炉汽包差压式水位计测量异常分析及改进.doc

汽包差压式水位计测量分析及改进一、概况北京巴布科克-威尔科克斯有限公司制造的B&W 1025/1&44M塑锅炉，为亚临界参数、一次中间再热、 单汽包|'|然循坏水管式煤粉炉其额定蒸发量为936. 5t/h,绘人连续出力1004t/h;饱和蒸汽额定压力为 19.53MPa,最大连续出力时为20.5MPa;过热蒸汽额定压力为18. 34MPa,最大连续出力时为18. 44MPa锅炉共安装冇6台水位计，在汽包的炉后左、右侧各安装2台单室平衡容器差压式水位计、一台云母水 位计;左侧差压式水位计一台用于满水测量，一台用于正常水位测量;右侧差压式水位计两台均用于正常水 位测量炉后两侧相邻的2个汽（水）侧取样孔中心距均为17.2m,而每侧的2个汽（水）侧取样孔中心距均 为380mm;汽包上所有水位计的汽侧连通管与水侧连通管分别距汽包中心线为335mm,且汽包的止常水位线 （零水位线）与汽包儿何中心线重合二、巴-威公司原设计平衡容器剖析1. 结构特点巴威公司原设计的平衡容器结构如图1A、B为两个等径的三通接头（320-20塑）1、2为汽侧连通管（D28X4,长分别为252、510）,3为冷凝筒（D133X16、高240）, 4为水侧连通管（D28X4,长为482）, 5为垂直连通管（DZ8X4,长为482）。

不难看出，它与我国目前测量汽包水位所使用的单室平衡容器在结构上存在着差异汽侧连通管与水侧连通管 之间有一根垂立连通管与二者相连，它与水侧连通管的交点位于水侧连通管的水平段上（水侧三通接头B）, 而与汽侧连通管的交点（汽侧三通接头A）低于汽侧连通管的水平段（距汽包中心线130mm）其技术特性为： 正常水位时平衡容器输出差压Ap«=4. 23kPa,平衡容器输出故大差压△%f6. 35kPa2. 问题及原因分析当汽包水位在汽侧三通接头A以下变化时，平衡容器输出的差压值与汽包水位成线性关系，这与一般 的单•室平衡容器测量汽包水位的原理相同而当汽包水位上升并淹没汽侧三通接头A时，汽侧连通管内的 饱和蒸汽至凝筒的管路上就不是连续的饱和蒸汽，而是由垂直连通管内的饱和水将汽侧连通管中的饱和蒸 汽分为两段，-•段与汽包相连，另一段与冷凝筒相连由于汽侧连通管内形成水封，靠近冷凝筒侧的汽压 随温度的降低而下降，平衡容器冷凝筒内液面上所受的压力小于汽包压力（额定值19. 53MPa）,且形成水封 的时间愈长，冷凝筒液面上所受的压力相对原來愈小，这时汽包压力作用于单室平衡容器正、负压侧的压 力值不相等，即正压侧小于负压侧。

因此，单室平衡容器输岀的差圧值就不仅仅是正、负压侧的静差压值, 而且还增加了汽侧连通管内形成水封时汽包压力作用于正、负压侧的差值由于汽包压力值和对较人，所以该差值（绝对值）远远大于单室 平衡容器的静差压值（定性分析）如果将一台差压变送器（按使用要求校验好，量程为0〜6. 35kPa）接至平 衡容器，将差压变送辭正侧接平衡容器的水侧，负侧接平衡容器的负压侧，再将差压变送器的零点进行金 程负迁移，在差压变送器正常投入、锅炉汽包用力升至额定、而汽包水位上升至汽侧三通接头A时，差压 变送器所受的差压值己经超过其量程卜-限（OkPa）,其输出的电信号就会以一定的速度沿"高水位〃的方向" 飞升”3. 原设计平衡容器的工作原理由以上分析得知，当汽包水位指示异常时，汽包实际水位线正好为原设计的高水位保护动作值（130m m）o只要汽包实际水位高于130mm-指示值就出现异常，以一定的速度向其测量上限（+335mm）〃 E升"，且水 位与时间的函数为连续函数若高水位保护的动作值在卜130mm~+335mm范围内，汽包水位保护必然动作 因此,原设计平衡容器的测量范围应为-130mnr+335mmc三、改进方案1・改进原因高水位为+100mm,戢低水位为-lOOmnu不难看出，巴-威公司的平衡容器设计是正确的，而原高水位保 护动作值+300mm没冇实际意义。

