啟動(dòng)鍋爐汽包水位計(jì)故障分析及改造

蔣丙獻(xiàn)

(浙江浙能臺(tái)州第二發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 臺(tái)州 317109)

0 問(wèn)題概述

臺(tái)州某電廠自2014年投產(chǎn)以來(lái)，啟動(dòng)鍋爐PLC上的差壓式遠(yuǎn)傳汽包水位存在失真現(xiàn)象，一直未得到較好地解決。2020年初，該廠維護(hù)人員通過(guò)平衡容器改造的方法，徹底解決水位失真的問(wèn)題。改造前，運(yùn)行人員反應(yīng)PLC上的汽包水位在鍋爐點(diǎn)火燃燒后，逐漸偏離就地磁翻板水位計(jì)，甚至?xí)_(dá)到PLC水位量程的顯示下限，就地磁翻板水位計(jì)與遠(yuǎn)傳差壓水位計(jì)偏差情況見(jiàn)表1。

表1 鍋爐汽包水位顯示數(shù)值

通過(guò)表1可以發(fā)現(xiàn)，在鍋爐燃燒2 h后，遠(yuǎn)傳差壓水位計(jì)數(shù)值比就地磁翻板水位計(jì)數(shù)值低很多，無(wú)法正確反應(yīng)汽包水位。由于3個(gè)差壓水位計(jì)的測(cè)量值參與汽包水位的自動(dòng)調(diào)節(jié)回路，該故障會(huì)導(dǎo)致汽包水位無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。運(yùn)行人員需要通過(guò)觀察就地磁翻板水位計(jì)手動(dòng)控制水位，大大加重了運(yùn)行人員的操作強(qiáng)度。

1 原因分析

該廠維護(hù)人員針對(duì)該問(wèn)題分別對(duì)PLC組態(tài)、差壓變送器、取壓管路和平衡容器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)平衡容器結(jié)構(gòu)存在缺陷是導(dǎo)致水位測(cè)量異常的主要原因。其鍋爐所用的雙室平衡容器與標(biāo)準(zhǔn)外置式雙室平衡容器結(jié)構(gòu)存在一定的差異，兩者結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 啟動(dòng)鍋爐平衡容器與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)對(duì)比圖

上圖中，A為該廠使用的平衡容器，B為外置式雙室平衡容器。與標(biāo)準(zhǔn)平衡容器相比，該廠啟動(dòng)鍋爐所用的平衡容器缺少基準(zhǔn)杯和凝汽室。汽包內(nèi)的飽和蒸汽流入平衡容器后，在容器的外筒體內(nèi)釋放熱量，形成飽和的凝結(jié)水。由于缺少基準(zhǔn)杯和凝汽室的引流，大部分冷凝水都落入外筒后回流回汽包，無(wú)法為內(nèi)筒的基準(zhǔn)水柱提供充足的補(bǔ)水。鍋爐點(diǎn)火燃燒后，內(nèi)筒體的基準(zhǔn)水柱受汽包水側(cè)的高溫飽和水加熱不斷蒸發(fā)，水位下降，造成了PLC上的汽包水位低于實(shí)際水位值。

2 整改措施以及效果

為解決鍋爐運(yùn)行時(shí)平衡容器基準(zhǔn)水柱無(wú)法保持恒定液的問(wèn)題，該廠維護(hù)人員在原平衡容器上進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，通過(guò)構(gòu)建基準(zhǔn)杯與凝汽室的方法來(lái)增加內(nèi)筒體的補(bǔ)水來(lái)源。由于該廠的3個(gè)平衡容器上還分別安裝電接點(diǎn)水位計(jì)與磁翻板水位計(jì)，考慮對(duì)平衡容器上安裝的其他測(cè)量原理的水位計(jì)的影響，結(jié)構(gòu)改造按照兩種方案進(jìn)行。

2.1 方案1

對(duì)于需要接入磁翻板水位計(jì)的平衡容器，將汽包水側(cè)取樣管、平衡容器內(nèi)筒和磁翻板水位計(jì)通過(guò)開(kāi)孔焊接的方式連接到一起，同時(shí)將差壓變送器的正負(fù)壓側(cè)取樣管路進(jìn)行互換。改造前后的平衡容器結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 接入磁翻板水位計(jì)的平衡容器改造前后結(jié)構(gòu)圖

