汽包水位丈新技术研究与运用

摘要：为解决各火电厂在落实《避免电力生产重年夜事故二十五项重点要求》时碰着的汽包水位计没法标定、丈误差年夜、启动时庇护不能准确投进等问题，研究开发了汽包内置式电极传感器、汽包内置式平衡容器、汽包外置式平衡容器、高精度取样电极传感器和低误差云母水位计等。这些新技术的成功运用，提高了汽包水位丈的切确度，使各水位计在稳态时示值误差在30mm之内，保证汽锅启动时即可投进汽包水位庇护。成功开发的可作为汽包水位基准表标定其他水位计的内置电极传感器等技术和产物的运用标志着汽包水位丈技术取得了重年夜突破。介绍这些汽包水位丈新技术非凡是内置电极传感器和内置式平衡容器的特点和运用，并提出新型汽包水位计存在的问题僧人需改良和提高的方面。
要害词：汽包水位；内置电极；内置式平衡容器；误差；事故
中图分类号：TK316文献标识码：B文章编号：1004-9649（2006）02-0000-00

0引言
随着火机电组的不竭增加，汽包水位丈误差年夜和启动时汽包水位庇护不能准确投进的问题越来越突出，尤其是秦皇岛热电厂“12•16”汽包水位低庇护拒动，造成汽锅水冷壁年夜面积爆管的重年夜装备损坏事故后，引发了国家行政主管部门的高度重视，2000年9月8日国家电力公司制定了《避免电力生产重年夜事故的二十五项重点要求》(以下简称《要求》)，其中增加了避免汽锅满、缺水等事故的重点要求，随后于2001年12月21日又针对汽包水位丈系统门发表了《国家电力公司电站汽锅汽包水位丈系统设置装备摆设、安装和使用若干划定(试行)》(以下简称《划定(试行)》)。上述文件发表以来，对提高汽锅平安运行，避免汽锅汽包满、缺水事故阐扬了重要作用。
由于《要求》和《划定（试行）》是基于原有丈技术的条件制定的，而原有汽包水位丈技术又存在较多问题，致使各电厂在落实《要求》和《划定(试行)》及平安性评价中都碰着了许多问题，持久存在的汽包丈技术方面的基本性问题依然没有解决，以致近几年仍不竭有发生汽锅满水和缺水事故的报道。本文在分析现行汽包水位丈和庇护系统存在问题的根蒂根基上，介绍研究开发的汽包内置式电极传感器、汽包内置式平衡容器、无盲区低误差双色水位计和汽包水位高精度取样电极传感器等汽包水位丈新技术及其在电厂水位丈上的运用。

