锅炉“虚假水位”判断及处理
锅炉“虚假水位”判断及处理一、汽包水位基本知识介绍1、汽包水位过高、过低的危害汽包水位过高，使汽包蒸汽空间高低减小，汽水分离效果下降，将会引起蒸汽带水，使蒸汽品质恶化，蒸汽含盐量提高，以致在过热器关内产生盐垢沉积，使管子过热，金属强度降低而发生爆管。水位严重过高时，蒸汽大量带水，过热汽温度急剧下降，蒸汽管道、汽轮机等金属温度发生剧变，产生严重的热应力和热变形，甚至发生水冲击造成设备损坏。汽包水位过低，致使下降管进口带汽，循环流动压头降低，严重时会引起水循环的破坏，使水冷壁管超温过热。严重缺水时，还可能造成汽包干锅水冷壁管烧损等严重事故。2、汽包水位计运行方式汽包水位计以DCS差压式水位计为基准，同时参照电接点和就地水位计，在锅炉启动和正常运行中，对汽包水位计进行零位校验，当各水位计偏差大于30mm时应立即查明原因予以消除。3、汽包水位计高低水位保护锅炉汽包水位保护的停退必须严格执行审批手续，锅炉汽包水位高低保护柴永独立测量的三取二的逻辑判断方式，当有一点因某种原因须退出运行时，应自动转为二取一的逻辑判断方式，当有二点因某种原因须退出运行时，应自动转为一取一的逻辑判断方式，应制定相应的安全运行措施，限期都是8小时。如逾期不能恢复，应立即停止锅炉运行。分享锅炉知识，关注微信公众号锅炉圈，汽包水位保护在锅炉启动前应进行实际传动校验，禁止用信号短接方法进行模拟传动代替。4、汽包水位正常监视汽包各水位计必须指示正确，汽包双色水位计清晰，汽包水位高低报警应可靠，并按要求进行汽包水位高低报警试验，正常情况应依靠自动装置来实现汽包水位的自动控制。给水自动投入，水位自动设定值要设定在“0”，并经常监视汽包水位各表计的的指示，当汽包水位超过+120mm或-170mm急剧变化时，应及时改为手动调整，防止发生缺满水事故。增减负荷时要注意防止由于主汽压力和蒸汽流量的较大变化而造成汽包水位的大幅变化。5、影响汽包水位变化的主要因素有：（1）外网负荷变化（2）锅炉燃烧工况变化（3）煤质发生变化或燃烧不稳（4）给煤机断煤（5）给水自动失灵（6）锅炉受热面泄漏（7）锅炉排污（9）锅炉安全阀动作二、造成虚假水位的原因：“虚假水位”是汽包内某一瞬间过程的真实水位，虚假不是水位虚假，而是表示这一瞬间的水位和后来的水位变化相反。当工质状态发生改变时，即使能保持物质平衡，水位仍可能发生变化。这种水位变化不是因汽包内存水量的变化造成的，而是由于汽包压力变动引起工质密度、饱和温度等状态的改变，使得炉水比容和水容积中汽泡数量发生变化，造成汽包水体积膨胀或收缩，从而引起水位变化，这种水位变化是暂时的，并非最终结果，一般称之为“虚假水位”。汽包水位变化不是由于给水量和蒸发量之间物料平衡关系破坏，而是由于汽包压力或燃烧工况突变引起工质密度、饱和温度等状态的改变，使水容积中汽泡数量发生变化，汽包水体积膨胀或收缩，造成汽包水位暂时升高或下降的现象，称为“虚假水位”。接着，由于不平衡的原因，会向相反方向变化，当调整给水量或燃料量后，水位会保持平稳正常。（1）机组负荷机组负荷的变化意味着蒸汽流量的变化，所以在其他条件不变的情况下，负荷增加，汽包水位将下降；反之水位将上升。当机组负荷突然增加时，水位变化是先升后降，这是因为负荷突然增加时，一方面造成汽包压力快速下降，汽包水体积膨胀；另一方面会使工质饱和温度相应降低，锅水温度高于新压力下的饱和温度而产生附加蒸发量，释放锅炉蓄热，使汽包内水中的汽泡数量大大增加，体积膨胀，促使水位暂时迅速上升，形成虚假水位、但最终由于蒸汽流量突然增加，而给水流量来不及增加，锅炉蓄热释放后，水位就随之下降。同理，当机组负荷突然下降时，水位变化是先降后升。（2）燃烧工况在其它条件不变的情况下，燃烧加强时，水位先升后降；燃烧减弱时，水位先降后升。这是由于燃烧工况的改变使炉内换热量改变，引起工质状态发生变化的缘故。（3）锅炉安全阀起坐与回坐当安全阀起坐后，汽包压力下降相应饱和温度也降低，使汽包内水中的汽泡数量大大增加体积膨胀，促使水位暂时迅速上升，形成虚假水位、但最终由于蒸汽流量突然增加，而给水流量来不及增加，锅炉蓄热释放后，水位就随之下降。当安全阀回坐时，汽包压力升高相应饱和温度也升高，使汽包内水中的汽泡数量迅速减少体积收缩，促使水位暂时迅速降低，形成虚假水位、但最终由于蒸汽流量突然减少，而给水流量来不及减小，水位就随之升高。造成安全阀起坐的原因：外因：例如外网甩负荷，汽机减负荷速度过快、调门自关闭等。