锅炉汽包水位的测量及存在的问题.pdf

No.5 2 00 6华北 电力技 术NOR T H C HI NA E L E C T RI C P OWE R锅炉汽包水位的测量及存在的问题 王志会(大唐国际下花IN发电r。河北T花因 0 7 5 3 1 1)摘要:分析了下花园发电厂汽包水位计测蚤存在的问题，提出解决方案.通过实践总结 得出了一些水位计设计、安装、运行及维护的经验，对目前各个电厂锅炉水位计存在的问题.提供了可供借鉴的解决方案.关健词:汽包水位计;饱和水位:测圣 解决方案中图分类号:TK2 2 3.6 7文献标 识码 B文童编号:1 0 0 3-9 1 7 1(2 0 0 6)0 5-0 0 5 1-0 4M e a s u r e m e n t o f Bo i l e r Dr u m W a t e r Le v e l a n d E x i s t i n g P r o b l e ms Wa n g Z h i-h u i(D a t a n g I n t e r n a t i o n a l X ia h u a y u a n P o w e r P l a n t,X ia h u a y u a n 0 7 5 3 1 1,C h i n a)A b s t r a c t:T h e p r o b l e m s in t h e m e a s u r e m e n t o f d r u m w a t e r le v e l i n X i a h u a y u a n P o w e r P la n t a r e a n a l y z e d a n ds o l u t io n t o t h e p r o b l e m s is p r o v i d e d.B a s e d o n t h e w o r k in g p r a c t i c e s,e x p e r i e n c e s i n t h e d e s i g n,in s t a l la t io n,o p e r a t io n a n d m a i n t e n a n c e o f w a t e r l e v e l g a u g e a r e s u m m e d u p.S o l u t io n s c a n b e u s e d a s r e f e r e n c e s fo r t h eo t h e r p o w e r p la n t s w i t h t h e s a m e p r o b le m s in b o il e r w a t e r le v e l g a u g e s.K e y w o r d s:d r u m w a t e r l e v e l g a u g e;s a t u r a t e d w a t e r le v e l;m e a s u r e m e n t;s o l u t io n汽包水位的测量及问题1.1 水面不平稳 汽水混合物有从水面引人汽包的，也 有从水下引人的，动能很大的汽水混合物冲击着炉水，使水面形成波浪和水注。同时，汽包的工作压力不断地在平均值附近波动，致使水 冷壁 中水沸腾的起始位置不断下降及升高。这些会使汽包 中的水位不断地上下波动。1.2 没有明显的汽水分界面 在炉水 中汽泡在接近汽包底部处很少，而接近水面处则很多。因此炉水的密度 自下而上逐渐减小，密度分布没有跳跃的转折点。1.3 炉水表面有泡沫 由于炉水中含盐容易形成泡沫。1.4 沿汽包轴向和辐向的水位高低不同 由于汽包沿轴向汽水混合物引人不相等，造成汽包两端水位低，中部具有 明显 的凸起。汽包水位的辐向分布与上升管的联接部位有关。一般在上升管联接的一边水位较高，同时中部也有凸起现象，这是 由于汽水分离器排水干扰引起的。由以上可知:锅炉的汽包水位是一个非常复杂的参数，要准确测量难度较大(至今尚未研制出一种测量方式能很好满足监视、自动调节、保护对它的要求)。