要想使汽包水位的保护设定值+300nini有实际意义，有必要对原有平衡容器2.改进方案为避免汽包水位升至一定高度时汽侧水位天通管内形成水封，以至在测量中发生"飞升"现彖，需将原 平衡容器中的乖玄连通管去掉，使汽侧连通管与水侧连通管完全隔离;平衡容器应乖直安装且与汽包的距离 为450mm,如图2所示或者，便乖直连通管垂直且相交于汽侧连通管，交点位于汽侧连通管的水平段上, 使得汽侧连大管向上、向汽包方向倾斜，水侧连通管向下、汽包方向倾斜，斜度至少为1:100,如图3所示图2平衡容器改进方案一朗3平衡容器改进方案二四、结束语改进后的平衡容器在测屋汽包水位时，只冇汽包水位的测量值等于爲水位保护的动作值时，高水位保护 才能动作由此可见，改进前、后的平衡容器在测量汽包水位时，其效果是不同的，各有特点可见，巴—威公司原设计的平衡容器结构新颖，它不但能测量汽包水位，而fl还冇种特殊的功能，既汽包水位的” 机械”保护，在应用上具冇独特的内涵炉汽包差压式水位计测量异常分析及改进蒙达发电有限责任公司（内蒙占达拉特014300）摘 要：通过对北京巴一威公司设计的单室平衡容器在测量汽包水位时出现 界常现象的原因分析，阐明了该单室平衡容器在结构及性能上与我国口前使用的 单室平衡容器的差异，指岀原设计平衡容器的使用范围，并提出了改进方案。

关键词：平衡容器差异分析使用范围改进锅炉由北京巴布科克一威尔科克斯有限公司制造，为B&W 1025 / 18. 44M 型亚临界参数、一次中间再热、单汽包自然循环水管式煤粉炉其额定蒸发量为 936.5t/h,最大连续出力1004t/h；饱和蒸汽额定压力为19・53MPa,最大连续出 力20. 5MPa；过热蒸汽额定压力为18. 34MPa,最大连续出力18. 44MPa«每台锅炉汽包两侧安装2台就地云母水位计、2台电接点水位计、4台平衡 容器差压式水位计，共安装8台水位计具休是，在汽包的炉后A侧安装1台单 室和1台双室（蒸汽罩补偿式）平衡容器差压式水位计；汽包的炉后B侧安装有2 台单室平衡容器差压式水位计；而汽包的炉前A、B两侧各安装1台就地云母水 位计和1台电接点水位计，它们分布于汽包的炉前、炉后两侧，且前后、左右对 称其中炉前、炉后两侧相邻的2个内汽（水）侧取样孔中心距均为17. 2m,而A 侧或B侧的2个汽（水）侧取样孔中心距均为380mm；汽包上所有水位计的汽侧连 通管与水侧连通管分别距汽包中心线为335mm,且汽包的正常水位线（零水位线） 与汽包几何中心线重合3台单室平衡容器经变送器输出的4〜20mA差压值信号, 以及汽包压力变送器（0〜40MPa）输出的4〜20niA压力信号进入分散控制系统 infi90控制柜相应的通道中，经过汽包压力自动校正后，水位信号显示于CRT 屏幕或小型记录仪。

而双室平衡容器输出的差压值（△ Po = 2. 91kPa, A pmax = 5. 88kPa）则直接通过仪表管路显示于“机械差压式水位计”中就地云母水位计、 电接点水位计通过远传装置将水位信号显示于控制室内1问题的提出锅炉汽包水位测量是火电厂中重要性较高、难度较大的测量项目，能否实现 汽包水位的正确测量，直接影响着锅炉的安全稳定运行差压式汽包水位测量装 置廿前被广泛应用于高、中、低压锅炉的汽包水位测量中蒙达公司1〜4号机组门投产以来，汽包就地云母水位计、电接点水位计、 机械差压式水位计都能可靠地监测汽包水位，而单室平衡容器差压式水位计的可 靠性、准确性较差，严重地影响着机组的安全运行，曾多次发生过“汽包水位高, 炉MFT动作，汽温低机组解列”的事故（如1999-03-11, 10： 03）主要表现在: 当汽包水位上升至一定数值（约130mm）时，汽包水位的指示值便以一定的速度向其测量上限（+335mm） “飞升”，因而导致高水位保护动作由于单室平衡容器差 压式水位计始终存在着这种异常现象，且汽包水位保护的信号取自该3台单室平 衡容器，机组的安全、稳定运行必然受到威胁，所以解决上述问题势在必行。

