论文部分内容阅读
摘 要：本文针对国华沧东电厂汽包水位测量仪表自投入运行后存在偏差的问题，进行了深入分析。查找锅炉汽包水位测量装置准确度不高的原因，提出了探讨性改进措施。并进行了改进。
关键词：双色水位计 温度补偿 电接点水位计 差压变送器
国华沧东电厂原设计为三套汽包水位监视系统，分别是汽包左右侧各一个双色水位计、右侧一个电接点水位计和汽包左右侧各两个差压变送器测量系统。由于大型机组都设计成全程给水控制系统，在机组启动到满负荷或停机减负荷及负荷波动中，汽包压力在不断地变化，汽包内的饱和蒸汽和饱和水的密度也随之变化，从而影响汽包水位测量的准确性和全程给水控制系统的投运，危及机组的安全。汽包水位过高可能造成蒸汽带水，使蒸汽品质恶化，轻则加重管道和汽轮机积垢，降低出力和效率，重则使汽轮机发生事故;汽包水位过低，则对水循环不利，可能导致水冷壁局部过热甚至爆管。因此汽包水位的准确测量值是电厂最重要的测量参数之一，保证汽包水位测量的准确性就变得尤为重要。
一、汽包就地双色水位计示值比实际水位偏高的技术分析
根据锅炉厂的规定，汽包中心线下220mm为汽包水位的零点。汽包云母水位计是根据连通管原理工作的。如下图所示
设汽包内饱和水的密度为ρ，饱和蒸汽的密度为ρ’，双色水位计内水的密度为ρ1。汽包内的真实水位为h，双色水位计内的水位为h1，云母水位计的总高度为L。则存在下列关系。
由于散热的原因，云母水位计内的水温度低于汽包内，因此密度大于汽包内水的密度。因此在额定工况下，云母水位计的水位是低于汽包内的真实水位的。为了弥补这个误差，厂家规定水位计的零水位刻度线在安装时，应低于汽包的零水位线。根据厂家（长春锅炉仪表程控设备股份有限公司）设计图纸（图号AZ-372）所示，双色水位计表体的零水位应安装在汽包正常零水位线下120mm处。
我厂1号、2号机组自机组投运时起，就地双色水位计的示值就比DCS画面上差压变送器水位计的示值偏高。经过我们就地对安装设备实际安装高度的测量，发现两台锅炉的4台双色云母水位计的零水位刻度线的安装标高都不符合厂家的规定。
炉左就地双色水位计的表体零水位安装在汽包正常零水位线下170mm处，炉右就地双色水位计的表体零水位安装在汽包正常零水位线下165mm处，而不是所设计的汽包正常零水位线下120mm处，从而导致汽包就地双色水位计表体零水位的实际安装位置较设计值低45-50mm，因此会使就地双色水位计的指示较设计值偏高45-50mm左右。
通过测量分析后，在设备检修期间对两台机组的双色水位计中心线的高度进行了重新调整。调整后汽包双色水位计测量示值与实际水位相符。
二、汽包水位测量差压变送器示值偏差原因分析：
自机组投运以来，汽包差压水位计的测量结果一直存在一定的偏差。通过对水位计安装和测量方式的仔细测量和检查，得出如下结果：
（1）汽包在安装时左右侧不完全水平，左侧比右侧高出10mm，造成左右侧差压水位计的示值存在偏差。
（2）汽包4台差压式水位计的平衡容器下部参比水柱所处环境温度不完全相同，造成4台差压式水位计的测量值存在偏差。
（3）汽包水位变送器和汽包压力变送器的仪表管排污门未安装在仪表管路的最低点，不能有效排污。
（4）部分汽包压力变送器仪表管与汽包水位变送器仪表管平行敷设，共同保温。此设计存在一定的安全隐患，一条仪表管路泄露时容易引起共同保温的相邻仪表管路温度发生变化，引起测量误差。
（5）根据汽包水位测量原理为保证水位测量更加准确现需加装温度补偿测点以保证水位测量精确性，同时为保证参比水柱温度稳定需在汽包水位冷凝罐下部安装400mm水平缓冲弯，在缓冲弯后加装温度补偿测点。