同时也应知道，片面地追求几台水位计指示完全一致是错误 的。2 下花园电厂汽包水位计测量原理及特点 由于实际水位线以下的炉水中含有一定数量的汽泡和蒸汽，因而炉水的平均密度就小于汽包压力下的饱和水密度。假设在水位计汽、水取样点所跨越的汽包高度范围内，认为汽包内汽、水完全上下分开存在时的水柱高度，这就是饱和水位。实际水位要比饱和水位高。在锅炉负荷增加、炉水含盐量增高或汽包运行压力突然降低时，都会使饱和水位与实际水位之间的差值增加。该厂1-3 号炉汽包的水位采用了3 种测量方式:2.1 云母式水位计 双色云母式水位计是利用光学原理，使水显示绿色，蒸汽显示红色来表示水位的。它具有显示华北电力技术NORTH CHI NA ELE CTRI C P OWERNo.5 20 06清晰、直观，当与彩色电视机配套使用时，还可以实现远距离传送水位图象。使用中存在的问题:(1)只能用于水位监视，不能记录，不能参与水位 自动调整和保护。(2)运行中云母易结垢，使显示模糊不清，分辨不出水位界面，需经常冲洗。(3)云母片寿命不长，需定期更换，维护量大。(4)由于水位计内的水柱温度比汽包内的水温低的多，水位计水位 比饱和水位低 的多。2.2 电接点式水位计 电接点式水位计，是利用汽包 内饱 和蒸汽及凝结水介质的电阻率相差极大的性质，来分辨和指示水位的。实际中采用水位容器将汽包内水位引出，然后在水位容器上安装 电接点。特点是指示不受 汽包压力的影响，在锅炉起停等变参数工况下，仪表在控制室内能准确指示水 位;测量延 时小，投运速度快;结构简单，造 价低，运行可靠，调校方便。使用中存在的问题:(1)由于相邻两电接点有有一定距离，水位信号变化是阶跃的。它的指示是不连续的，两电极之间的距离是仪表的不灵 敏区。不便于实现水位自动控制。(2)存在测皿筒内水柱温降造成的误差，使示值低于饱和水位。由于测皿筒水侧部分的散热比云母水位计少，因此 电接点水 位计指示较接近饱和水位。(3)电接点使用寿命较低，经长时间运行，会出现腐蚀现象，发生泄漏。需在运行中退出仪表进行更换。故障率高，维护量大，影响安全。2.3 差压式水位计 差压式水位计，是通过把液位高度变化转化成差压变化来测量水位的。差压式水位计 由平衡容器、差压变送器、显示仪表组成。其中平衡容器是水位测量的关键部件。平衡容器是实际上的水位传感器，其工作原理是造成一个恒定的水静压力，使之与被测旦水位形成的水静压力相 比较，输出二者之差，根据与平衡容器结构相对应 的数学模型计算容器内实际的水位。特 点 是 水 位 信 号 连 续 显 示，可 输 出标 准4 2 0 m A信号，用于远传、水位记录或实现水位自动调节。在运行中，故障率较低，维护量较小。使用中存在的问题:结构复杂，中间环节多，当汽包内部参数变化时，影响准确测量的因素复杂多变，有问题时处理起来技术难度高。传统的平衡容器按其结构分为3 种(见图1),(1)单室平衡容器 它 的结构简单，便于安装，计算容易。适合于测量密度变化不大的对象。用于汽包水位计测量时误差较大。现 3 号炉采用这种平衡容器。(2)双室平衡容器 有一定的温度补偿作用，会出现过补偿 现象。用于汽包水位计测量时误差仍然较大。(3)蒸汽罩补偿式平衡容器.)单室平衡容摇b)取室 平衡容丹N IN 叫 C)落 气策 补偿式平衡容摇图1 3 种平衡容器结构图No.5 2 0 06华北 电力技术N OR TH C HI NA E L E C TR I C P OWE R 有一定的温度、压力补偿，零水位附近时指示比较准确。压力变化时误差增大。2.3 Q S P R型全程水位平衡容器 水位测量系统组成:由Q S P R型全程水位平衡容器，Q S P R型全程水位显示仪表及变送器，组成全程水位测量 系统，可以实现机组启停全过程显示，利用温度、压力参数进行补偿，水位显示较准 确。以上各种问题都属于现有技术条件下能够发现并能够解决的问题，可以利用检修机会处理。5 全程水位平衡容器的应用 由Q S P R型全程水位平衡容器(见图2),Q S B全程水位显示仪表及变送器，组成全程水位测量系统，可 以实现机组启停全过程显示。