防止锅炉汽包满水和缺水事故(张秋生)(2)

1、 八、防止锅炉汽包满水和缺水事故八、防止锅炉汽包满水和缺水事故防止锅炉汽包满水和缺水事故 这次国华电力公司在原国家电力公司颁发的这次国华电力公司在原国家电力公司颁发的防止电防止电力生产重大事故的二十五项重点要求力生产重大事故的二十五项重点要求的基础上，组织西的基础上，组织西安热工院专家，结合国华公司的实际情况及各电厂近年来安热工院专家，结合国华公司的实际情况及各电厂近年来生产运行中集中出现和暴露的重大安全性问题，修编制定生产运行中集中出现和暴露的重大安全性问题，修编制定适合国华公司的适合国华公司的2525项反措重点要求。于近期正式出台。项反措重点要求。于近期正式出台。 这本新的这本新的防止电力

2、生产事故重点要求防止电力生产事故重点要求具有更强的具有更强的可操作性和实际工作的指导意义，修编后的可操作性和实际工作的指导意义，修编后的2525项反措更加项反措更加适应国华电力的生产实际、具有更好的可操作性和技术先适应国华电力的生产实际、具有更好的可操作性和技术先进性。进性。防止锅炉汽包满水和缺水事故 一、前言一、前言二、二、防止锅炉汽包满水和缺水事故防止锅炉汽包满水和缺水事故条文解读条文解读三、在超临界直流炉上的拓展应用三、在超临界直流炉上的拓展应用四、宁海汽包水位偏差治理效果四、宁海汽包水位偏差治理效果五、五、防止锅炉汽包满水和缺水事故防止锅炉汽包满水和缺水事故练习题练习题 防止锅炉汽包满

3、水和缺水事故 一、前言一、前言20002000年年9 9月月2828日日原国家电力公司在原能源部原国家电力公司在原能源部防止电力生产重大防止电力生产重大事故的二十项重点要求事故的二十项重点要求（简称二十项反措）的基础上，制订（简称二十项反措）的基础上，制订了了防止电力生产重大事故的二十五项重点要求防止电力生产重大事故的二十五项重点要求 ( (以下简称以下简称二十五项反措二十五项反措) ) ，并以国电发，并以国电发20005892000589号文予以颁发，号文予以颁发，二十五项反措二十五项反措增加了防止锅炉满水和缺水等事故的重点要增加了防止锅炉满水和缺水等事故的重点要求。求。20012001年年

4、1212月月2020日日，又以国电发（，又以国电发（20012001）9595号文件下发了号文件下发了“关于关于印发印发国家电力公司电站锅炉汽包水位测量系统配置、安装和国家电力公司电站锅炉汽包水位测量系统配置、安装和使用若干规定使用若干规定 的通知的通知” ” ( (以下简称以下简称规定规定( (试行试行) ) )，两个文件对提高锅炉运行安全性，防止锅炉汽包满、缺水事故两个文件对提高锅炉运行安全性，防止锅炉汽包满、缺水事故发挥了重要作用。发挥了重要作用。20042004年年1010月月2020日日随着汽包水位测量技术的发展，随着汽包水位测量技术的发展，“电力行业热电力行业热工自动化标准化技术委

5、员会工自动化标准化技术委员会” ” 颁布了颁布了火力发电厂锅炉汽包水火力发电厂锅炉汽包水位测量系统技术规定位测量系统技术规定（简称（简称技术规定技术规定）。）。防止锅炉汽包满水和缺水事故 “国华电力国华电力600MW亚临界锅炉汽包水位偏差亚临界锅炉汽包水位偏差”作为作为国华公司管控的重大隐患治理项目于国华公司管控的重大隐患治理项目于2007-2009三年的三年的时间进行攻关治理。时间进行攻关治理。在此期间与编写上述标准和规程的专家进行了充分在此期间与编写上述标准和规程的专家进行了充分的沟通与研讨，并做了大量的试验研究，对汽包水位偏的沟通与研讨，并做了大量的试验研究，对汽包水位偏差治理有了更深的

6、认识差治理有了更深的认识 。宁海汽包水位偏差治理取得了显著的效果。宁海汽包水位偏差治理取得了显著的效果。防止锅炉汽包满水和缺水事故 汽包内部结构汽包内部结构 防止锅炉汽包满水和缺水事故 防止锅炉汽包满水和缺水事故 防止锅炉汽包满水和缺水事故 锅炉汽包满水事故锅炉汽包满水事故一般是指锅炉水位严重高于汽包正常运行水一般是指锅炉水位严重高于汽包正常运行水位的上限值，使锅炉蒸汽严重带水，使蒸汽温度急剧下降，蒸位的上限值，使锅炉蒸汽严重带水，使蒸汽温度急剧下降，蒸汽管道发生水冲击。汽管道发生水冲击。锅炉汽包缺水事故锅炉汽包缺水事故是指锅炉水位低于能够维持锅炉正常水循环是指锅炉水位低于能够维持锅炉正常水循

7、环的水位，蒸汽温度急剧上升，水冷壁管得不到充分的冷却，而的水位，蒸汽温度急剧上升，水冷壁管得不到充分的冷却，而发生过热爆管。锅炉汽包满水和缺水事故严重威胁机组的安全发生过热爆管。锅炉汽包满水和缺水事故严重威胁机组的安全运行，轻者造成机组非计划停运，严重时可造成汽轮机和锅炉运行，轻者造成机组非计划停运，严重时可造成汽轮机和锅炉设备的严重损坏。设备的严重损坏。防止锅炉汽包满水和缺水事故 案例介绍一案例介绍一（锅炉汽包缺水事故）锅炉汽包缺水事故）秦皇岛电厂发生引进型亚临界秦皇岛电厂发生引进型亚临界1025th强制循环汽包锅炉严重缺水重大事强制循环汽包锅炉严重缺水重大事故：故：1997年年12月月16

