汽包水位測(cè)量系統(tǒng)偏差治理

丁建業(yè)

摘 要：本文針對(duì)國(guó)華滄東電廠汽包水位測(cè)量?jī)x表自投入運(yùn)行后存在偏差的問(wèn)題，進(jìn)行了深入分析。查找鍋爐汽包水位測(cè)量裝置準(zhǔn)確度不高的原因，提出了探討性改進(jìn)措施。并進(jìn)行了改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：雙色水位計(jì)? 溫度補(bǔ)償 電接點(diǎn)水位計(jì) 差壓變送器

國(guó)華滄東電廠原設(shè)計(jì)為三套汽包水位監(jiān)視系統(tǒng)，分別是汽包左右側(cè)各一個(gè)雙色水位計(jì)、右側(cè)一個(gè)電接點(diǎn)水位計(jì)和汽包左右側(cè)各兩個(gè)差壓變送器測(cè)量系統(tǒng)。由于大型機(jī)組都設(shè)計(jì)成全程給水控制系統(tǒng)，在機(jī)組啟動(dòng)到滿(mǎn)負(fù)荷或停機(jī)減負(fù)荷及負(fù)荷波動(dòng)中，汽包壓力在不斷地變化，汽包內(nèi)的飽和蒸汽和飽和水的密度也隨之變化，從而影響汽包水位測(cè)量的準(zhǔn)確性和全程給水控制系統(tǒng)的投運(yùn)，危及機(jī)組的安全。汽包水位過(guò)高可能造成蒸汽帶水，使蒸汽品質(zhì)惡化，輕則加重管道和汽輪機(jī)積垢，降低出力和效率，重則使汽輪機(jī)發(fā)生事故;汽包水位過(guò)低，則對(duì)水循環(huán)不利，可能導(dǎo)致水冷壁局部過(guò)熱甚至爆管。因此汽包水位的準(zhǔn)確測(cè)量值是電廠最重要的測(cè)量參數(shù)之一，保證汽包水位測(cè)量的準(zhǔn)確性就變得尤為重要。

一、汽包就地雙色水位計(jì)示值比實(shí)際水位偏高的技術(shù)分析

根據(jù)鍋爐廠的規(guī)定，汽包中心線下220mm為汽包水位的零點(diǎn)。汽包云母水位計(jì)是根據(jù)連通管原理工作的。如下圖所示

設(shè)汽包內(nèi)飽和水的密度為ρ，飽和蒸汽的密度為ρ’，雙色水位計(jì)內(nèi)水的密度為ρ1。汽包內(nèi)的真實(shí)水位為h，雙色水位計(jì)內(nèi)的水位為h1，云母水位計(jì)的總高度為L(zhǎng)。則存在下列關(guān)系。

由于散熱的原因，云母水位計(jì)內(nèi)的水溫度低于汽包內(nèi)，因此密度大于汽包內(nèi)水的密度。因此在額定工況下，云母水位計(jì)的水位是低于汽包內(nèi)的真實(shí)水位的。為了彌補(bǔ)這個(gè)誤差，廠家規(guī)定水位計(jì)的零水位刻度線在安裝時(shí)，應(yīng)低于汽包的零水位線。根據(jù)廠家（長(zhǎng)春鍋爐儀表程控設(shè)備股份有限公司）設(shè)計(jì)圖紙（圖號(hào)AZ-372）所示，雙色水位計(jì)表體的零水位應(yīng)安裝在汽包正常零水位線下120mm處。

我廠1號(hào)、2號(hào)機(jī)組自機(jī)組投運(yùn)時(shí)起，就地雙色水位計(jì)的示值就比DCS畫(huà)面上差壓變送器水位計(jì)的示值偏高。經(jīng)過(guò)我們就地對(duì)安裝設(shè)備實(shí)際安裝高度的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)鍋爐的4臺(tái)雙色云母水位計(jì)的零水位刻度線的安裝標(biāo)高都不符合廠家的規(guī)定。

