降示意图。图1中H 为平衡容器中心线至下取样孔的距离，A 为汽包零水位到平衡容器中心线的距离，B 为汽包零水位到下取样孔的距离，h 为实际水位与零水位线的差，

a ρ为参比水柱密度，w ρ为饱和水密度，s ρ为饱和蒸汽密