8、日，高压加热器满水，高压加热器水位保护动作，自动退出日，高压加热器满水，高压加热器水位保护动作，自动退出解列。高压加热器水位保护动作后，由于高压加热器人口三通阀电动头与解列。高压加热器水位保护动作后，由于高压加热器人口三通阀电动头与阀芯传动机构固定键脱落，旁路门未能联动开启阀芯传动机构固定键脱落，旁路门未能联动开启(CFIT显示旁路门开启显示旁路门开启)，导致锅炉断水；汽包水位计由于环境温度导致锅炉断水；汽包水位计由于环境温度(温度补偿设计定值温度补偿设计定值50，实际，实际130)的影响造成了测量误差，水位虚高的影响造成了测量误差，水位虚高108mm，使汽包低水位保护拒动；，使汽包低水位保护

9、拒动；锅炉锅炉A循环泵在测量系统故障的情况下，又未采取替代措施而失去了保护循环泵在测量系统故障的情况下，又未采取替代措施而失去了保护作用，由于采用三取三的保护逻辑，因而在水循环破坏的情况下，作用，由于采用三取三的保护逻辑，因而在水循环破坏的情况下，B、C循环泵差压低跳泵，循环泵差压低跳泵，A泵只发差压低报警而未能跳泵，导致泵只发差压低报警而未能跳泵，导致MFT未动作；未动作；值班人员未能对水循环破坏、锅炉断水作出正确的判断，并在发现主蒸汽值班人员未能对水循环破坏、锅炉断水作出正确的判断，并在发现主蒸汽温度以平均温度以平均45min速率升高的情况下，也未能按规程的规定实施紧急速率升高的情况下，也

10、未能按规程的规定实施紧急停机，最终造成水冷壁大面积爆破的重大事故。停机，最终造成水冷壁大面积爆破的重大事故。防止锅炉汽包满水和缺水事故 案例介绍二案例介绍二 （锅炉汽包满水事故）锅炉汽包满水事故）新乡电厂发生新乡电厂发生2号锅炉满水造成号锅炉满水造成2号机组轴系断裂事故：号机组轴系断裂事故：1990年年1月月25日日3：20，在，在2号锅炉灭火后，在恢复过程中，因给水调整门号锅炉灭火后，在恢复过程中，因给水调整门漏流量大漏流量大(漏流量达漏流量达120th)，运行人员未能有效控制汽包水位，导致汽包，运行人员未能有效控制汽包水位，导致汽包水位直线上升，汽温急剧下降，造成汽轮机水冲击。运行人员未能

11、及时发水位直线上升，汽温急剧下降，造成汽轮机水冲击。运行人员未能及时发现汽温急剧下降，使低温蒸汽较长时间进入汽轮机。低温蒸汽进入汽轮机，现汽温急剧下降，使低温蒸汽较长时间进入汽轮机。低温蒸汽进入汽轮机，造成汽缸等静止部件在温差应力作用下变形，转轴弯曲，动静部件发生径造成汽缸等静止部件在温差应力作用下变形，转轴弯曲，动静部件发生径向严重碰磨，轴系断裂。向严重碰磨，轴系断裂。防止锅炉汽包满水和缺水事故 案例介绍三案例介绍三（锅炉汽包缺水事故）锅炉汽包缺水事故） ：浙江某厂：浙江某厂#3#3炉炉DCSDCS中的中的#3#3、23DPU23DPU故障造成锅炉缺水爆管，故障造成锅炉缺水爆管，#3#3机组

12、停运。机组停运。事故经过：事故经过：20032003年年3 3月月2323日日2020时时1010分监盘人员发现分监盘人员发现#3#3锅炉一些参数呈锅炉一些参数呈紫色（数值异常），各项操作均不能进行，同时炉侧紫色（数值异常），各项操作均不能进行，同时炉侧CRTCRT画面显示各自动画面显示各自动已处于解除状态，调自检画面发现已处于解除状态，调自检画面发现#3#3机机#3DPU#3DPU离线。离线。2020时时1515分左右热工人分左右热工人员赶到现场，检查发现员赶到现场，检查发现#3DPU#3DPU离线，离线，#23DPU#23DPU处于主控状态，但处于主控状态，但#23DPU#23DPU主控主

13、控线的线的I/OI/O点（汽包水位、主气温、主气压、给水压力、主汽流量、减温水点（汽包水位、主气温、主气压、给水压力、主汽流量、减温水流量等）为坏点，自动控制手操作失灵。（约流量等）为坏点，自动控制手操作失灵。（约2121时时0808分）监盘人员发现汽分）监盘人员发现汽包水位急剧下降，水位由包水位急剧下降，水位由-50mm-50mm降至降至-100mm-100mm，就地检查发现旁边给水调节，就地检查发现旁边给水调节门在关闭状态，手动摇起三次均自动关闭，水位急剧下降，约门在关闭状态，手动摇起三次均自动关闭，水位急剧下降，约2121时时0909分分#3#3炉正压并伴有声响，手动紧急停炉。炉正压并伴

