锅炉汽包水位保护研究

锅炉汽包水位保护技术研究进展

The Research Progress of the Drum Water-level Protection Technology

李平杨平

（上海电力学院电力与自动化学院，上海 200090）

摘 要：锅炉汽包水位保护技术涉及到多个方面。在水位保护系统中,信号摄取、保护逻辑设计、信号质量校验、测量取样管泄漏的发现等方面，都取得了明显的进展。

关键词：锅炉汽包水位监测保护控制

Abstract：The drum water-level protection technology involves many aspects. It has made great improvement in the select of water-level protection signals, the design of the protection logic, the signal quality check, and the detection of the leakage of the sampling pipe.

Keywords：Boiler drum Water-level monitor Protection

0 引言

锅炉汽包水位保护是保证锅炉安全稳定运行的重要手段。国家电力公司在2000年发布的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》[1]中，对锅炉汽包水位保护逻辑有专门的要求。水位保护系统应该能在锅炉缺水时及时动作，避免干锅和烧坏水冷壁，满水时能自动打开放水阀，水位系统达到极限时能停炉、停机、关闭主汽门，防止设备损坏。在锅炉的实际运行中，常常因为锅炉汽包水位测量信号的准确度不高，或水位表失灵，或电缆短路等问题，使得锅炉汽包水位保护系统的可靠性大为降低，给机组的安全稳定运行带来隐患。

1锅炉汽包水位保护逻辑

1.1 锅炉汽包水位保护信号的摄取

水位保护限值有3对，分别称为高一、高二、高三值和低一、低二、低三值。高一、低一和高二、低二值为报警值，高三、低三值为停炉值。保护回路对水位的测量信号要求高度可靠，要对高、低一、二、三值进行可靠监视。对于各动作点开关量信号摄取应为“三取二”信号法，比串并联法少用一个传感器，且可以提高信号单元的可靠性；对于模拟量水位信号，常用信号多重化摄取法中的“三取中”方法[2]。

1.2 锅炉汽包水位保护逻辑

汽包水位高保护逻辑如图1所示。

当水位达高一、二、三值时发出报警信号。当锅炉汽压过高，安全门开启时，蒸汽压力会瞬时下降，从而汽包水位瞬时增高，此时不送出水位高的保护信号，而在安全门未动作或动作并闭锁60s之后，在水位高一、二值同时存在时，开事故放水门[3]。当水位恢复到高一值以下，则关事故放水门，若水位继续上升到高三值时，紧急停止锅炉运行。

汽包水位低保护逻辑如图2所示。当水位达低一、二、三值时发出报警信号，在安全门动作60s内、炉膛灭火、主汽压力高3个闭锁指令不存在的情况下，水位低二值信号存在，关定期排污

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总门。在水位在低一、二值时，开备用给水门；当水位低二、三值相继出现时，锅炉严重缺水，紧急停炉。

图1 水位高保护逻辑框图

图2 水位低保护逻辑框图

锅炉汽包水位高、低保护按照要求应采用独立测量的三取二的逻辑判断方式。当有一点因故退出运行，应自动转为二取一的逻辑判断方式，限期恢复；当有两点因故退出运行时，应自动转为一取一的逻辑判断方式，限期恢复。逾期不能恢复，则应立即停止锅炉运行[1]。

2 锅炉汽包水位保护的改进

2.1 针对电接点水位计保护信号误动的改进

当电接点水位计筒体内水清洁度不够时，接点经常挂水珠，会引起高三值误动，导致锅炉MFT （主燃料跳闸保护）动作。电接点水位计受环境温度影响较大，偏差白天小，夜晚大，稍有波动，其他水位计还显示有水时，电接点水位计已发现低三值，锅炉MFT 已动作。电接点水位计

电极泄漏频繁，经常引起保护误动[4]，而若频繁更换电极，易引起筒体上的螺纹滑丝。为防止以上的误动，可对其水位保护回路进行改动，即高一、二、三值串联后输出作为电接点表计的汽包水位高信号，低一、二、三值接点相串联后输出作为电接点表计的汽包水位低信号。这样使得低三值或高三值某一个电极误动，其他信号不受到影响，电接点不会误发信号[5]。

2.2 针对差压式水位计测值偏高的改进

若差压式水位计测量的水位偏高，可进行水位偏差校准实验。当电接点水位计或牛眼水位计接近低三值时，记录差压水位计的示值，此值抬高10mm就是差压水位计的水位低三值定值。当电接点水位计达到高三值时，差压式水位计已经开路了。为防止这种情况出现,可加放保护拒动的逻辑线路。

2.3 自动校验信号质量

一个汽包测量信号退出运行，可能原因是变送器质量不好，测量信号线断线、水位测量取样管因严重泄漏等原因造成测量值超出变送器测量范围，这种情况可由DCS（分散控制系统）的质量校验模块判断该测点质量的好坏。若有一个变送器质量坏，则退出保护，余下两个中任一个测量值超限则保护动作，满足二取一逻辑要求；当两个变送器质量坏，则两个退出保护，此时第三个测量值超限则保护动作；若3个变送器全坏，则立即停炉[1]。

2.4 自动检测取样管泄漏

测量取样管泄漏会使得测量值和实际值有较大偏差，数值失真，应退出运行。测量取样管泄漏在实际运行中有3种情况：负压侧泄漏，正压侧泄漏，平衡阀泄漏。锅炉运行期间，汽包水位计取样管泄漏的现象是正负压侧内介质的温度上升，可以采用加装温度测点的方法来及时发现泄漏，从而进行压力的在线补偿，温度取一个固定值(50℃或者60℃[2])，加装温度测量点后，可直接测量参比水柱温度进行温度在线补偿，解决因环境变化或取样管泄漏而引起的测量偏差。加装温度测量点的温度与环境温度相比较，当有泄漏发生时，两者的温度偏差会增大，从而可推断出测点质量坏，解决了因泄漏引起的水位保护误动拒动情况。

3 结束语

综上所述，汽包水位保护技术上的研究进展有多个方面。在保护信号的摄取上，对开关信号采用三取二法较好，对模拟信号采用三取中法。在保护逻辑设计上，考虑了安全门开启时信号波动。针对电接点水位计挂水，提出了串联接法。针对差压式水位计测值偏高，提出了进行水位偏差校准。利用DCS的质量校验模块可自动校验保护信号的质量，加装温度测点可及时发现测量取样管的泄漏、这些措施都有效地防止了水位保护误动或拒动，提高了水位保护系统的可靠性。

参考文献

1 国家电力公司. 防止电力生产重大事故的二十五项重点要求[M].北京:中国电力出版社,2000.

2 营莉娜.锅炉汽包水位保护控制方案的设计[J].安徽电力职工大学学报,2003,8(3):59-62.

3 朱克.基于PLC技术的锅炉汽包水位保护控制[J].华中电力,2005,(18):37-38.

4 靖长财.防止锅炉汽包水位保护拒动和误动的措施[J].锅炉技术,2006,37(1):47-49.

5 鲁学农,张朝阳.锅炉汽包水位保护逻辑优化[J].华北电力技术,2003,(6):42-44.

第一作者李平，女，1977年生，助理工程师；上海电力学院电力与自动化工程学院。

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