爐左就地雙色水位計(jì)的表體零水位安裝在汽包正常零水位線下170mm處，爐右就地雙色水位計(jì)的表體零水位安裝在汽包正常零水位線下165mm處，而不是所設(shè)計(jì)的汽包正常零水位線下120mm處，從而導(dǎo)致汽包就地雙色水位計(jì)表體零水位的實(shí)際安裝位置較設(shè)計(jì)值低45-50mm，因此會(huì)使就地雙色水位計(jì)的指示較設(shè)計(jì)值偏高45-50mm左右。

通過(guò)測(cè)量分析后，在設(shè)備檢修期間對(duì)兩臺(tái)機(jī)組的雙色水位計(jì)中心線的高度進(jìn)行了重新調(diào)整。調(diào)整后汽包雙色水位計(jì)測(cè)量示值與實(shí)際水位相符。

二、汽包水位測(cè)量差壓變送器示值偏差原因分析：

自機(jī)組投運(yùn)以來(lái)，汽包差壓水位計(jì)的測(cè)量結(jié)果一直存在一定的偏差。通過(guò)對(duì)水位計(jì)安裝和測(cè)量方式的仔細(xì)測(cè)量和檢查，得出如下結(jié)果：

（1）汽包在安裝時(shí)左右側(cè)不完全水平，左側(cè)比右側(cè)高出10mm，造成左右側(cè)差壓水位計(jì)的示值存在偏差。

（2）汽包4臺(tái)差壓式水位計(jì)的平衡容器下部參比水柱所處環(huán)境溫度不完全相同，造成4臺(tái)差壓式水位計(jì)的測(cè)量值存在偏差。

（3）汽包水位變送器和汽包壓力變送器的儀表管排污門(mén)未安裝在儀表管路的最低點(diǎn)，不能有效排污。

（4）部分汽包壓力變送器儀表管與汽包水位變送器儀表管平行敷設(shè)，共同保溫。此設(shè)計(jì)存在一定的安全隱患，一條儀表管路泄露時(shí)容易引起共同保溫的相鄰儀表管路溫度發(fā)生變化，引起測(cè)量誤差。

（5）根據(jù)汽包水位測(cè)量原理為保證水位測(cè)量更加準(zhǔn)確現(xiàn)需加裝溫度補(bǔ)償測(cè)點(diǎn)以保證水位測(cè)量精確性，同時(shí)為保證參比水柱溫度穩(wěn)定需在汽包水位冷凝罐下部安裝400mm水平緩沖彎，在緩沖彎后加裝溫度補(bǔ)償測(cè)點(diǎn)。

（6）差壓式水位測(cè)量變送器自汽包引出取樣管后汽水側(cè)已分別存在2只手動(dòng)隔離閥，平衡容器后儀表一次門(mén)屬多余閥門(mén)，無(wú)存在的必要性，同時(shí)還增加了系統(tǒng)的滲漏點(diǎn)，為減少滲漏點(diǎn)增加系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性需將現(xiàn)取壓管平衡容器后汽，水側(cè)一次門(mén)進(jìn)行切除，以防止運(yùn)行中出現(xiàn)滲漏的可能性。

通過(guò)以上分析，對(duì)汽包水位安裝及測(cè)量回路的相關(guān)部分進(jìn)行改造，具體措施如下：

（1）測(cè)量汽包左右側(cè)中心線的水平偏差值，對(duì)差壓水位計(jì)的量程進(jìn)行檢查和修正。

（2）汽包差壓水位計(jì)平衡容器下部參比水柱的保溫拆除，估算拆除保溫后的參比水柱平均溫度值，對(duì)邏輯中設(shè)置的差壓水位計(jì)溫度參考值進(jìn)行修正。

（3）對(duì)同時(shí)保溫的汽包水位和汽包壓力儀表管，根據(jù)實(shí)際安裝位置和管道間距，重新布設(shè)儀表管或重新敷設(shè)保溫，使汽包水位儀表管和汽包壓力儀表管分別走向，分別保溫。

（4）切除原水位計(jì)汽側(cè)，水側(cè)平衡容器后一次門(mén)。

（5）在平衡容器后冷凝罐下部加焊400mm水平緩沖彎，保證表管的熱變形量的同時(shí)可以讓參比水柱內(nèi)凝結(jié)水溫度平穩(wěn)。并在緩沖彎下部焊接熱電偶溫度測(cè)點(diǎn)集熱塊加裝溫度補(bǔ)償用熱電阻。

