减少锅炉汽包水位计测量偏差的研究.doc

减少锅炉汽包水位计测量偏差的研究Study of Reduction Drum Level Measurement Bias蒋雄杰杨桦崔巍宋振明（嘉兴发电有限责任公司浙江嘉兴314201）摘 要：通过对影响汽包水位信号的因索进行分析,并在此基础上进行尝试改造,取得了较为明显的效果关键词：水位偏差彩响因索研究0引言汽包水位的准确测量对锅炉的安全运行极为重要，维持汽包水位在一定范围内是保证锅炉和汽 轮机安全运行的必要条件因此，汽包水位测量仪衣的应用是保证锅炉稳定安全运行的重要环节般情况下，汽包水位测量显示值偏差在30mm以内是可以接受的，但是汽包水位测量对象十 分复杂，山于汽包压力、外界环境等条件变化时会造成远远超过上述要求的偏差，所以长期以來， 如何提高汽包水位测量的准确性一直是困扰我们的一个难点1汽包水位测量系统的配置及运行维护我公司运行维护的2台300MW、4台600MW机组的锅炉均属于汽包炉，按照锅炉汽包水位测 屋系统的配置必须采用两种或以上工作原理共存的配置方式原则，每台炉均配置两套双色水位计， 两套电接点水位计，和三套差压式水位计其中三套差压式水位计信号通过独立配置的三个汽包压 力进行修止后参与水位自动调节和MFT主保护，而双色水位计和电接点水位计用于汽包水位校对和 就地监视，并通过工业电视引入集控室实现远方监视，作为汽包水位的后备显示仪表。

为了提高差压式汽包水位测彊系统的可靠性，锅炉汽包水位控制取自3个独立的差压变送器进 行汽包压力修止及逻辑判断后的信号构成三兀余测量系统的每套差压式汽包水位测量系统均采用 独立的测量孔、单室平衡容器、取样管路、独立的差压变送器（及对应的压力变送器）、独立的输 入/输出模件、独立的水位计算和修止冋路引入分散控制系统（DCS）的冗余控制器锅炉汽包 水位控制和保护分别设置了独立控制器，一冃在水位控制的控制器中计算出的水位超过保护定值， 则通过硬接线送到水位保护的控制器中，进行逻辑处理考虑到电接点水位计工作的可靠性不够，我公司电接点水位计信号不参与保护我公司汽包水位测量系统的维护主要包括以下内容：（1） 利用停炉机会根据汽包内水痕迹核对水位计的"零位”；（2） 锅炉启动前后对水位测量容器进行水平衡校验，确保安装位置合格；（3） 锅炉止常运行中定期核对各个汽包水位测量装置间的示值偏差，当偏差超过30mm时应尽 快找出原因，进行消除；（4） 机纽启动过程中进行汽包水位实际传动试验；（5） 锅炉启动升压到一定压力进行变送器排污6） 设置水位变送器校验、安装质量监督点，确保一次原件可靠准确；2汽包水位测量系统存在的问题投产以來，锅炉三套差压式水位计主要存在的缺陷是：测量不稳定，运行中汽包左右侧差压水 位的测量偏差较大。

通过分析，我们认为造成差压式水位计测量偏差的原因主要有以下儿点：（1） 单室平衡容器安装的影响：通过冷、热态拉水平衡调整可解决；（2） 燃烧工况不够理想产生的影响：通过调整燃烧，消除火焰偏差解决：（3） 测最系统的轻微泄漏、变送器的漂移、管路滞留空气等亦会产生很大附加差压：（4） 影响取室平衡容器参比水柱平均温度的因索很多，压力与环境温度准确修正技术难度大, 当设定参数与实际不符吋，修正误差较大，止负压管路稍有温差即产生无法估算的附加差 压；虽然《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中规定，汽包水位计以差压式（带压力修 正冋路）水位计为基准，但一旦三套水位计Z间产生较大偏差吋，很难诊断出哪个水位测量更为准 确将差压水位计人为“升格”成基准表，是以压力与环境温度修止能达到理想化程度的纯理论为前提 的，会使运行人员陷入“差压水位计显示可靠”的误区，不利于事故水位诊断3理论依据我公司的差压式水位计全部采用了驻室平衡容器的汽包水位测量系统，其结构如下图：单室平衡容器的汽包水位测量系统的测量原理根据上图i盯知：设差斥信号为AP，则有AP = P+ - P_ = L（pa -ps）g- H（pu, - ps）g （式1）若有H=H0+AH, Ho为零水位，则上式可以写成= Ho （式2 ）（几-0）g式中：ps 饱和蒸汽密度；pw——饱和水密度；pa 参比水柱的密度;山式2可见，汽包水位与差压AP之间不仅不是单变量函数关系，更不是一个线性函数关系。

