火電廠鍋爐水位保護(hù)改造研究

（東臺(tái)蘇中環(huán)保熱電有限公司，江蘇 東臺(tái) 224200）

1 概述

火電廠生產(chǎn)運(yùn)行過程實(shí)際上是能量轉(zhuǎn)換過程，鍋爐作為火力機(jī)組的主設(shè)備，也是火電廠能量轉(zhuǎn)換意義上的第一站，因此沒有鍋爐的安全運(yùn)行，后續(xù)能量轉(zhuǎn)換過程將無法實(shí)現(xiàn)。許多案例表明，鍋爐汽包水位滿水和缺水事故嚴(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)和鍋爐設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞。鍋爐水位控制本質(zhì)上是給水量與產(chǎn)出蒸汽量間的動(dòng)態(tài)平衡，如果水位過高，會(huì)破壞汽水分離裝置的正常工作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致蒸汽帶水增多，從而增加在過熱器管壁上和汽輪機(jī)葉片上的結(jié)垢，甚至?xí)蛊啓C(jī)發(fā)生水沖擊而損壞葉片；相反，則會(huì)破壞水循環(huán)，導(dǎo)致水冷壁管道破裂、鍋爐干鍋等事故，從而汽包過高或過低都會(huì)影響機(jī)組的安全運(yùn)行。

2 設(shè)備狀況

自1995年建廠以來，某公司GAZIAD型FSSS鍋爐爐膛保護(hù)裝置中鍋爐汽包水位保護(hù)因利用電極式水位計(jì)高、低Ⅰ值（±75mm）熱工光字牌報(bào)警，高、低Ⅱ值（±200mm）進(jìn)行單點(diǎn)越限時(shí)，開關(guān)量信號(hào)直接啟動(dòng)來實(shí)現(xiàn)汽包水位保護(hù)，運(yùn)行過程中經(jīng)常突然出現(xiàn)水位保護(hù)動(dòng)作引起緊急停爐。分析原因由于電極絕緣材料長期處于飽和水、汽中，在絕緣材料表面腐蝕和結(jié)垢，造成電極掛水或缺水等誤發(fā)虛假信號(hào)，引發(fā)鍋爐汽包水位保護(hù)誤動(dòng)。主要存在以下問題：

（1）GAZ-IAD型FSSS鍋爐爐膛保護(hù)裝置中滅火保護(hù)、汽包水位保護(hù)和爐膛壓力保護(hù)等集成，不能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)任一保護(hù)投退，只要其中任一保護(hù)出現(xiàn)問題時(shí)，都必須將FSSS鍋爐爐膛保護(hù)裝置退出，此時(shí)當(dāng)其它保護(hù)事實(shí)達(dá)到動(dòng)作條件時(shí)，反而不能動(dòng)作，對(duì)鍋爐起不到相應(yīng)的保護(hù)作用。

（2）汽包水位保護(hù)選用電極式水位計(jì)一組提供的高低I值為±75mm開關(guān)信號(hào)作為報(bào)警，高低II值為±200mm開關(guān)信號(hào)用于停爐保護(hù)，切斷進(jìn)爐的燃料（煤粉或燃油），設(shè)計(jì)本身存在缺陷；當(dāng)電極絕緣材料腐蝕、結(jié)垢和氧化鋁純度達(dá)不到要求時(shí)，都可能引起高II值誤發(fā)信號(hào)，啟動(dòng)保護(hù)回路動(dòng)作和打開事故放水閥，此時(shí)反而可能導(dǎo)致鍋爐缺水事故發(fā)生或者低II值電極結(jié)垢引起缺水信號(hào)誤發(fā)引起鍋爐保護(hù)動(dòng)作。

（3）FSSS鍋爐爐膛保護(hù)裝置配置與《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》條文相悖。鍋爐汽包水位高、低保護(hù)應(yīng)釆用獨(dú)立測量的三取二的邏輯判斷方式，而不是僅一取一的方式。

3 改造方案及實(shí)施

3.1 設(shè)計(jì)原則和依據(jù)

（1）鍋爐汽包水位高、低保護(hù)應(yīng)釆用獨(dú)立測量的三取二的邏輯判斷方式。

當(dāng)有一點(diǎn)因某種原因須退出運(yùn)行時(shí)，應(yīng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為二取一的邏輯判斷方式，并辦理審批手續(xù)，限期（不宜超過8h）恢復(fù)；當(dāng)有二點(diǎn)因某種原因須退出運(yùn)行時(shí)，應(yīng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為一取一的邏輯判斷方式，應(yīng)制定相應(yīng)的安全運(yùn)行措施，經(jīng)總工程師批準(zhǔn)，限期（8h以內(nèi)）恢復(fù)，如逾期不能恢復(fù)，應(yīng)立即停止鍋爐運(yùn)行。