14、有声响，手动紧急停炉。DCSDCS厂家判断厂家判断#3DPU#3DPU故障前，故障前，#23DPU#23DPU因因硬件故障或通讯阻塞，已经同时硬件故障或通讯阻塞，已经同时I/OI/O总线失去了通讯。故当总线失去了通讯。故当#3DPU#3DPU离线后，离线后，#23DPU#23DPU也无法读取也无法读取I/OI/O数据。结合数据。结合2727日上午日上午#3DPU#3DPU又一次出现离线情况，判又一次出现离线情况，判定定#3DPU#3DPU主机卡故障。由于当时的制粉系统运行工况导致火焰中心偏左，主机卡故障。由于当时的制粉系统运行工况导致火焰中心偏左，锅炉缺水引起左侧水冷壁管爆破、受损。共更换水冷

15、壁管锅炉缺水引起左侧水冷壁管爆破、受损。共更换水冷壁管4343根共根共239239米。米。从从2323日日2121时时1010分故障停机到分故障停机到2929日日2020时时3030分投运报竣工，此次故障造成机组分投运报竣工，此次故障造成机组停运停运143143小时。小时。防止锅炉汽包满水和缺水事故 综合典型事故分析，水位表失灵和指示不正确、锅炉水位保护综合典型事故分析，水位表失灵和指示不正确、锅炉水位保护拒动、给水系统故障、违反运行规程、误判断、误操作等是造拒动、给水系统故障、违反运行规程、误判断、误操作等是造成锅炉汽包满水和缺水事故的主要原因，因此，应从汽包水位成锅炉汽包满水和缺水事故的主

16、要原因，因此，应从汽包水位测量系统的配置、安装和使用以及给水系统的维护等方面出发，测量系统的配置、安装和使用以及给水系统的维护等方面出发，制定相应的反事故技术措施。制定相应的反事故技术措施。防止锅炉汽包满水和缺水事故 二、二、防止锅炉汽包满水和缺水事故防止锅炉汽包满水和缺水事故条文解读条文解读8 防止锅炉汽包满水和缺水事故防止锅炉汽包满水和缺水事故 锅炉汽包水位测量和保护的重要性锅炉汽包水位测量和保护的重要性 危害性危害性 汽包水位过高导致蒸汽品质恶化，受热面和叶片结盐；蒸汽带水，汽轮机水冲击，叶片和轴系损坏。 汽包水位过低会造成连续排污失效；炉内加药进入蒸汽，蒸汽品质恶化；下降管带汽，水循环

17、恶化，炉管损坏。 防止锅炉汽包满水和缺水事故 8 防止锅炉汽包满水和缺水事故防止锅炉汽包满水和缺水事故 锅炉汽包水位测量的重要性锅炉汽包水位测量的重要性 频发性据电力系统发电锅炉事故统计分析: 8285年满、缺水事故72次，每年总有13台锅炉因缺水造成水冷壁大面积损坏。“突出原因是水位计失灵、指示不正确，引起误判断和误操作，或水位保护拒动”； 8689年满、缺水事故121次，占锅炉运行责任事故的11.2%。 9097年发生两起特大满、缺水事故(90年1月新乡电厂2号炉满水造成汽轮机轴系断裂；97年12月秦皇岛热电厂4号炉缺水造成水冷壁大面积损坏)。 0206年我们收集到14个满、缺水事故典型案

18、例。防止锅炉汽包满水和缺水事故 频发性频发性 某发电厂某发电厂MFT共动作共动作79次，其中汽包水位次，其中汽包水位23次，约占次，约占30%。2000年2006年某发电厂（300MW)各种MFT次数一览表 序号MFT名称2000年2001年次数2002年 次数2003年2004年2005年2006年次数次数次数次数次数1汽包水位低MFT62012222汽包水位高MFT12011213失去燃料MFT23211004失去双引风机MFT1200000失去双松风机MFT01000205失去火焰MFT23132006机跳炉MFT11520527发电机内冷水流量低MFT02000018总风量小于30%M

19、FT01000009手动MFT003110110炉膛压力MFT0001000丧失一次风MFT0000011一次风与炉膛差压低MFT0000010合计131711107138注：摘自全国发电厂热工自动化专业会议暨DCS/SIS技术研讨会论文集防止锅炉汽包满水和缺水事故 8.1汽包锅炉应至少配置两只彼此独立的就地汽包水位汽包锅炉应至少配置两只彼此独立的就地汽包水位计和两只远传汽包水位计。水位计的配置应采用两计和两只远传汽包水位计。水位计的配置应采用两种以上工作原理共存的配置方式，以保证在任何运种以上工作原理共存的配置方式，以保证在任何运行工况下锅炉汽包水位的正确监视。行工况下锅炉汽包水位的正确监视

20、。 防止锅炉汽包满水和缺水事故 目前，国内锅炉汽包水位表由于没有配置标准，汽包配置水位表数目前，国内锅炉汽包水位表由于没有配置标准，汽包配置水位表数量过多。由于各种水位表的测量原理、安装位置、结构不同，它们之间量过多。由于各种水位表的测量原理、安装位置、结构不同，它们之间的显示值存在较大的偏差，容易给运行人员的汽包水位监视造成混乱，的显示值存在较大的偏差，容易给运行人员的汽包水位监视造成混乱，同时，锅炉汽包开孔过多，也影响汽包的强度，不利于锅炉的安全运行。同时，锅炉汽包开孔过多，也影响汽包的强度，不利于锅炉的安全运行。 国外的锅炉汽包通常配置国外的锅炉汽包通常配置12套就地水位表和套就地水位表