1现行汽包水位丈和庇护系统存在的问题
对现行汽包水位丈和庇护系统存在的问题作了年夜现实查询拜访，收集年夜现场材料并进行了统计分析，回纳出造成难以落实《要求》和《划定（试行）》的主要缘由以下：
（1）各厂在解决汽包水位丈问题的标的目的上存在问题。各厂均以解决汽包各水位计之间的误差小于30mm为目的展开工作，而疏忽了原汽包水位丈技术存在着很年夜的丈误差，要全进程、全范围实现各水位计之间的误差小于30mm是不成能的。对汽包水位丈技术缺少较透彻的理解也是屡屡造成恶化事故的重要缘由。
（2）汽包水位丈技术落后,丈仪表设置装备摆设及庇护逻辑的设计不合理。
（3）一次仪表和仪表管路的安装方式和尺寸不准确。
（4）取样干扰未引发足够熟悉。
今朝汽包水位丈均采用间接丈法，从丈原理上是丈汽包的重力水位，从水位丈一次转换原理上为连通器原理和差压原理。在研究汽包水位计时，均认为汽包里的水为饱和水，而现实为欠饱和水。这在设计汽包水位计时不成避免地造成了丈误差。
汽包水位丈存在较多问题难以解决的主要缘由有：（1）没有可相信的基准仪表用于标定各类汽包水位计。（2）汽包水位丈技术落后，丈误差年夜，而且存在很年夜的不肯定性，其纪律较复杂，难以掌控。
2汽包水位丈新技术研究
2.1汽包水位内置式电极传感器
汽包水位丈没有一种值得相信的基准仪表，今朝采用安装在汽包内部的取样管，经由过程取样分析汽、水的电导率来标定水位计或哄骗年夜修时留在汽包内部的水痕迹线来检查汽包水位计的零点。上述2种方式很粗略且操作难度年夜。为解决这一问题，研发了汽包水位内置电极传感器并获得了国家利（利号ZL200420073417.2）。
汽包水位内置式电极丈装配主要由电极传感器和显示仪表组成（见图1）。传感器部门主要由固定支架、电极传感器及传感器的延长电缆等组成，电极传感器安装在汽包内需丈的位置，传感器的延长电缆经由过程焊接在汽包水侧和汽侧取样管上的引出箱引出，并采用固定座、密封垫或密封环、压盖等对延长电缆进行密封，经密封后的延长电缆直接引进汽包平台的接线盒内，再经接线盒内的端子与电缆相连送到控制室显示仪表上进行显示。
1—固定支架；2—电极传感器；3—传感器的延长电缆；4—水侧取样管；5—汽侧取样管；
6—显示仪表；7—电缆；8—引出箱；9—固定座；10—密封垫或密封环；11—压盖
图1汽包水位内置式电极丈装配示意
Fig1:sketchmapoftheInternalElectrodeSensorofWaterLevelofSteamDrum

汽包水位内置式电极丈装配是基于汽包内汽、水的电导率分歧，经由过程安装在汽包内多个电极传感器，并采用二次仪表识别其电导率而丈水位。电极传感器直接感应汽包内的水界面，所以取样误差很小、丈很准确，可作为汽包水位丈的基准仪表和实验仪表。
该装配安装在通辽电厂一台670t/h汽包炉上并获得了成功运用，竣事了汽包水位丈没有基准表，不能实时标定其他水位计的历史，解决了汽包水位丈中的要害技术问题。

2.2汽包内置式平衡容器
为消除情况温度及水位丈取样对差压水位计丈的误差，研发了汽包内置式平衡容器并获得了国家利（利号ZL03206523.X），如图2所示。
图2内置式平衡容器原理
Fig2thetheorymapofInternalbalancingvesselofwaterlevelofsteamdrum

变送器测得的差压值为：

------(1)
式中：L为平衡容器中参比水柱的高度；为汽包现实水位高度；为平衡容器浸泡在饱和汽中的参比水柱(饱和水)密度；g为重力加速度；为汽包内饱和汽密度；为汽包内水的密度。
从式（1）中可看出变送器测得的差压值ΔP为汽段参比水柱（饱和水）和不异高度的饱和汽静压之差，即差压变送器测得的差压值与汽包内的水是否饱和无关，现实上汽包里的水为欠饱和水，从这点上说内置式平衡容器测得的成效长短常准确的。
由公式（1）得：
-------（2）
从式（2）可看出水位丈的成效只与汽包内的饱和汽和饱和水的密度及变送器测得的差压值有关，而饱和汽和饱和水的密度是汽包压力的单值函数，是以它是今朝受干扰影响极小的差压水位计。

2.3WDP低误差水位计和GJT高精度电极传感器
联通管式水位计哄骗水位计中的水柱与汽包中的水柱在联通管处有相等的静压力，从而可用水位计中的水柱高度间接反映汽包中的水位。
如图3所示，联通器水位计的显示水柱高度Hˊ可按下式计较：
-------------(3)
式中：H为汽包现实水位高度；Hˊ为水位计的显示值；为水位计丈管内水柱的平均密度。

