湖南省火电厂锅炉汽包水位测量保护系统的调查和分析.pdf

安全与综合 湖南电力 第 2 7 卷／ 2 0 0 7年第5 期 湖南省火电厂锅炉汽包水位测量保护系统 的调查和分析 刘复平，刘武林 ，朱晓星 湖 南省 电力公 司试 验研 究院 ，湖 南 长 沙 4 1 0 0 0 7 摘要 汽 包水位 测量值 与 实际值 不符将严 重影 响机 组的安 全稳 定运行 。通过 深入 现场 详 细调 查 ，对湖 南省 火 电厂汽 包水位 测量 、水位保 护 的状 况进行 综合评 价 ，分析 了其 中 存在的问题，并根据有关规程及安评的要求提 出了建议 ，以确保锅炉的安全运行。 关键词 汽 包水位 ；测量 ；保 护 ；调 查 中图分类 号 T K2 2 3 文献标 识码 B 文章编 号 1 0 0 8 0 1 9 8 2 0 0 7 0 5 0 0 2 4 0 3 Su r v e y a n d a na l y s i s o n me a s u r e me n t a nd pr o t e c t i o n s y s t e m o f dr u m l e v e l i n H u na n p o we r p l a nt LI U Fu ping，LI U W u l i n，ZHU Xi a o xi ng Hu n a n El e c t r i c P o we r Te s t Re s e a r c h I n s t i t u t e ，Ch a n g s h a 4 1 0 0 0 7 ，Ch i n a Ab s t r a c t Dr um l e v e [i s a n i m p o r t a n t p a r a me t e r f o r b oil e r s a f e o p e r a t i o n ．I f d r u m [ e v e l me a s u r e me n t s y s t e m i mp r o p e r c o nf i g u r e d，i n s t a l l e d，op e r a t e d o r ma i n t a i n e d，t h e m e a s u r e me n t v a l u e s wo u l d n ot b e i n a c c o r d wi t h t h e a c t u a l v a l u e s a n d t h u s t hr e a t e n t o t h e s a f e t y o p e r a t io n o f p o we r un i t ． Thr o u g h t h o r o u g hl y f i e l d s u r v e y， t h e c o mp r e he n s i v e e v a l u a t io n o f d r u m l e v e l me a s u r e me n t a n d p r o t e c t i o n s y s t e m i n Hu n a n wa s c o n du c t e d a n d t h e e x i s t i n g p r ob l e ms we r e a n a l y z e d ．Fi n a l l y ．