21、和3套差压式水位表，而套差压式水位表，而锅炉汽包水位的监视、自动控制、越限报警和跳闸保护完全依靠锅炉汽包水位的监视、自动控制、越限报警和跳闸保护完全依靠3套差压套差压式水位表来实现。式水位表来实现。 目前我国部分成套引进的锅炉，也按照上述原则配置，运行目前我国部分成套引进的锅炉，也按照上述原则配置，运行10年来，年来，也未发生过由于锅炉汽包水位表问题引起的事故。也未发生过由于锅炉汽包水位表问题引起的事故。 因此，要求新建锅炉汽包可配置具有独立测点的因此，要求新建锅炉汽包可配置具有独立测点的12套就地水位表套就地水位表和和3套差压式水位表。套差压式水位表。 由于在役锅炉汽包水位取样孔的位置已经确

22、定，而开口高度也不同，由于在役锅炉汽包水位取样孔的位置已经确定，而开口高度也不同，按新机标准的要求进行配置，实施起来比较困难。因此，可在不改变取按新机标准的要求进行配置，实施起来比较困难。因此，可在不改变取样孔的情况下进行相应的配置，但锅炉汽包水位调节和水位保护的信号样孔的情况下进行相应的配置，但锅炉汽包水位调节和水位保护的信号应采用有压力、温度补偿的差压式水位表的信号。应采用有压力、温度补偿的差压式水位表的信号。 防止锅炉汽包满水和缺水事故 8.2 汽包水位计的安装。汽包水位计的安装。8.2.1 取样管应穿过汽包内壁隔层，管口应尽量避开汽包内水汽工取样管应穿过汽包内壁隔层，管口应尽量避开汽包

23、内水汽工况不稳定区况不稳定区(如安全阀排汽口、汽包进水口、下降管口、汽水分离如安全阀排汽口、汽包进水口、下降管口、汽水分离器水槽处等器水槽处等)，若不能避开时，应在汽包内取样管口加装稳流装置。，若不能避开时，应在汽包内取样管口加装稳流装置。防止锅炉汽包满水和缺水事故 8.2.2 汽包水位计水侧取样管孔位置应低于锅炉汽包水位停炉保护汽包水位计水侧取样管孔位置应低于锅炉汽包水位停炉保护动作值，一般应有足够的裕量。动作值，一般应有足够的裕量。说明：为了防止一旦测量系统产生误差，汽包实际水位已经说明：为了防止一旦测量系统产生误差，汽包实际水位已经超出测孔位置，但表计示值仍未达到动作值，而造成保护拒超出

24、测孔位置，但表计示值仍未达到动作值，而造成保护拒动。动。 汽包蒸汽导管上和下降管上取样有很大的测量误差（压汽包蒸汽导管上和下降管上取样有很大的测量误差（压力损失），是不可取的。力损失），是不可取的。防止锅炉汽包满水和缺水事故 8.2.3 水位计、水位平衡容器或变送器与汽包连接的取样管，一般水位计、水位平衡容器或变送器与汽包连接的取样管，一般应至少有应至少有1：100的斜度，汽侧取样管应向上向汽包方向倾斜，水侧的斜度，汽侧取样管应向上向汽包方向倾斜，水侧取样管应向下向汽包方向倾斜。取样管应向下向汽包方向倾斜。 说明：说明：就地水位计、电极式水位计属于连通器原理，取样管的倾斜方向应遵循饱和就地水位

25、计、电极式水位计属于连通器原理，取样管的倾斜方向应遵循饱和汽冷凝成水后流入表计，表计内的水从水侧取样管顺利流回汽包。汽冷凝成水后流入表计，表计内的水从水侧取样管顺利流回汽包。差压式水位计应遵循饱和汽进入平衡容器冷凝成水，多余的水沿汽侧取样管流回汽差压式水位计应遵循饱和汽进入平衡容器冷凝成水，多余的水沿汽侧取样管流回汽包内，使平衡容器内水柱高度维持恒定。包内，使平衡容器内水柱高度维持恒定。取样管倾斜度过小不利于排水，过大则使表计有效量程缩小，还会增加测量误差。取样管倾斜度过小不利于排水，过大则使表计有效量程缩小，还会增加测量误差。防止锅炉汽包满水和缺水事故 8.2.4 新安装的机组必须核实汽包水

26、位取样孔的位置、结构及水位新安装的机组必须核实汽包水位取样孔的位置、结构及水位计平衡容器安装尺寸，均符合要求。计平衡容器安装尺寸，均符合要求。防止锅炉汽包满水和缺水事故 8.2.5 差压式水位计严禁采用将汽水取样管引到一个连通容器差压式水位计严禁采用将汽水取样管引到一个连通容器(平衡平衡容器容器)，再在平衡容器中段引出差压水位计的汽水侧取样的方法。，再在平衡容器中段引出差压水位计的汽水侧取样的方法。 说明：由于其存在着较大的测量误差，上海锅炉厂生产的引进说明：由于其存在着较大的测量误差，上海锅炉厂生产的引进型锅炉，若水位达到低水位跳闸值为型锅炉，若水位达到低水位跳闸值为-381mm时，其差压已

27、超过时，其差压已超过其差压水位表量程其差压水位表量程860mm，所以低水位保护始终无法动作。，所以低水位保护始终无法动作。防止锅炉汽包满水和缺水事故 为了保证锅炉汽包的水位测量准确，水位表的安装应满足如下为了保证锅炉汽包的水位测量准确，水位表的安装应满足如下要求。要求。 (1)水位表都应具有独立的取样孔，不得在同一取样孔上并联水位表都应具有独立的取样孔，不得在同一取样孔上并联多个水位测量装置，以避免相互影响，降低水位测量的可靠性。多个水位测量装置，以避免相互影响，降低水位测量的可靠性。明确了明确了“不宜采用加连通管的方法增加取样点不宜采用加连通管的方法增加取样点”因为采用加连因为采用加连通管的