（6）差压式水位测量变送器自汽包引出取样管后汽水侧已分别存在2只手动隔离阀，平衡容器后仪表一次门属多余阀门，无存在的必要性，同时还增加了系统的渗漏点，为减少渗漏点增加系统工作的稳定性需将现取压管平衡容器后汽，水侧一次门进行切除，以防止运行中出现渗漏的可能性。
通过以上分析，对汽包水位安装及测量回路的相关部分进行改造，具体措施如下：
（1）测量汽包左右侧中心线的水平偏差值，对差压水位计的量程进行检查和修正。
（2）汽包差压水位计平衡容器下部参比水柱的保温拆除，估算拆除保温后的参比水柱平均温度值，对逻辑中设置的差压水位计温度参考值进行修正。
（3）对同时保温的汽包水位和汽包压力仪表管，根据实际安装位置和管道间距，重新布设仪表管或重新敷设保温，使汽包水位仪表管和汽包压力仪表管分别走向，分别保温。
（4）切除原水位计汽侧，水侧平衡容器后一次门。
（5）在平衡容器后冷凝罐下部加焊400mm水平缓冲弯，保证表管的热变形量的同时可以让参比水柱内凝结水温度平稳。并在缓冲弯下部焊接热电偶温度测点集热块加装温度补偿用热电阻。
（6）温度测点补偿导线通过热镀锌管，包塑金属软管接入就地接线盒内。
（7）对汽包水位差压变送器和汽包压力变送器的排污管路进行修改，使排污门位于仪表管路最低点，并将原有的单排污门更换为双排污门。示意图如下，由图1所示结构改为图2所示结构：
改造完成后，汽包差压式水位计的安装方式、测量原理、保温、伴热等符合25项反措和安评要求，能够准确、可靠测量，保证机组汽包水位保护可靠投入，汽包水位自动调节系统有效运行。
改造后汽包水位测量值如下表：
从上述数据中可以看出，修正完成后的汽包雙色水位计测量准确可靠，与差压式水位计的测量结果在30mm之内。汽包水位计的各个测量值之间偏差基本都在二十五项反措规定的范围内。
三、电接点水位计存在问题及改进分析：
沧东电厂汽包电接点水位计原设计型号为：GSXY2S-30E，江苏太仓仪表厂生产，共安装30个电极，量程-350mm～+1080mm。该类型的电接点水位计电极采用铜垫密封方式，在高温高压环境下工作，很容易造成电极及垫片老化而损坏，引起密封不严而漏汽，影响汽包水位的测量。机组正式投运后，1号炉汽包电接点水位计已发生过多次漏汽，原因均为电极及垫片损坏后呲汽。
因此将电接点水位计更换为不易渗漏的新型式的电接点水位计，以减少电极渗漏的发生。选用的新型电接点水位计型号为：GJT2000-AY19，淮安淮信仪器仪表有限公司生产，共安装19个电极，量程：-500～+650mm。该类型的电接点水位计具有如下特点：
（1）高精度取样：取样水位与汽包内质量水位相同，且逼近汽包内实际水位，使主表监视与报警可信。
（2）可消除压力与环境温度影响，能适应变参数运行。
（3）压力变化响应快，水位升降时动态附加误差小。
（4）水质好，水阻高，排污周期长，可延长电极寿命。
（5）电极与测量筒之间采用机械柔性自密封，压力愈高，机械密封愈紧，且电极拆装方便。
经过一段时间的运行，自更换后未发生过因垫片密封原因造成的泄漏情况，解决了垫片密封的问题，目前只发生过一次因电极陶瓷管断裂引起的电极泄漏情况。
具体的实施方案如下：
（1）将原有电接点水位计割下，更换为新型号的电接点水位计。
（2）新电接点水位计安装完成后，重新布线，重新配置水位计显示仪表的参数。
参考文献
[1] 《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求实施细则与检查要点》中国神华能源股份有限公司国华电力分公司编制。
[2] 电力工业技术监督标准汇编（热工监督）。国家电力公司发输电运营部编制。