除了与AP有关外，也与门、几.、几有关，而门、只八 几与汽包压力和环境温度有关，P,、 是汽包压力的函数，也就是在汽包压力一定的情况下,其数值也一定,目前通过汽包压力变送器 测彊的汽包压力信号可以很好解决汽包压力带來的彩响，山于参比水柱pa的变化引起汽包水位测彊 的变化才是我们研究的重点我们用红外线测温枪对平衡容器和参比水柱进行温度测量，发现从平衡容器到参比水柱，凝结 水温度大致上是呈抛物线的形状下降，只不过下降的幅度有所差别而己下图为我公司二期汽包水位的计算逻辑图：（为了保证在将汽包压力与密度差关系线性拟合时有 足够的精度，采用分段线性拟合）一期则利用「ME中软件功能块BG.KH对汽包水位差压测量信号进行修止我们公司维护的6台机组参比水柱的温度补偿为恒定50C,通过计算可以得出一个参比水柱平 均温度对水位测量的影响表:温度（C）506080100120造成偏差（mm）06.229.46089山衣可知，参比水柱的密度对造成水位测量的偏差和影响是不可忽略的实际上山于受饱和蒸 汽凝结水加热影响，参比水柱温度是高于环境温度的，汽包压力越高，饱和蒸汽凝结水温度越高， 参比水柱平均温度越高4现状调查为了找到水位计偏差大的原因，我们专门成立了 QC小组，利用PDCA开展工作，以下几点是 我们对此进行的分析调查：1. 基于理论分析，我们对参比水柱的温度梯度在不同的环境温度条件和相同负荷（600MW）下进行了测量，数据如下表：表―-测量位置测量温度测量位置测量温度冷凝器中心300C冷凝器出I I+40 cm13C冷凝器出口261 C冷凝器出口+60 cm13aC冷凝器岀口+20 cm45 C冷凝器岀口+80 cm13C环境温度4 C平均温度69C农二测量位置测呆温度测呆位置测用温度冷凝器中心315C冷凝器出口+40 cm40 C冷凝器出口275C冷凝器出口+60 cm40 C冷凝器岀口+20 cm75C冷凝器出口+80 cm40 C环境温度30C平均温度94 C可以看出在不同环境温度和相同的机组负荷，单室平衡容器冷凝器的竖直管段（参比水柱）温 度差异非滋大，并口温度的排布为非线性。

测量的方法采用红外线测温枪手动测量三次，収平均获 得）从表中粗略可以看出，参比水柱的平均温度随着环境温度变化1伯变化，但都高于环境温度60C 左右采用50C恒定补偿大概有30mm左右的水位差值2. 对照单室平衡容器的安装要求进行检查：（1） 汽水分离器止、负取压管上应加装高床截止阀（截止阀应横装，口阀杆水平，手轮应操作 方便）2） 汽侧収样管应轻微向上倾斜，水侧取样管应轻微向下倾斜，倾斜度不小于100 : 13） 单室平衡容器安装后应处于水平位置4） 汽水取样管、截止阀应保温，单室平衡容器外部不准保温3. 检杳平衡容器到水位变送器的引压管，发现平衡容器与水位变送器安装的物理位置高度一-般 都相差在10米左右，以五号机组为例：设计安装吋平衡容器安装在70米，血水位变送器安装在 60米层，高度落差接近10米水平管段只有短短的2米左右，并且水平管铺设在两者引压管的中 部，对于几有影响4. 汽包水位两侧差压计的测量偏差小于30亳米是锅炉二十五项反措的要求运行人员在 测量偏差超出范围后会填写缺陷工单，因此我们调查了 2005年1月到2006年4月二期四台机纽的 缺陷发生情况，见下表：表三序号工单号时间机组缺陷内容11084462005-1-744号炉汽包水位4LT0903-COM偏差大21086822005-1-1444炉汽包水位一测点偏差比较大（4LT0903）31089162005-1-2244号炉汽包水位两两偏差大于30 mm41091332005-1-3044号炉汽包水位变送器4LT0903与另两点偏差大（负 荷600MW时）有100mm偏差。

51099582005-2-2444号炉汽包水位（差压式）CRT上显示两两偏差较大61101822005-3-244炉汽包水位变送器（4LT0903）偏差大71103722005-3-655号炉汽包水位5LT0901与另两点偏差大81109532005-3-1855号炉汽包水位5LT0901测量不准，与另两点偏差大91121212005-4-2444号炉汽包水位（4LT0903）偏差大101153332005-7-644汽包水位测点第一点（4LT0903）偏差较大111166802005-8-23汽包水位3LT0903与另两个水位变送器偏差大121167062005-8-255号炉水位变送器（5LT0901）偏差大131186612005-9-1333号炉汽包A侧水位测点3AL01偏差大141194322005-10-333号炉汽包水位3AL01-K346偏差大（偏差达130mm）152096102006-1-355号炉汽包水位变送器5LT0901偏差大162097542006-1-666号炉汽包水位第一点6LT0901与就地显示的偏差大172119892006-2-1566号炉汽包水位第一点（6LT0901 ）与其他两点偏差 大（尤其是髙负荷吋）182120052006-2-1666号炉汽包水位变送器6LT0901高负荷下偏差大。

192125632006-2-2533号炉汽包水位A侧显示偏低（偏低达100mm）202145742006-3-2455号炉汽包水位变送器三点偏差大212147672006-3-265#5炉汽包水位两两偏差大222147912006-3-2755号炉汽包水位变送器5LT0901偏差大（负荷高吋）232147912006-3-2755号炉汽包水位变送器5LT0901偏差大（负荷高时）通过总结发现汽包水位偏差大或者故障多发的时间基本上都在冬季和夏季，而在春季和秋季气 温相对适中的季节里发生率却很低汽包水位差压计测量偏差大易出现在环境温度极端的季节，环 境温度的变化直接影响了水位测量5原因分析根据我们多次检修的经验，并加以理论分析，我们认为，汽包水位两侧测量产生偏差主要有以 下儿个原因：1、 平衡容器引压管温度分布不均匀，为非线性分布（指数分布），与实际采用的恒定温度（50C ） 补偿有一定的偏差；2、 容器冷凝器高压侧引岀管的水平管段过短，不利于后部竖直管段的温度接近室温，即不利于 竖直管段中水的稳定；3、 为了防止仪表管冬季结冻，因此在仪表管上加装了伴热带，我公司铺设的伴热带采用了自控 温伴热带,-般温度稳定在80C,山于。