28、方法增加取样点的方法在其它水位计发生泄漏等故障时会通管的方法增加取样点的方法在其它水位计发生泄漏等故障时会明显的影响到相联水位计的测量，使汽包水位保护误动。明显的影响到相联水位计的测量，使汽包水位保护误动。 防止锅炉汽包满水和缺水事故 违背取样独立原则案例违背取样独立原则案例防止锅炉汽包满水和缺水事故 (2)水位表安装时，均应以汽包同一端的几何中心线为基准水位表安装时，均应以汽包同一端的几何中心线为基准线，必须采用水准仪精确确定各水位表的安装位置，不应线，必须采用水准仪精确确定各水位表的安装位置，不应以锅炉平台等物作为参照标准。以锅炉平台等物作为参照标准。(3)水位表汽水侧取样阀门安装时应使阀

29、杆处于水平位置，水位表汽水侧取样阀门安装时应使阀杆处于水平位置，以避免在阀门内形成水塞。为了缓冲汽包水位快速波动对以避免在阀门内形成水塞。为了缓冲汽包水位快速波动对测量的影响，可以在水位表侧汽水取样管间加装连通管。测量的影响，可以在水位表侧汽水取样管间加装连通管。安装水位测量装置取样阀门时，应使阀门和阀杆处于水平位置。说明：说明： 若阀门阀杆处于垂直位置，阀门是低进高出将若阀门阀杆处于垂直位置，阀门是低进高出将在阀门内形成一个在阀门内形成一个“U”型弯曲而导致汽塞或水阻，影型弯曲而导致汽塞或水阻，影响测量稳定性和准确性。阀门门杆是否水平放置对差响测量稳定性和准确性。阀门门杆是否水平放置对差压式

30、水位计的影响最显著。压式水位计的影响最显著。防止锅炉汽包满水和缺水事故 右侧单室平衡容器表面温度比左侧低，右侧单室平衡容器表面温度比左侧低， 取样管出现了一个凹字弯，导致取样管出现了一个凹字弯，导致 测量偏差大，主要原因是取样管出现测量偏差大，主要原因是取样管出现 误差大，无法使用。误差大，无法使用。 凹下弯曲，再则平衡容器前取样管通凹下弯曲，再则平衡容器前取样管通 流不够、且管路过长。流不够、且管路过长。防止锅炉汽包满水和缺水事故 (4)就地水位表的安装就地水位表的安装就地水位表的零水位线应比汽包内的零水位线低，降低的值取决于汽就地水位表的零水位线应比汽包内的零水位线低，降低的值取决于汽包工

31、作压力。若现役锅炉就地水位表的零水位线与锅炉汽包内的零水包工作压力。若现役锅炉就地水位表的零水位线与锅炉汽包内的零水位线相一致，应根据锅炉汽包内工作压力重新标定就地水位表的零水位线相一致，应根据锅炉汽包内工作压力重新标定就地水位表的零水位线，具体降低值应由锅炉制造厂负责提供。位线，具体降低值应由锅炉制造厂负责提供。安装汽水侧取样管时，应保证管道的倾斜度不小于安装汽水侧取样管时，应保证管道的倾斜度不小于100：1，对于汽，对于汽侧取样管应使取样孔侧高，对于水侧取样管应使取样孔侧低侧取样管应使取样孔侧高，对于水侧取样管应使取样孔侧低(见图见图1)。汽水侧取样管、取样阀门和连通管均应良好保温。汽水侧

32、取样管、取样阀门和连通管均应良好保温。 防止锅炉汽包满水和缺水事故 (5)差压水位表的安装差压水位表的安装1)差压水位表的平衡容器应为单室平衡容器，即直径约差压水位表的平衡容器应为单室平衡容器，即直径约100mm的球体的球体或球头圆柱体或球头圆柱体(容积为容积为300800ml)容器前汽水取样管应有连通管。容器前汽水取样管应有连通管。 2)安装取样管时应保证管道的倾斜度不小于安装取样管时应保证管道的倾斜度不小于100：1。对于汽侧取样管。对于汽侧取样管应使取样孔侧低，对于水侧取样管应使取样孔侧高。应使取样孔侧低，对于水侧取样管应使取样孔侧高。防止锅炉汽包满水和缺水事故 云母水位计和电接点水位云

33、母水位计和电接点水位计正确的倾斜方向计正确的倾斜方向差压水位计取样管倾斜方差压水位计取样管倾斜方向反了向反了取样管倾斜方向安装反了，水位计无法正常运行防止锅炉汽包满水和缺水事故 (5)差压水位表的安装差压水位表的安装3)禁止在连通管中段取样作为差压水位表的汽水取样管禁止在连通管中段取样作为差压水位表的汽水取样管(见图见图3)。由于。由于其存在着较大的测量误差，上海锅炉厂生产的引进型锅炉，若水位达其存在着较大的测量误差，上海锅炉厂生产的引进型锅炉，若水位达到低水位跳闸值为到低水位跳闸值为-381mm时，其差压已超过其差压水位表量程时，其差压已超过其差压水位表量程860mm，所以低水位保护始终无法