s o me a dv i c e s a c c o r d i n g t o r e l a t e d s t a n d a r d s we r e p u t f o r wa r d t o i n s u r e b o i l e r s a f e t y o p e r a t i o n ， Ke y wo r ds d r u m l e v e l ；me a s u r e me n t ；pr o t e c t i o n；s u r v e y 概 述 汽包水位是表征锅炉安全运行的重要参数 ，如 果锅炉汽包水位过高 ，会降低汽水分离装置的分离 效果 造成汽包出口饱和蒸汽中含水过多，含盐浓 度增大；如果汽包水位过低，可能破坏水冷壁管束 中的水循环 ，使上升管得不到炉水冷却 。为保证锅 炉 的安 全 ，正常 运行 的汽 包水位 须维 持在 5 0 F i l m 内变化 。 根据 防止电力生产重大事故的二十五项重点 要求第8 条 简称 二十五项重点反措 “ 防止锅 炉汽包缺水、满水事故”和 国家电力公司电站锅 炉汽包水位测量系统 配置、安装和使用若 干规定 试行 国电发 [ 2 o o 1 3 7 9 5号 简称 国电汽包 水位若干规定 、 火力发电厂锅炉汽包水位测量系 统技术规定 D RZ ／ TO l 一2 0 0 4 以下简称 技术 规定 ， 对省内主要火电厂1 8台自然循环汽包炉的 收稿 日期 2 0 0 7 0 4 1 6 汽包水位测量、保护系统进行调查 ，掌握了各机组 汽包水位测量系统配置、安装、运行、维护及水位 保护的情况 ，落实了有关规程及安评的要求 ，完善 了水 位保 护功 能 ，确 保 了锅炉 的安 全运行 。 2 汽包水 位测量 、保护系统的情况 2 ． 1 配置 情况 在调查 的锅 炉 中 ，8台 1 2 5 MW／ 2 o 0 MW 级 的 超高压锅炉和6台2 0 0 1年前投产的3 0 0 Mw 级亚临 界 自然循环汽包炉 ，原设计也采用 电极式水位计做 水位保护 ，差压水位计用于汽包水位控制，从2 0 0 1 年开始 ， 逐步改造使用了差压水位计做水位保护。 还 有4台3 0 0 MW 级亚临界 自然循环汽包炉系2 0 0 3年 以后投产的 ，设计就使用了差压水位计做水位控制 和保护。 这 1 8台锅炉，现在都配置有 1 ～2对就地水位 计、1 ～2对电极式水位计用于显示 ，3对用于控制 维普资讯 第2 7卷／ 2 0 0 7年第 5 期 湖南电力 安全与综合 与保护的差压水位计 ，有的锅炉还安装有 1对差压 式高值水位计用于锅炉上水和停炉时 的高水位显 示 。 锅炉汽包水位的调节、 报警和保护分别取 自3个 独立的差压变送器进行逻辑判断并进行了压力修正 后的信号。6台2 0 0 1年前投产的3 0 0 Mw 级亚临界 自然循环汽包炉 出厂时汽包上只有 4对独立的水位 测量取样孔 不计高值水位计的取样孔 ， 给水位计 安装使用带来 了不便 ，存在不同水位计共用水位测 量取样 孔 的问题 。 2 ． 2 就 地水 位测 量装置 的安装 、 使 用情况 就地水位计采用连通管式测量方法 ，要提高水 位计测量的稳定性和准确性 ，需要稳定连通管内不 饱和水的温度。所以就地水位计测量的准确度很大 程度上取决于水位计连通管的保温情况和汽水侧取 样管的倾斜度 保证连通管内不饱和水有一定 的循 环倍率 。 现有的大多数就地水位计的保温情况都不 太理 想 ， 特 别是 牛 眼式 和 云母 就地水 位计 ，有 1 O台 3 0 0 Mw 亚临界汽包炉的电极式水位计 的保温情况 稍好一些 。保温情况的差异 ，导致许多锅炉的就地 水位 计之 间 的测 量偏差 较大 。 由于连通 管 内水 的温度 总是低 于炉 内饱 和水 温 度 ， 密 度高 于炉 内饱 和水 密度 ， 根据 力平 衡原理 ， 连 通管 内水的液位一定低于汽包的实际水位 ， 技术规 定 4 ． 1 0 ． 1 款 的要求 应 根据 锅炉 汽包 内工 作压 力 重新 标定就 地水 位表 的零 水位 线 。 在调 查 中发 现 ， 还 有相 当一部 分锅炉 的就地水 位计 和 电极 式水位 计 的 零水位线均为实际零水位线 ，没有进行重新标定。 