汽倒 管一一一一一一一一一一 一刁氏爵3 原设备存在的问题及解决方案 通过检查、核实，该厂各个锅炉汽包水位的测量从安装设计存在着较多的问题，总结如下:(1)各个水位计显示数值不一致，偏差较大。解决方案:确保 电接点测量筒、平衡容器的零位与就地双色水位计零位一致。双色水位计零位重新核实调整。要求必须保证安装 的精确度，不合格返工。(2)汽水侧一次门竖装，易引起水位示值波动，并且误差较大，无规律可循。致使各个水位计显示数值不一致。解决方案 重新改进电接点测量筒、平衡容器一道 门的安装方式为水平安装。在安装过程中，应注意引出管的倾斜方向和角度。(3)云母水位计 与电接点 并联运行，公用了汽水侧取样管，违反了规程规定。(4)单室平衡容器存在丢失刻度问题。解决方案:为保证水位计准确可靠，消除系统误差，建议更换水位平衡 容器为全程水位平衡容器。(5)远传水位电视摄像头照射云母水位计不清楚，受阳光影响较大。解决方案:a)现场必须要有稳定强度的光源。b)云母水位计本身不清楚，需清洗干净。c)调整云母水位计角度、摄像头安装位置。(6)2 号炉只安装了东侧水位电视。解决方案:增加一套西侧水位电视监视。(7)水位计的保温不合乎准确测i ft 的要求。解决方案:严格按照技术要求，对各水位计需要保温的各个部位进行保温处理。(8)3 号炉3台平衡容器，存在运行中变送器放水时相互影响的问题。解决方案:检查变送器引出管排列的距离是否过近，排列位置是否合适，各管间保温是否合格。并进行相应的改造。负压曾 图2 QS P R型全程水位平衡容器结构示意图 Q C P R全程水位平衡容器与差压变送器、压力变送器组成水位测量系统。利用温度、压力参数进行补偿，水位显示较准确。通过对差压信号、温度、压力信号的采集、转换、补偿，通过D C S系统运算，完成对汽包水位的适时监测。2 0 0 4 年5 月大修，在1 号炉D C S改造中，安装了Q C P R全程水位平衡容器。全程水位平衡容器的可靠性、精度都很好。该平衡容器投运后基本达到了其应有 的性能。从近几个月的运行情况看，指示一直很稳定，非常值得推广，已用于该厂2,3 号炉。并成功投人水位保护。在2 0 0 4 年1 0 月2 号炉的小修中，将3 台水位平衡容器全部更换为Q S P R型全程水位平衡容器。2 号炉因为没有改D C S控制系统，所 以使用了配套显示仪表。成功投人水位保护。在2 0 0 5 年5月3 号炉的小修中，将3 台水位平衡容器全部更换为Q S P R型全程水位平衡容器，并且将变送器移位至汽包层，大大缩短了传输管路，彻底解决了运行 中变送器放水时相互影 响的问题。通过 D C S系统成功投人水位保护。在各水位计的安装改造过程中，针对原设备存在的问题，按照预想方案进行了改造。达到了各种水位计指示最大偏差不超3 0 mm的指标。华北电力技术NORTH CHI NA EL ECTRI C P OWERNo.5 2 0 0 6 安装调试后水位实现全程监测。(1)消除了不确定和附加误差使差压值与工作压力为已知关系;(2)取消了与下降管的连接，根除了下降管阀门开度造成的随机误差;(3)水位测量装笠体积 减小，减少 了 5 0 肠的热滞后误差;(4)彻底消除了启动后人为调整差压变送器零位的现象;(5)扩大了水位自动调整的正常工作范围;(6)水位保护的投人，保证了热力设备的正常运行。Q C P R全程水位平衡容器，在使用中要确保变送器的平衡门、排污门不渗漏;消缺时必须退出水位保 护。4 结束语 对于下花园发电厂锅炉水位计存在 的问题，在其他电厂也有一定的普遍性和代表性，解决方法可供借鉴。由于本人知识面和技术水平的限制，可能还有一些在水位测皿 中的问题没有发现。随着D C s 控制系统的改造普及，原来由水位测量仪表来完成的各种补偿参数的复杂运算，将由计算能力更加强大的计算机程序来完成。由于现在D C S中水位测量采用的传统经验公式，没有充分利用其强大的计算能力，测量误差较大。选择先进的计算方法，将会使水位的测皿更加准确，这将是今后技术改进的重要手段。收摘日期:2 0 0 6-0 3-2 0作者简介 王志会(1 9 6 9-).男，从本发电厂热控仪表位修工作。