34、动作。，所以低水位保护始终无法动作。4)差压水位表汽水取样管、取样阀门和连通管均应保温。平衡容器及容差压水位表汽水取样管、取样阀门和连通管均应保温。平衡容器及容器下部形成参比水柱的管道不得保温。引到差压变送器的两根管道应器下部形成参比水柱的管道不得保温。引到差压变送器的两根管道应平行敷设共同保温，并根据需要采取防冻措施。平行敷设共同保温，并根据需要采取防冻措施。防止锅炉汽包满水和缺水事故 差压水位计从联通管中段差压水位计从联通管中段引出的错误示例图引出的错误示例图防止锅炉汽包满水和缺水事故 从图从图6-76-7所示，两个单室平衡容器参比水柱均作了保温处理，增所示，两个单室平衡容器参比水柱均作了

35、保温处理，增大了测量误差，再则其倾斜角度过大，当高水位时会形成大了测量误差，再则其倾斜角度过大，当高水位时会形成 水封水封 ，增，增大水位测量误差。对于图大水位测量误差。对于图6-7b6-7b，当水位上升时，汽包水位淹没汽侧取，当水位上升时，汽包水位淹没汽侧取样口，样口，( (取样口过低约取样口过低约100mm100mm左右左右) )，在水位不变的情况下，会造成汽，在水位不变的情况下，会造成汽包水位从包水位从100mm100mm左右飞升至满量程左右飞升至满量程(300mm)(300mm)，存在着高水位保护误动的，存在着高水位保护误动的隐患。隐患。防止锅炉汽包满水和缺水事故 防止锅炉汽包满水和缺

36、水事故 变送器的安装变送器的安装u变送器安装不变送器安装不当当导致滞留汽泡导致滞留汽泡防止锅炉汽包满水和缺水事故 u变送器安装变送器安装的正确图片的正确图片防止锅炉汽包满水和缺水事故 阀门安装阀门安装 由于汽包水位测量系统使用的阀门多为高压截止阀，其阀门由于汽包水位测量系统使用的阀门多为高压截止阀，其阀门结构特点是低进高出，阀门进、出水口不在同一个水平面上，结构特点是低进高出，阀门进、出水口不在同一个水平面上，为防止仪表取样发生为防止仪表取样发生“汽塞汽塞”或或“水塞水塞”，所以在安装水位测，所以在安装水位测量装置取样阀门时，应使阀门阀杆处于水平位置，且应良好保量装置取样阀门时，应使阀门阀杆处

37、于水平位置，且应良好保温。温。防止锅炉汽包满水和缺水事故 8.3 对于过热器出口压力为对于过热器出口压力为13.5MPa及以上的锅炉，及以上的锅炉，其汽包水位计应以差压式其汽包水位计应以差压式(带压力修正回路带压力修正回路)水位计水位计为基准。汽包水位信号应采用三选中值的方式进为基准。汽包水位信号应采用三选中值的方式进行优选。行优选。防止锅炉汽包满水和缺水事故 8.3.1 差压水位计差压水位计(变送器变送器)应采用压力补偿。汽包水位测量应充分考应采用压力补偿。汽包水位测量应充分考虑平衡容器的温度变化造成的影响，必要时采用补偿措施。虑平衡容器的温度变化造成的影响，必要时采用补偿措施。 防止锅炉汽

38、包满水和缺水事故 8.3.2 汽包水位测量系统，应采取正确的保温、伴热及防冻措施，汽包水位测量系统，应采取正确的保温、伴热及防冻措施，以保证汽包水位测量系统的正常运行及正确性。以保证汽包水位测量系统的正常运行及正确性。 防止锅炉汽包满水和缺水事故 1、江苏某电厂江苏某电厂#1机组给水流量变送器结冻，人工调节过程中汽包水位机组给水流量变送器结冻，人工调节过程中汽包水位高保护跳机高保护跳机【事件经过】【事件经过】2001年年1月月15日，日，#1机组负荷机组负荷180MW，A、D磨组运行，磨组运行，A、B汽动给水泵并列供水，给水自动调节方式，运行正常。汽动给水泵并列供水，给水自动调节方式，运行正常

39、。4时时52分分BTG盘盘“给水主控跳手动给水主控跳手动”报警，同时发现给水流量指示不正常地下降直到零，报警，同时发现给水流量指示不正常地下降直到零，汽包水位发生较大波动，经值班员手动调整，汽包水位基本稳定。因当时汽包水位发生较大波动，经值班员手动调整，汽包水位基本稳定。因当时室外气温达零下室外气温达零下7度，判断可能是给水流量变送器结冻，即联系检修多方度，判断可能是给水流量变送器结冻，即联系检修多方采取措施力图恢复给水流量测量。在此过程中，由于没有给水流量作参考，采取措施力图恢复给水流量测量。在此过程中，由于没有给水流量作参考，手动调节汽包水位比较困难，手动调节汽包水位比较困难，6时时10分

40、终因汽包水位波动大，高水位跳机。分终因汽包水位波动大，高水位跳机。【暴露问题】【暴露问题】 落实防寒防冻措施不力，防寒防冻检查不到位；落实防寒防冻措施不力，防寒防冻检查不到位； 伴热伴热系统改造后，保温材料及保温层厚度选择不当，达不到防冻要求；系统改造后，保温材料及保温层厚度选择不当，达不到防冻要求； 人员人员缺乏特殊情况下的汽包水位调整经验。缺乏特殊情况下的汽包水位调整经验。【防范措施】【防范措施】 把防寒防冻责任落实到人，加强设备维护。对四台锅炉的把防寒防冻责任落实到人，加强设备维护。对四台锅炉的蒸汽伴热系统保温进行全面检查，将重点部位的保温材料更换为性能好的蒸汽伴热系统保温进行全面检查，