[3] 电力全过程技术监督2006版。中国神华能源股份有限公司国华电力分公司编制。
关键词：双色水位计 温度补偿 电接点水位计 差压变送器
国华沧东电厂原设计为三套汽包水位监视系统，分别是汽包左右侧各一个双色水位计、右侧一个电接点水位计和汽包左右侧各两个差压变送器测量系统。由于大型机组都设计成全程给水控制系统，在机组启动到满负荷或停机减负荷及负荷波动中，汽包压力在不断地变化，汽包内的饱和蒸汽和饱和水的密度也随之变化，从而影响汽包水位测量的准确性和全程给水控制系统的投运，危及机组的安全。汽包水位过高可能造成蒸汽带水，使蒸汽品质恶化，轻则加重管道和汽轮机积垢，降低出力和效率，重则使汽轮机发生事故;汽包水位过低，则对水循环不利，可能导致水冷壁局部过热甚至爆管。因此汽包水位的准确测量值是电厂最重要的测量参数之一，保证汽包水位测量的准确性就变得尤为重要。
一、汽包就地双色水位计示值比实际水位偏高的技术分析
根据锅炉厂的规定，汽包中心线下220mm为汽包水位的零点。汽包云母水位计是根据连通管原理工作的。如下图所示
设汽包内饱和水的密度为ρ，饱和蒸汽的密度为ρ’，双色水位计内水的密度为ρ1。汽包内的真实水位为h，双色水位计内的水位为h1，云母水位计的总高度为L。则存在下列关系。
由于散热的原因，云母水位计内的水温度低于汽包内，因此密度大于汽包内水的密度。因此在额定工况下，云母水位计的水位是低于汽包内的真实水位的。为了弥补这个误差，厂家规定水位计的零水位刻度线在安装时，应低于汽包的零水位线。根据厂家（长春锅炉仪表程控设备股份有限公司）设计图纸（图号AZ-372）所示，双色水位计表体的零水位应安装在汽包正常零水位线下120mm处。
我厂1号、2号机组自机组投运时起，就地双色水位计的示值就比DCS画面上差压变送器水位计的示值偏高。经过我们就地对安装设备实际安装高度的测量，发现两台锅炉的4台双色云母水位计的零水位刻度线的安装标高都不符合厂家的规定。
炉左就地双色水位计的表体零水位安装在汽包正常零水位线下170mm处，炉右就地双色水位计的表体零水位安装在汽包正常零水位线下165mm处，而不是所设计的汽包正常零水位线下120mm处，从而导致汽包就地双色水位计表体零水位的实际安装位置较设计值低45-50mm，因此会使就地双色水位计的指示较设计值偏高45-50mm左右。
通过测量分析后，在设备检修期间对两台机组的双色水位计中心线的高度进行了重新调整。调整后汽包双色水位计测量示值与实际水位相符。
二、汽包水位测量差压变送器示值偏差原因分析：
自机组投运以来，汽包差压水位计的测量结果一直存在一定的偏差。通过对水位计安装和测量方式的仔细测量和检查，得出如下结果：
（1）汽包在安装时左右侧不完全水平，左侧比右侧高出10mm，造成左右侧差压水位计的示值存在偏差。
（2）汽包4台差压式水位计的平衡容器下部参比水柱所处环境温度不完全相同，造成4台差压式水位计的测量值存在偏差。
（3）汽包水位变送器和汽包压力变送器的仪表管排污门未安装在仪表管路的最低点，不能有效排污。
（4）部分汽包压力变送器仪表管与汽包水位变送器仪表管平行敷设，共同保温。此设计存在一定的安全隐患，一条仪表管路泄露时容易引起共同保温的相邻仪表管路温度发生变化，引起测量误差。
（5）根据汽包水位测量原理为保证水位测量更加准确现需加装温度补偿测点以保证水位测量精确性，同时为保证参比水柱温度稳定需在汽包水位冷凝罐下部安装400mm水平缓冲弯，在缓冲弯后加装温度补偿测点。