2原因分析2.1测量原理2. 1. 1水位一差压转换原理差压式汽包水位测量装置主要由水位一差压转换容器（平衡容器）、压力信号 表管及差压计3部分组成其工作原理是将水位的高、低信号转换为差压信号实 现测量平衡容器是测量装置的感受部件，分为单室与双室两种以单室平容衡 器的工作原理为例来说明其工作原理，如图1所示图1水位建压转换除理由于汽包内的饱和蒸汽在冷凝筒内不断散热凝结，筒内液面总是保持恒定， 所以正压管内的水柱高度是恒定的负压管的水柱高度则随汽包水位的变化而变 化这时，差压可按以下公式计算：“ =A 一 P-=吨宀一H一（h — H式中 h.,t——汽包重力水位；p i——冷凝筒中水的密度；p'、p"—汽包压力卜'饱和水、汽的密度； g—重力加速度当h、p‘、、-为定值时，由正、负压引入口得到的差压信号与汽 包水位的变化成线性关系：水位愈高，差压值愈小；水位愈低，差压值愈大2. 1.2汽包压力对汽包水位测量的影响由于p'、p"的变化影响水位测量结果，而P'、P 〃与汽包压力有函数 关系，因此汽包压力的变化也将影响差压式水位计的测量结果由水蒸汽状态图 （或表）得知，（Pl—p〃）、（p7 — ）与汽包压力P有近似的线性关系。

2.1.3单室平衡容器的压力校正用f 1 （p） . f2（p）分别表示（P -P " （P 7 — P"）与汽包压力p的关系 由（1）式可知，为使水位计准确指示岀汽包水位，汽包水位压力自动校正系统方 框图应如图2所示图2汽包水位压力自动校正系炕方椎图2.2巴一威公司原设计平衡容器剖析2. 2. 1结构特点巴一威公司原设计的平衡容器结构如图3oA、B为两个等径的三通接头（320-20型）1、2为汽侧连通管（D28X4,长 分别为252、510）, 3为冷凝筒（D133X16、高240）, 4为水侧连通管（D28X4, 长为482）, 5为垂直连通管（D28X4,长为430）不难看出，它与我国口前测量 汽包水位所使用的单室平衡容器在结构上存在着差异450 「400-650图3平衡容器的结构汽侧连通管与水侧连通管之间有一根垂直连通管与二者相连，它与水侧连通 管的交点位于水侧连通管的水平段上（水侧三通接头B）,而与汽侧连通管的交点 （汽侧三通接头A）低于汽侧连通管的水平段（距汽包中心线130mm）其技术特性 为：正常水位时平衡容器输出差压厶p＜）=4. 23kPa,平衡容器输出最大差压Ap吨 =6. 35kPa« 2.2.2原因分析当汽包水位在汽侧三通接头A以下变化时，平衡容器输出的差压值与汽包水 位成线性关系，这与一般的单室平衡容器测量汽包水位的原理相同。

而当汽包水 位上升并淹没汽侧三通接头A时，汽侧连通管内的饱和蒸汽至凝筒的管路上就不 是连续的饱和蒸汽，而是由垂直连通管内的饱和水将汽侧连通管中的饱和蒸汽分 为两段，一段与汽包相连，另一段与冷凝筒相连由于汽侧连通管内形成水封， 靠近冷凝筒侧的汽压随温度的降低而下降，平衡容器冷凝筒内液面上所受的压力 小于汽包压力（额定19.53MPQ，且形成水封的吋间愈长，冷凝筒液面上所受的 压力相对原來愈小，这吋汽包压力作用于单室平衡容器正、负压侧的压力值不相 等，即正压侧小于负压侧因此，单室平衡容器输出的差压值就不仅仅是止、负 压侧的静差压值，而且还增加了汽侧连通管内形成水封时汽包压力作用于正、负 压侧的差值由于汽包压力值和对较大，所以该差值（绝对值）远远大于单室平衡 容器的静差压值（定性分析）如果将一台差压变送器（按使用要求校验好，量程 为0〜6. 35kPa）。