41、将重点部位的保温材料更换为性能好的并加厚；并加厚； 加强技术管理，对设备的更新改造等项目必须按规定严格审查加强技术管理，对设备的更新改造等项目必须按规定严格审查把关；把关； 加强人员对异常工况下汽包水位调整培训，提高操作水平。加强人员对异常工况下汽包水位调整培训，提高操作水平。防止锅炉汽包满水和缺水事故 2、湖北某电厂、湖北某电厂#4机组汽包水位低跳闸机组汽包水位低跳闸【事件经过】【事件经过】2002年年12月月31日日14时，机组负荷时，机组负荷280MW，运行人员发现汽，运行人员发现汽包压力包压力A、B两点显示到零，仅只有两点显示到零，仅只有C点较稳定地显示点较稳定地显示15.9MPa，与

42、当时机，与当时机组运行工况相应，水位显示情况：组运行工况相应，水位显示情况：A接近接近60mm、B接近接近0、C点显示点显示310mm（属坏点，正在由热控人员进行处理），运行人员当即联系热控（属坏点，正在由热控人员进行处理），运行人员当即联系热控人员处理汽包压力显示缺陷。人员处理汽包压力显示缺陷。14时时28分，当运行人员应热控要求将汽包水分，当运行人员应热控要求将汽包水位主站置手动，将汽包压力切至位主站置手动，将汽包压力切至C点后，汽包水位迅速升至约点后，汽包水位迅速升至约200mm，事，事故放水门动作正常，关闭事故放水门后，故放水门动作正常，关闭事故放水门后，A、B两台给水泵转速甩至两台给

43、水泵转速甩至3000rpm，立即手动强操至，立即手动强操至4500/4300rpm时，锅炉时，锅炉MFT动作，机组跳闸。动作，机组跳闸。【暴露问题】事故后检查发现，汽包压力变送器显示异常故障：【暴露问题】事故后检查发现，汽包压力变送器显示异常故障：A系压力系压力变送器本身故障、变送器本身故障、B系取样管冻结。汽包水位的实际控制逻辑与图纸标注系取样管冻结。汽包水位的实际控制逻辑与图纸标注控制逻辑不一致。控制逻辑不一致。【防范措施】【防范措施】 组织全厂范围的防冻检查，对检查出的问题及时进行整改。组织全厂范围的防冻检查，对检查出的问题及时进行整改。 对对#3、4炉汽包水位测量管路重新进行了保温和敷

44、设伴热带。炉汽包水位测量管路重新进行了保温和敷设伴热带。 对汽包对汽包水位的控制逻辑进行了临时修改水位的控制逻辑进行了临时修改 。防止锅炉汽包满水和缺水事故 3、湖北某电厂、湖北某电厂#4机组汽包水位取样管路再次受冻结冰，机组跳闸机组汽包水位取样管路再次受冻结冰，机组跳闸【事件经过】【事件经过】1月月5日日1时时36分分#4机负荷机负荷188MW，AB给水泵转速突降至给水泵转速突降至3000rpm，紧急加给水泵转速，手动启动电泵，仍无法维持汽包水位；于，紧急加给水泵转速，手动启动电泵，仍无法维持汽包水位；于1时时38分分#4机组跳闸，首显机组跳闸，首显“汽包水位低汽包水位低”。经检查系。经检查

45、系A、C点水位测量信点水位测量信号因取样管路结冰而故障，造成三个平衡容器水位计，一个跳变，两个无号因取样管路结冰而故障，造成三个平衡容器水位计，一个跳变，两个无指示，从而引起给水自动在主站上跳到手动，而且输出给水控制指令始终指示，从而引起给水自动在主站上跳到手动，而且输出给水控制指令始终跟踪零指令，因此运行人员无法干预，导致汽包水位低低跟踪零指令，因此运行人员无法干预，导致汽包水位低低MFT动作。动作。【暴露问题】【暴露问题】 受长年生活习惯的影响，电厂对设备防冻的重要性认识不受长年生活习惯的影响，电厂对设备防冻的重要性认识不足。防冻措施没有落到实处。对足。防冻措施没有落到实处。对2002年年

46、12月月31日日#4机组受冻跳机事件分机组受冻跳机事件分析不认真，没有及时制定切实的事故防范措施，造成同类事件的重复发生。析不认真，没有及时制定切实的事故防范措施，造成同类事件的重复发生。 防止锅炉汽包满水和缺水事故 差压式水位计的原理及误差原因分析差压式水位计的原理及误差原因分析差压式锅炉汽包水位计测量原理差压式锅炉汽包水位计测量原理差压式水位计是通过把水位高度的变化转换成差压的变化来测量水位的，因此，其测量差压式水位计是通过把水位高度的变化转换成差压的变化来测量水位的，因此，其测量仪表就是差压计。差压式水位计准确测量汽包水位的关键是水位与差压之间的准确转换，仪表就是差压计。差压式水位计准确

47、测量汽包水位的关键是水位与差压之间的准确转换，这种转换是通过平衡容器形成参比水柱来实现的。目前，国内外最常用的是通过单室平这种转换是通过平衡容器形成参比水柱来实现的。目前，国内外最常用的是通过单室平衡容器下的参比水柱形成差压来测量汽包水位，如图衡容器下的参比水柱形成差压来测量汽包水位，如图3-2所示。所示。 PP+-P-L(as)g-H(ws)g (3-3) 或改写成) 43()()(gPLHswsa式（3-4）中：P:正负取样管之间的差压值；a：平衡罐参比端水的密度；s：汽包内饱和汽的密度；w：汽包内饱和水的密度；L:平衡罐上下取样管之间的距离。) 43()()(gPLHswsa防止锅炉汽包