（6）差压式水位测量变送器自汽包引出取样管后汽水侧已分别存在2只手动隔离阀，平衡容器后仪表一次门属多余阀门，无存在的必要性，同时还增加了系统的渗漏点，为减少渗漏点增加系统工作的稳定性需将现取压管平衡容器后汽，水侧一次门进行切除，以防止运行中出现渗漏的可能性。
通过以上分析，对汽包水位安装及测量回路的相关部分进行改造，具体措施如下：
（1）测量汽包左右侧中心线的水平偏差值，对差压水位计的量程进行检查和修正。
（2）汽包差压水位计平衡容器下部参比水柱的保温拆除，估算拆除保温后的参比水柱平均温度值，对逻辑中设置的差压水位计温度参考值进行修正。
（3）对同时保温的汽包水位和汽包压力仪表管，根据实际安装位置和管道间距，重新布设仪表管或重新敷设保温，使汽包水位仪表管和汽包压力仪表管分别走向，分别保温。
（4）切除原水位计汽侧，水侧平衡容器后一次门。
（5）在平衡容器后冷凝罐下部加焊400mm水平缓冲弯，保证表管的热变形量的同时可以让参比水柱内凝结水温度平稳。并在缓冲弯下部焊接热电偶温度测点集热块加装温度补偿用热电阻。
（6）温度测点补偿导线通过热镀锌管，包塑金属软管接入就地接线盒内。
（7）对汽包水位差压变送器和汽包压力变送器的排污管路进行修改，使排污门位于仪表管路最低点，并将原有的单排污门更换为双排污门。示意图如下，由图1所示结构改为图2所示结构：
改造完成后，汽包差压式水位计的安装方式、测量原理、保温、伴热等符合25项反措和安评要求，能够准确、可靠测量，保证机组汽包水位保护可靠投入，汽包水位自动调节系统有效运行。
改造后汽包水位测量值如下表：
从上述数据中可以看出，修正完成后的汽包雙色水位计测量准确可靠，与差压式水位计的测量结果在30mm之内。汽包水位计的各个测量值之间偏差基本都在二十五项反措规定的范围内。
三、电接点水位计存在问题及改进分析：
沧东电厂汽包电接点水位计原设计型号为：GSXY2S-30E，江苏太仓仪表厂生产，共安装30个电极，量程-350mm～+1080mm。该类型的电接点水位计电极采用铜垫密封方式，在高温高压环境下工作，很容易造成电极及垫片老化而损坏，引起密封不严而漏汽，影响汽包水位的测量。机组正式投运后，1号炉汽包电接点水位计已发生过多次漏汽，原因均为电极及垫片损坏后呲汽。
因此将电接点水位计更换为不易渗漏的新型式的电接点水位计，以减少电极渗漏的发生。选用的新型电接点水位计型号为：GJT2000-AY19，淮安淮信仪器仪表有限公司生产，共安装19个电极，量程：-500～+650mm。该类型的电接点水位计具有如下特点：
（1）高精度取样：取样水位与汽包内质量水位相同，且逼近汽包内实际水位，使主表监视与报警可信。
（2）可消除压力与环境温度影响，能适应变参数运行。
（3）压力变化响应快，水位升降时动态附加误差小。
（4）水质好，水阻高，排污周期长，可延长电极寿命。
（5）电极与测量筒之间采用机械柔性自密封，压力愈高，机械密封愈紧，且电极拆装方便。
经过一段时间的运行，自更换后未发生过因垫片密封原因造成的泄漏情况，解决了垫片密封的问题，目前只发生过一次因电极陶瓷管断裂引起的电极泄漏情况。
具体的实施方案如下：
（1）将原有电接点水位计割下，更换为新型号的电接点水位计。
（2）新电接点水位计安装完成后，重新布线，重新配置水位计显示仪表的参数。
参考文献
[1] 《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求实施细则与检查要点》中国神华能源股份有限公司国华电力分公司编制。
[2] 电力工业技术监督标准汇编（热工监督）。国家电力公司发输电运营部编制。
[3] 电力全过程技术监督2006版。中国神华能源股份有限公司国华电力分公司编制。