2 ． 3 差压式 水位 测量 装置 的安 装、 使用 情况 锅炉的差压式水位测量装置的平衡容器都为单 室平衡容器，有球体或球头圆柱体，也有相当一部 分为圆柱体，容积都满足要求 ，只要耐压足够 ，圆 柱体也可以使用。 有一 部分 锅炉 的差 压式水 位测 量装置 取样 管安 装 不规 范 有 的呈 “ 厂 ”字型 ， 有 的倾斜度不 足 ， 个 别基本上为水平状态 。判断差压式水位计取样 管的 倾斜度是否足够 ，可 以使用红外测温仪测量正在运 行的单室平衡容器的外壁温，如果上下壁温差足够 大， 就可以认为取样管疏水通畅， 倾斜度满足要求 。 现在使用的差压变送器 ，其准确度等级已达到 0 ． 1 级，水位表测量范围大小已经不影响测量汽包水位 的准确度，在安装取样管时可以增加倾斜度，以保 证疏水顺畅。引到差压变送器的2根管道 ， 技术规 定 4 ． 9 款要求平行敷设共同保温， 并根据需要采取 防冻措施 。 对于平行敷设不少人理解为水平敷设， 其 实为保证管道 中的汽泡及时排出，管道应有不小于 1 0 01 的倾斜度 ，同时管道走向不要太复杂 ，变送 器离取样系统之间的距离最好控制在 6 m 以内。 有一个值得注意的问题 ，不少锅炉汽包水位计 算公式中的安装尺寸设置值 ，3个差压式水位计完 全相同，为锅炉厂提供的安装设计值 ，其实，由于 水位计安装位置不同，取样管的长度也有一定的区 别， 各水位计的实际安装尺寸与设计值是有偏差的。 应在水位计安装完成后，精确测量取样管、平衡容 器的安装尺寸 ，是否符合有关规程，然后将具体的 安装尺寸设置在汽包水位计算公式中。另外差压变 送 器 的量 程设置 要有 2 O 以上 的裕 度 。与就地水 位 计类似，差压式水位计汽水侧取样管、取样阀门的 保温工作几乎每个厂都有一些共性的问题，主要是 取样阀门和引到差压变送器的 2根管道没有保温 ， 或 者 2 个 差压 变送 器 的管 道和 汽包 压力 变送 器 的管 道 保温在 一起 ，个 别炉还有 差压 式水位 计参 比水柱 被 保温 的现象 。 差压式水位测量装置进行温度修正所选取的参 比水柱平均温度应根据现场环境温度确定，并且应 定期根据环境温度变化对修正回路进行设定。这项 工作 目前开展得不够好，除最近投产和进行汽包水 位改造的计算公式中对参比水柱平均温度，设置了 3 种不同环境温度 ， 用人工进行选择 ， 满足温度修正 的要求外 ，其他炉 的水位计算公式中均是假设水柱 温度为5 O ℃或 6 O ℃，没有进行温度修正。 2 ． 4 水位保 护逻 辑情 况 在 2 0 0 3年以前各火电厂的汽包水位保护逻辑 ， 基 本上都采用 DC S厂家提供 的三取中或简单的三 取二逻辑 ， 在进行安评工作后 ， 逐步进行了整改。 引 入了汽包水位测点质量校验坏作为退出某点水位保 护 的判断 条件 ， 即用 D C S的质量 校验模 块判 断某点 水位需退出运行时， 即将其模拟量值转化为0 ， 同时 发汽包水位质量坏信号，在水位保护组态中，当无 任一汽包水位质量坏时， 3 个水位高 低 三值信号 三取二，当有该信号时，3 个水位高 低 三值信号 三取一；当三个汽包水位测点质量都坏时，直接停 炉。 汽包水位保护逻辑满足 二十五项重点反措 的 要 求 。 在调查 中还发现 ，一些厂的汽包水位测量信号 2 5 维普资讯 安全与综合 湖南电力 第2 7卷／ 2 0 0 7年第5 期 处理在MC S系统中，水位保护的逻辑在F S S S系统 中，两者之间有不少网络通讯信号，从安全性的角 度 ，建议将水位保护的逻辑判断做在 MC S系统 中 汽包水位测量信号在该系统中 ，F S S S系统中只 进行汽包水位 MF T动作条件。 2 ． 