图3联通器水位计原理
Fig3TheschematicdiagramofConnectedVesselWaterGuage

由于水位计管内的水柱温度总是低于汽包内水的温度，是以，总是年夜于，水位计中的显示值总是低于汽包内现实水位高度，它的示值误差为：
------------(4)
由式（4）可看出，当水位计管内的水柱密度等于汽包内水的密度时，其示值误差ΔH=0。
WDP无盲区低误差双色水位计和GJT汽包水位高精度取样电极传感器均是哄骗饱和蒸汽加热水位计的水样，再经由过程蒸汽冷凝后的饱和水加热和置换水位计内的水样，使水样温度接近汽包内水的温度，消除因水样温度低酿成的丈误差，到达丈准确的目的。
此外，WDP无盲区低误差双色水位计和GJT汽包水位高精度取样电极传感器采用了怪异的工艺和结构设计，并获得了国家利：成功采用了冷凝水快速置换饱和水，削减了云母片结构和接点污染；GJT电极传感器由于采用了柔性自密封电极组件，解决了传统电极组件密封泄漏问题。年夜运用实践证实，这2种仪表不仅丈误差小，而且靠得住性高、维护小。

3汽包水位丈新技术的运用
上述几种水位计的丈误差较小，均能知足汽包水位的丈要求，是以各水位计间的误差在汽锅启、停和正常运行全进程中，在各水位计的丈范围内小于30mm。这些新水位计的泛起为解决汽包水位的丈和仪表的合理设置装备摆设及庇护逻辑的设计奠基了根蒂根基。
上述几种水位计已成功运用于国内近百台容分歧的汽包炉上，取得了理想的效果，使用完整的是通辽发电总厂4号炉。该汽锅安装了1套7点的内置电接点水位计、3台DNZ汽包内置式平衡容器、2套GJT汽包水位高精度取样电极式水位计、1台WDP无盲区低误差云母水位计，保留了1台云母水位计。机组在2005年9月1日年夜修竣事后的启动中，虽然汽包两侧的现实水位发生了年夜（108mm）的误差，但同侧水位计间的误差小于30mm。内置式平衡容器与内置电接点水位计年夜相差9.7mm，大都时间在3mm之内，GJT汽包水位高精度取样电极式水位计和WDP无盲区低误差云母水位计比内置电接点水位计高20mm左右，而保留的1台云母水位计在额定负荷时却低了115mm。其水位庇护由3台差压水位计三选中后的水位计与2台高精度取样电极式水位计进行三选二来完成。
北京京能热电股份有限公司安装了1台GJT高精度取样电极传感器和3台DYZ外置式平衡容器并将取样点从汽包内部移至汽包两头，安装工作一丝不苟，严酷依照工艺要求安装装备和仪表取样管路，使各水位计间的误差小于20mm，这说明安装将直接影响丈误差，也应引发重视。

4结语
新型汽包水位丈装配的研究开发和成功运用，从基本上解决了汽包水位计丈误差年夜的问题。内置电接点水位计的开发使汽包水位计的准确性有了判据，设置装备摆设完整而准确的汽包水位丈装配为汽包水位丈仪表的合理设置装备摆设和汽包水位庇护逻辑的设计提供了依据，真正做到汽锅正常运行中各汽包水位丈装配间的示值误差小于30mm，汽锅启动时就可准确投进汽包水位庇护。这些新技术和新产物成功解决了汽包水位丈的老迈难问题，保证了切实落实《要求》和《划定(试行)》中的有关要求，为机组的平安运行提供了保证。
虽然新型汽包水位计基本知足了汽锅平安运行要求，但仍存在许多工艺上的问题，如内置电极可维护性差，要用作丈和庇护旌旗灯号还有待于进一步改良和提高；差压式水位计转换环节多，影响丈成效的身分多等，这些问题都有待于不竭研究和改良，采用更进步前辈的丈技术来提高丈的准确性和靠得住性，使汽锅汽包水位控制和庇护做到满有把握。

参考文献：
［1］侯子良,刘吉川，侯云浩,等.汽锅汽包水位丈系统［M］.北京:中国电力出书社，2005.
HOUZi-liang,LIUJi-chuan,HOUYun-hao,etal.Thewatersurveysystemoftheboilersteamdrum.［M］Bejing:ChinaElectric