對(duì)于圖2中的改造后的平衡容器，汽包內(nèi)的飽和蒸汽流入改造后的平衡容器凝結(jié)成水匯入外筒體中。外筒體的水位過(guò)高后，會(huì)通過(guò)汽包的汽側(cè)取樣管溢流回汽包，使得其水位高度保持L1不變，可作為水位測(cè)量的基準(zhǔn)水柱。平衡容器內(nèi)筒水位、磁翻板水位與汽包水位3者由于連通器原理將保持一致，不影響磁翻板水位計(jì)的顯示。改造后，汽包水位的零點(diǎn)位置高度H0與改造前一致，而基準(zhǔn)水柱高度由原來(lái)內(nèi)筒體高度變?yōu)槠麄?cè)取樣管高度L1，需在PLC的水位計(jì)算邏輯中進(jìn)行修正。

2.2 方案2

對(duì)于需要接入電接點(diǎn)水位計(jì)的平衡容器，將內(nèi)筒體割短后焊接一個(gè)口徑較大的基準(zhǔn)杯，并在基準(zhǔn)杯上方環(huán)焊一圈圓環(huán)狀的導(dǎo)流板，導(dǎo)流板中的內(nèi)徑小于基準(zhǔn)杯直徑。改造前后的平衡容器結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 接入電接點(diǎn)水位計(jì)的平衡容器改造前后結(jié)構(gòu)圖

相比于原平衡容器的結(jié)構(gòu)，圖3中改造后的平衡容器增加導(dǎo)流環(huán)和基準(zhǔn)杯，使得內(nèi)筒能夠有效收集汽包飽和蒸汽冷凝下來(lái)的水。當(dāng)內(nèi)筒滿水后，過(guò)多的冷凝水會(huì)溢出基準(zhǔn)杯，通過(guò)汽包水側(cè)取樣管回流至汽包中，內(nèi)筒體的水柱高度能夠保持L2不變。與圖2相似，改造后的基準(zhǔn)水柱高度也發(fā)生改變，也需要在PLC中對(duì)基準(zhǔn)水柱對(duì)應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行修正。

該電廠啟動(dòng)鍋爐汽包的平衡容器于2020年3月進(jìn)行改造，3個(gè)差壓式水位計(jì)重新投運(yùn)后PLC上顯示正常，示數(shù)與就地磁翻板水位計(jì)一致，示數(shù)誤差在5 %以?xún)?nèi)。在后續(xù)一年的時(shí)間內(nèi)，啟動(dòng)鍋爐共進(jìn)行過(guò)3次點(diǎn)火保養(yǎng)，燃燒過(guò)程中鍋爐汽包水位均未出現(xiàn)過(guò)異常現(xiàn)象，差壓式水位計(jì)的故障得到了有效的解決。

3 總結(jié)

雙室平衡容器的結(jié)構(gòu)多種多樣，但本質(zhì)都是利用其巧妙的結(jié)構(gòu)去自動(dòng)補(bǔ)償水位偏差，能更好地測(cè)量鍋爐水位。但許多小型鍋爐汽包上預(yù)留取樣口不足，存在共用取樣孔和平衡容器的情況，導(dǎo)致汽包差壓水位計(jì)的測(cè)量存在誤差。本文所描述的水位故障就是因共用的平衡容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理引起的。文中所采取的措施在不開(kāi)新取樣孔和不影響其他水位計(jì)的使用的前提下，根據(jù)平衡容器的結(jié)構(gòu)特性，結(jié)合鍋爐汽包取樣孔和平衡容器的共用情況，通過(guò)改造平衡容器結(jié)構(gòu)的方法，巧妙解決了差壓水位計(jì)測(cè)量不準(zhǔn)的問(wèn)題，為業(yè)內(nèi)其他同行企業(yè)提供了參考。同時(shí)建議鍋爐廠家在設(shè)計(jì)時(shí)能為差壓水位計(jì)設(shè)計(jì)全程獨(dú)立的平衡容器與取樣孔，提高汽包模擬量測(cè)量的準(zhǔn)確性與可靠性，減少因該類(lèi)故障停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。