内因：例如锅炉加负荷过快未及时调整等。（4）蒸汽管道爆破、开启向空排汽都能造成“虚假水位”，另外还有一种特殊现象“汽水共腾”产生虚假的高水位。三、如何正确判断和处理虚假水位通过以上说明造成虚假水位的根本原因外界引起主汽压力的变化和炉内热负荷的变化。锅炉燃烧率增加、主蒸汽流量增加（汽机调门开大、外网负荷突增、锅炉安全门动作），汽包压力下降等引起虚假高水位。锅炉燃烧率减少、主蒸汽流量减少（汽机汽调门关小、锅炉安全门回座、外网负荷突降）、汽包压力上升等引起虚假低水位。（1）利用历史数据库，掌握各负荷段、各压力段主蒸汽流量、给水流量数值，积累自己的经验。（2）熟悉设备热性，掌握锅炉各给水调节阀不同开度下，给水流量的变化量。（3）掌握锅炉的燃烧特性，分清虚假水位是内因造成的还是外因造成的，因燃烧造成的虚假水位应及时调整燃烧，大容量的锅炉热惯性很大，因此控制增减燃料速度要缓慢，必要时及时投入其他燃料稳定燃烧。针对2月2日的水位事故现象可以发现，工艺余料炉甲烷氢跳闸引发锅炉“虚假水位”，水位下降、主汽流量下降。此时，我们为了稳定燃烧应及时投乙烯焦油枪，加大其他燃料的投运，避免降低燃烧使“虚假水位”更严重。大家可以发现水位事故多数是“虚假水位”造成的，但是调整不当也是造成水位事故的原因，要强调如果“虚假水位”判断失误，只会加剧水位变化，有可能触发锅炉MFT或者SIS保护动作。（4）如果是主汽调门自关造成汽包压力突然升高产生的虚假水位-瞬间水位下降，应做好锅炉满水的操作准备，根据压力变化情况开启锅炉侧对空排气门，调整对空排气汽阀二次门调节锅炉压力，防止锅炉安全阀起坐。如果是主汽调门自开造成汽包压力降低的虚假水位-瞬间水位升高，应做好锅炉缺水的操作准备。（5）如甩负荷造成安全阀起，应调整燃烧或者开空排气汽阀，降低主汽压力让安全阀尽快回坐。安全阀起坐时的虚假水位-水位迅速升高，安全阀回坐时的虚假水位-水位快速降低，因此要防止高低水位保护动作。（甩负荷造成的虚假水位最复杂，压力升高-水位降低，安全阀动作-水位升高，调整方法不同产生的“虚假水位”也不相同，一是降低热负荷-水位下降，安全阀回坐-水位降低。二是如果可能迅速带负荷-水位升高，安全阀回坐-水位下降。反反复复）。要根据现场情况和采取的手段，明确水位变化趋势，预先干预确保水位在相对的范围变化。（6）当虚假水位达到MFT动作值时，保护应动作，否则手动MFT，保护动作后按紧急停炉处理。（7）锅炉水位控制应根据锅炉特定燃烧状态下，锅炉给水量调整应根据锅炉主汽流量粗调，并根据汽包水位的变化幅度进行修正。待水位回头后，应根据主汽流量进行调整。（次条不符合安全阀动作的情况）（8）在手控调节给水量时，给水量不宜猛增或猛减：手动调节给水量的准确性较差，故要求均匀缓慢调节，而不宜猛增或猛减地大幅度调节。主要因为：大幅度调节给水量时，可能会引起汽包水位的反复波动；给水量变动过大，将会引起省煤器管壁温度反复变化，使管壁金属产生交变应力，时间长久之后，会导致省煤器焊口开裂。四、关于水位控制的相关规定由于汽包水位对蒸汽锅炉安全的重要影响，世界各国的锅炉监察规程对于汽包水位控制都有相应规定，其中包括水位监视、水位控制和水位保护3个方面。我国电力工业锅炉压力容器监察规程、蒸汽锅炉安全技术监察规程、固定式锅炉建造规程、电力行业标准锅炉运行导则和防止电力生产重大事故的25项重点要求等文件对这方面的规定主要有：1、运行中锅炉至少配置2台彼此独立的就地水位表和2台远传水位计，当就地水位表故障退出，有2台远传水位计可靠工作时，锅炉可允许短时间继续运行；2、远传水位表显示必须定期以直读式水位表的显示为准加以比较，以便及时发现问题，但玻璃、云母、牛眼、电极、磁性翻板等就地水位表的水柱，因其温度低于饱和温度，不能完全代表汽包真实重力水位，差值是水柱温度、水柱高度与汽包压力的函数，因此需要先明确校验点，确定修正值后才能指导常规的水位计校对工作；3、锅炉点火前汽包水位宜控制在最低水位，以备汽水膨胀时水位上升，减少蒸汽带水并减少热损失；4、锅炉高、低水位保护装置的投入是锅炉启动的必备条件；5、水位保护动作值由制造商提供，但必须在可测量、可监视范围之内，汽包水位低于水位表可见水位时，最安全的方法是紧急停炉处理；6、为确保保护装置正确动作，锅炉点火前必须对锅炉水位计进行确认；7、为保证水位指示正确，不出现虚假水位，水位表计汽水连接管的走向及管径须符合要求，并确保在水位表计进行冲洗时不互相干扰。 8 / 8