（6）溫度測(cè)點(diǎn)補(bǔ)償導(dǎo)線通過(guò)熱鍍鋅管，包塑金屬軟管接入就地接線盒內(nèi)。

（7）對(duì)汽包水位差壓變送器和汽包壓力變送器的排污管路進(jìn)行修改，使排污門(mén)位于儀表管路最低點(diǎn)，并將原有的單排污門(mén)更換為雙排污門(mén)。示意圖如下，由圖1所示結(jié)構(gòu)改為圖2所示結(jié)構(gòu)：

改造完成后，汽包差壓式水位計(jì)的安裝方式、測(cè)量原理、保溫、伴熱等符合25項(xiàng)反措和安評(píng)要求，能夠準(zhǔn)確、可靠測(cè)量，保證機(jī)組汽包水位保護(hù)可靠投入，汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)有效運(yùn)行。

改造后汽包水位測(cè)量值如下表：

從上述數(shù)據(jù)中可以看出，修正完成后的汽包雙色水位計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確可靠，與差壓式水位計(jì)的測(cè)量結(jié)果在30mm之內(nèi)。汽包水位計(jì)的各個(gè)測(cè)量值之間偏差基本都在二十五項(xiàng)反措規(guī)定的范圍內(nèi)。

三、電接點(diǎn)水位計(jì)存在問(wèn)題及改進(jìn)分析：

滄東電廠汽包電接點(diǎn)水位計(jì)原設(shè)計(jì)型號(hào)為：GSXY2S-30E，江蘇太倉(cāng)儀表廠生產(chǎn)，共安裝30個(gè)電極，量程-350mm～+1080mm。該類(lèi)型的電接點(diǎn)水位計(jì)電極采用銅墊密封方式，在高溫高壓環(huán)境下工作，很容易造成電極及墊片老化而損壞，引起密封不嚴(yán)而漏汽，影響汽包水位的測(cè)量。機(jī)組正式投運(yùn)后，1號(hào)爐汽包電接點(diǎn)水位計(jì)已發(fā)生過(guò)多次漏汽，原因均為電極及墊片損壞后呲汽。

因此將電接點(diǎn)水位計(jì)更換為不易滲漏的新型式的電接點(diǎn)水位計(jì)，以減少電極滲漏的發(fā)生。選用的新型電接點(diǎn)水位計(jì)型號(hào)為：GJT2000-AY19，淮安淮信儀器儀表有限公司生產(chǎn)，共安裝19個(gè)電極，量程：-500～+650mm。該類(lèi)型的電接點(diǎn)水位計(jì)具有如下特點(diǎn)：

（1）高精度取樣：取樣水位與汽包內(nèi)質(zhì)量水位相同，且逼近汽包內(nèi)實(shí)際水位，使主表監(jiān)視與報(bào)警可信。

（2）可消除壓力與環(huán)境溫度影響，能適應(yīng)變參數(shù)運(yùn)行。

（3）壓力變化響應(yīng)快，水位升降時(shí)動(dòng)態(tài)附加誤差小。

（4）水質(zhì)好，水阻高，排污周期長(zhǎng)，可延長(zhǎng)電極壽命。

（5）電極與測(cè)量筒之間采用機(jī)械柔性自密封，壓力愈高，機(jī)械密封愈緊，且電極拆裝方便。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，自更換后未發(fā)生過(guò)因墊片密封原因造成的泄漏情況，解決了墊片密封的問(wèn)題，目前只發(fā)生過(guò)一次因電極陶瓷管斷裂引起的電極泄漏情況。

具體的實(shí)施方案如下：

（1）將原有電接點(diǎn)水位計(jì)割下，更換為新型號(hào)的電接點(diǎn)水位計(jì)。

（2）新電接點(diǎn)水位計(jì)安裝完成后，重新布線，重新配置水位計(jì)顯示儀表的參數(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求實(shí)施細(xì)則與檢查要點(diǎn)》中國(guó)神華能源股份有限公司國(guó)華電力分公司編制。

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