5 各 种水位 计的测 量值偏 差情况 调查时发现 大部分锅炉的 3个差压水位计之 间偏差较小， 大部分时间偏差小于3 0 mm， 可信度较 高 ，运行 人员普遍 反 映 良好 ，但 是不 同类 型水 位 计 之间往往偏差较大 。差压水位计与就地水位计的偏 差较大， 一是汽包的工作压力一般不在额定压力下 ， 另一方面的原因是就地水位计连通管的不饱和水温 度与保温情况相关 ，而连通管的保温情况因为检修 等原因是变化的，因此 ，应按照规程要求 ，加强就 地水位计的保温工作。 耒阳3 ， 4号炉的3个差压水位计在正常情况下 偏 差较小，但有 时偏差较大 ，主要原因是该 厂的 “ w”火焰锅炉单个火咀负荷大， 会出现 因燃烧原因 导致炉膛火焰 中心偏移 引起汽包两端循环倍率不 同、 使汽包两端实际水位短时间出现偏差大的情况 ， 然而这真实地反映了汽包实际水位。 在2 0 0 5 年全国 电站 锅炉汽包 水位检 测保护技 术研讨 会上 ，有 电厂 反 映 ，因炉膛 火焰 中心偏移 可 以引起汽 包水位偏 差 达 2 0 0 mm，这种偏 差需 要通过 调整燃 烧来解 决 。 2 ． 6 水位测量 新技术 的应用 情况 湘潭 电厂 1 ，2号汽包 两侧 只有 4 对 独立 的水 位 测量取样孔 ， 长期以来2套电极式水位计分别与2套 差压式水位计共用 。 在无法增加取样孔的情况下 ， 为 使共用 1 对取样孔的电极式水位计和差压式水位计 互不干扰，最近采用了多测孔技术 ，将电极式水位 计和差压式水位计的取样孔分开，取得了较好的效 果，值得同类型汽包推广使用。 株洲电厂 3 ，4号汽包在 2 0 0 4和2 0 0 5年的小修 中通过锅炉厂安装使用长春锅炉仪表厂的大循环倍 率电极式水位计 零点降低值为2 5 mm ， 该水位计 有 比较大的循环倍率，疏水直接排到下降管，其连 通管的不饱和水温度和汽包内的水温相差不多，整 2 6 个启炉过程中， 电极式水位计的显示都 比较正确， 值 得推广使用 。 3 汽包水位测量 、保 护系统 的总体情 况 和建 议 湖南省各主要火电厂的锅炉汽包水位测量系统 在 防止电力生产重大事故的二十五项重点要求 [ 国 电发 2 0 0 0 5 8 9 号 文]和 电站锅 炉汽包 水位 测量 系统配置、安装和使用若干规定 [ 国电发 2 0 0 1 7 9 5号文] 公 布 以后 ， 进 行 了大量 的整 改 ， 总’ 体情况较好， 测量准确度较高， 保护设置基本合理， 为保护机组的安全运行创造了条件 。但是由于经验 和理解上的差异，每台机组都存在一些问题，需要 整 改 。 水位测量系统安装中存在大量安装不规范的问 题，建议以后在水位系统安装时，应由具有丰富机 械安装 经验 的人 员把关 ，以保证 安装质 量 。对 水位 计的保温工作应引起足够重视，有关技术人员对保 温的人员交底工作一定要做好 。 部分 锅炉 的老式电极式水 位计 ，它 的 电极 在零 水位线分布较密，连通管的上下开孔对应于汽包上 的取样孔 ，如果降低零水位线则连通管的上部需要 加长 ，部分 区域将无电极，下开孔将在有电极的区 域，影响测量的范围。对这一批电极式水位计建议 不要强行降低零水位线，应尽快更换。 差压式水位测量装置进行温度修正的工作以前 没有足够重视 ，大多数厂这一项工作 目前还没有开 展， 在汽包水位计算公式中对参比水柱平均温度， 设 置 3 种 不 同环境温度 ， 用人工进 行选 择 ， 只是满 足 了 最基本的要求。可以在参比水柱取样管的中部加装 温度 测点 ，以进行实 时的温度修 正 。还 可以采用 内 置式平衡容器 将平衡容器安装在汽包内部 ， 彻底 解决 温度修 正的 问题 。 另 外 各 电厂加 强热工 和 运行 人 员 的业 务 学 习 ， 理解透 彻各 种汽包水位测量 方法 的原理 ，为 汽包水 位测量系统的正常运行、维护提供人员支持 。 维普资讯