浅议锅炉汽包水位测量系统的问题与改造

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【摘要】锅炉汽包满水、汽包缺水一直是困扰火力发电厂的重大恶性事故之一，其原因多是由于锅炉汽包水位测量系统偏差大的问题引起，本文针对锅炉汽包水位测量系统存在的问题，依据《火力发电厂热工自动化系统安全技术指南》的规定提出了相应的改造方案，改造后的各水位计测量准确，相互之间的偏差稳态时不超过30mm，瞬态时不超过50mm。

【关键词】汽包水位；水位测量系统；水位计；测量误差；平衡容器

一、 汽包水位测量系统存在的问题

（改造前锅炉汽包水位测量系统的结构）

汽包水位计配置：三套独立的差压式水位计、二套独立的电极式水位计、二套独立的双

色水位计。

1、差压式水位计设计为单室平衡容器，分别从汽包左侧、中部、右侧取样，无温度、压力补偿，只能在逻辑中分别进行补偿。

2、单室平衡容器正压侧引出管位于平衡容器正下方直接引出，由于平衡容器会延着引出管向下传热，造成参比水柱的密度不能确定，即使进行了补偿，也会产生很大的误差。

3、单室平衡容器采用了在连通容器中段取样方式进行安装，不符合北方联合电力有限责任公司编制的《火力发电厂热工自动化系统安全技术指南》的规定。

4、现在装的就地云母水位计内的水温要远低于汽包内的饱和水温度，其密度高于饱和水的密度，从而水位低于汽包内的实际水位，也易发生云母片损坏、泄露现象。而且，云母片易起层水化，云母窗易结垢，不能清晰观察水位。

现在装的老式电接点水位计，也属于连通器原理水位计，同云母水位计一样，因为无温度补偿所以有较大测量误差，并且电极易泄露。测量准确性和可靠性差，不能参与保护。

即使采用下移标尺或测量筒可以进行部分补偿，但也只是在额定工况时大体满足运行要求，而不能做到全工况和完全补偿。故应采用带温度补偿的水位计。

5、取样位置在汽包中段，此处为汽包内水汽工况不稳定区（如安全阀排气口、汽包进水口、下降管口、汽水分离器水槽处等），不符合《火力发电厂热工自动化系统安全技术指南》中的第5.2.1条的规定。这也是造成水位计偏差大、波动大、偏低等问题的原因之一。

二、汽包水位系统改造依据：

1）汽包水位差压水位计压力补偿测量理论和液体连通器测量理论。

2）国电发589号文“关于印发的通知” 和国电发（2001）95号“关于印发《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）》的通知”。

3）根据电力行业热工自动化标准化技术委员会标准《火力发电厂锅炉汽包水位测量系统技术规定》。

三、改造方案：

将老式单室平衡容器拆除，安装三台DNZ-16型汽包水位内装平衡容器；

拆除原电接点水位计，更换为二台GJT2000-AC19型高精度电接点水位计。

四、采用汽包水位内装平衡容器测量汽包水位具有以下特点：

1、精确度高，不受汽包内水欠饱和以及外置平衡容器参比水柱温度变化的影响。

2、由于汽包的汽侧取样管上焊接有冷凝罐，可以及时向平衡容器中补充冷凝后的饱和水，因而可以保证锅炉点火不久就可投入汽包水位测量。

3、具有防止内装平衡容器故障的后备措施，当内装平衡容器出现意外时，可将正压表管与冷凝罐的备用正压取样管相连，这样可以方便转换到改进型外置式单室平衡容器（专利号：ZL 03 2 06519.1）继续工作。

此外，还设置冷凝器使新型测量筒比普通测量筒高出许多。来自汽侧取样管的饱和蒸汽在冷凝器中冷凝，大量凝结水（温度为饱和水温）沿壁而下，分区收集，由布置在饱和蒸汽中的数根疏水管在不同深度疏至水样中，将低温水样置换出测量筒，提高了水样平均温度。高倍率置换可有效提高水柱温度，并使之上下均匀分布。

设置冷凝器除提高水样温度外，更重要的作用是实现取样水质自优化。大量纯净的蒸馏水进入水室，将水质较差的旧水样压回汽包，形成自动净化置换回路，水样为“活水”。设计置换倍率达 20次/h，故水质自优化功能强。其好处是：

1）免排污。水质好，减轻了对电极的污染。初装彻底冲洗后，在3～4a大修周期内免排污，既减少了维护量，又可避免热态排污损坏电极。

2）可增大水样电阻率，利于减小工作电流，减缓电极的电腐蚀而延长寿命。

3）水质稳定，水样上下水阻率分布较均匀，利于提高二次仪表测量的稳定性，不必经常调整仪表临界水阻。

4）水侧取样管中有连续流向汽包的高温水流，当汽包水位大幅度升降时，电极承受的热冲击较小

5、安全方便地进行汽包水位保护实际联动试验

锅炉运行中，不需升降汽包水位即可进行测量筒“满水和缺水实际联动校验”。关闭水侧取样截门后，测量筒内水位逐渐上升，几分钟（额定工况下）后可达到“满水”值。关闭排水门，缓慢开启排污门，水位逐渐下降至“缺水”值。其间仪表应发出高低1、2、3值报警信号。因此，水位保护实际联动校验快、准、易行，并可在锅炉运行中定期校验。

五、改造后的效果

1）改造后的各水位计测量准确，相互之间的偏差稳态时不超过30mm。

2）起炉时即可投入汽包水位保护；

3）电极平均无故障时间为26000小时，也就是说电极3年不漏不坏。

第一作者简介：

白东，男，1968年出生，工程师，现从事检修管理工作