（2）鍋爐汽包水位保護(hù)在鍋爐起動(dòng)前和停爐前應(yīng)進(jìn)行實(shí)際傳動(dòng)校檢。

用上水方法進(jìn)行高水位保護(hù)試驗(yàn)、用排污門放水的方法進(jìn)行低水位保護(hù)試驗(yàn)，嚴(yán)禁用信號(hào)短接方法進(jìn)行模擬傳動(dòng)替代。

（3）汽包水位測量應(yīng)進(jìn)行溫度壓力補(bǔ)償。

在確認(rèn)水位保護(hù)定值時(shí)，應(yīng)充分考慮因溫度不同而造成的實(shí)際水位與水位計(jì)（變送器）中水位差值的影響。

（4）汽包鍋爐水位保護(hù)是鍋爐起動(dòng)的必備條件之一，水位保護(hù)不完整嚴(yán)禁起動(dòng)。

3.2 現(xiàn)場條件

3.2.1 現(xiàn)場水位計(jì)配置

每臺(tái)鍋爐已配套6套獨(dú)立測量的水位計(jì)，其中有兩套石英管雙色水位計(jì)，一套電接點(diǎn)水位計(jì)，三套差壓式水位計(jì)。所謂電接點(diǎn)水位是測量筒上安裝19只電極、電接點(diǎn)液位儀及所相應(yīng)連續(xù)電源、信號(hào)電纜組成；所謂差壓式水位計(jì)，將汽包液位與參照水位通過引壓管引至差壓變送器，轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的4～20mADC模擬量信號(hào)，再經(jīng)過相配套指示儀反映出來，達(dá)到顯示汽包實(shí)際水位的目的。

3.2.2 信號(hào)配置

石英管雙色水位計(jì)是就地顯示水位計(jì)，沒有相應(yīng)電信號(hào)和開關(guān)量輸出；電接點(diǎn)水位計(jì)可以提供一組高低越限停爐信號(hào)；另有三套差壓式水位計(jì)可以通過轉(zhuǎn)換限值報(bào)警，輸出三組獨(dú)立的開關(guān)量信號(hào)。

3.3 方案設(shè)計(jì)

高保護(hù)設(shè)置3個(gè)定值分別為高I值（+75mm）、高II值（+180mm）、高III值（+200mm），高I值由電接點(diǎn)水位計(jì)發(fā)出水位高預(yù)告信號(hào)，目的引起運(yùn)行人員的注意；當(dāng)采取措施后還不能使水位恢復(fù)正常，水位升至高II值時(shí)由水位保護(hù)裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)的同時(shí)打開事故放水電動(dòng)門；當(dāng)水位繼續(xù)升至高III值時(shí)，水位保護(hù)裝置動(dòng)作輸出動(dòng)閉觸點(diǎn)，停排粉機(jī)、關(guān)燃油電磁場閥，同時(shí)伴有熱工光字牌指示“水位保護(hù)動(dòng)作”；實(shí)現(xiàn)汽包水位低保護(hù)也設(shè)置3個(gè)定值分別為：低I值（-75mm）、低II值（-180mm）、低III值（-200mm），低I值、II值報(bào)警同上；當(dāng)水位降至低III值時(shí)，水位保護(hù)裝置動(dòng)作輸出動(dòng)閉觸點(diǎn)，停排粉機(jī)、關(guān)燃油電磁場閥，同時(shí)有熱工光字牌指示。

3.4 方案實(shí)施

3.4.1 設(shè)備完整性檢查

（1）差壓變送器檢查

對(duì)三臺(tái)量程為-300～+300mm的差壓變送器組織進(jìn)行校驗(yàn)、遷移調(diào)整，判斷全量程是否4～20mA對(duì)應(yīng)成同比例線型關(guān)系，基本誤差是否合格。

（2）單室平衡容器及管路檢查

檢查單室平衡容器汽閥、水閥是否阻塞及管路是暢通及管道安裝是否符合規(guī)定，盡可能減少目前各種測量方式間的測量誤差。

4 改造后效果

該保護(hù)裝置使用多年來，均未發(fā)生誤動(dòng)和拒動(dòng)情況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐汽包水位的準(zhǔn)確測量和可靠保護(hù)，消除了原設(shè)計(jì)中汽包水位保護(hù)經(jīng)常誤動(dòng)和拒動(dòng)缺陷，提高機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)也符合了《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)反措重點(diǎn)要求》中相關(guān)條文的要求。

結(jié)語

三套獨(dú)立的鍋爐汽包水位信號(hào)經(jīng)過設(shè)定限值比較后，實(shí)現(xiàn)三取二邏輯，有效杜絕運(yùn)行過程中水位保護(hù)的誤動(dòng)和拒動(dòng)，避免了不必要的啟停爐，從而提高了工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]國家電力公司發(fā)輸電運(yùn)營部.防止電力生產(chǎn)重大事故二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求[M].北京：中國電出版社，2001.