48、满水和缺水事故 （1 1）参比水柱平均温度变化造成的测量误差）参比水柱平均温度变化造成的测量误差 根据某电厂根据某电厂(1024t/h(1024t/h亚临界锅炉亚临界锅炉) )条件下的计算，结果如表条件下的计算，结果如表3-13-1。 从表从表3-13-1可知，如果参比水柱的设定温度为可知，如果参比水柱的设定温度为4040，当其达到，当其达到8080时，测量时，测量附加正误差附加正误差33.2mm33.2mm，当参比水柱温度达到，当参比水柱温度达到130130，测量附加误差高达，测量附加误差高达108mm108mm。 2. 差压式锅炉汽包水位计测量误差产生的主要原因差压式锅炉汽包水位计测量误差

49、产生的主要原因防止锅炉汽包满水和缺水事故 冷凝罐向下的温度场呈现非线性的分布。例如：在台山公司#1锅炉于2007年3月测得的从差压水位计从冷凝罐到引压管并列处每隔10厘米处的温度分布情况见下表：此温度分布受汽包内参数和冷凝罐外环境温度的影响，使参比侧的水密度总是处于一种变化的状态，因此其测量误差也不是恒定的。测点序号12345 678910 111213 14温度()30027082 4941 35 35363433 35353333表表 .台山台山#1锅炉冷凝罐至引压管并列处的温度分布情况锅炉冷凝罐至引压管并列处的温度分布情况防止锅炉汽包满水和缺水事故 图图 .台山台山#1锅炉冷凝罐至引压管

50、并列处的温度分布情况锅炉冷凝罐至引压管并列处的温度分布情况防止锅炉汽包满水和缺水事故 防止锅炉汽包满水和缺水事故 为了有效消除差压水位计参比端温度变化的影响，应确保为了有效消除差压水位计参比端温度变化的影响，应确保平衡容器至差压仪表的正、负压管应水平引出平衡容器至差压仪表的正、负压管应水平引出400mm后再向后再向下并列敷设。（见下并列敷设。（见DL/T5190.5-2004电力建设施工及验收技电力建设施工及验收技术规范第术规范第5部分部分:热工自动化热工自动化中的中的4.5.9）防止锅炉汽包满水和缺水事故 秦皇岛秦皇岛#4炉汽包取样表管改造后的效果炉汽包取样表管改造后的效果防止锅炉汽包满水和

51、缺水事故 （2）DCS的的汽包水位专用补偿模块汽包水位专用补偿模块的算法不准确对汽包水位补的算法不准确对汽包水位补偿造成的影响偿造成的影响2007年4月，对某种DCS的汽包水位的补偿方法进行了测试：发现DCS的水位补偿专用模块有问题。测试数据如下：防止锅炉汽包满水和缺水事故 对某种对某种DCS汽包水位专用补偿模块的测试结果汽包水位专用补偿模块的测试结果P(mmH2O)P0(MPa)参比端温度（参比端温度（C）水位补偿模块水位补偿模块后的输出值后的输出值（mm）理论计算出的正理论计算出的正确值（确值（mm）与正确值与正确值的偏差的偏差（mm）400160-1419-3350-11-20985-1

52、0-6858100-9-8879170-927-3650-5-151085-4-6662100-3-8885180-436-40500-88852-64661003-87903001685-212-281691785-220-293731885-233-31077500168519214547178521216250188523718255防止锅炉汽包满水和缺水事故 案例分析：案例分析：某某DCS系统汽包水位补偿模块内部设计缺陷，导致锅炉系统汽包水位补偿模块内部设计缺陷，导致锅炉MFT,机组跳闸。机组跳闸。【事件过程】【事件过程】2010年年1月月13日日6时时43分分39秒，某发电厂秒，某发

53、电厂#1机组负荷机组负荷217MW，DCS系统汽系统汽包水位包水位1、2、3、4分别在分别在+20mm左右运行稳定，左右运行稳定，6时时43分分43秒，四个汽包水位突然同时秒，四个汽包水位突然同时降至降至-300mm，导致，导致MFT动作，锅炉停运。首出故障信号为动作，锅炉停运。首出故障信号为“汽包水位低三值汽包水位低三值”。6时时46分再热蒸汽温度下降分再热蒸汽温度下降50度，汽轮机跳闸，发电机解列。度，汽轮机跳闸，发电机解列。【事件原因】【事件原因】#1机组汽包水位模拟量信号，采用常规单室平衡容器测量方式，机组汽包水位模拟量信号，采用常规单室平衡容器测量方式，DCS历史历史趋势曲线见下图。

54、趋势曲线见下图。防止锅炉汽包满水和缺水事故 从历史趋势曲线上看，事件前汽包水位变送器输出量没有发生跳变，由于变送器零从历史趋势曲线上看，事件前汽包水位变送器输出量没有发生跳变，由于变送器零偏汽包压力测点偏汽包压力测点1与其它与其它2个测点的偏差增大，个测点的偏差增大， 当偏差大于当偏差大于1MPa后汽包压力三取平后汽包压力三取平均模块发报警信号，进入下一级，即四个汽包水位补偿计算模块，汽包水位补偿计均模块发报警信号，进入下一级，即四个汽包水位补偿计算模块，汽包水位补偿计算模块接到该信号后超驰四个模块输出，同时达到下限算模块接到该信号后超驰四个模块输出，同时达到下限-300MM，最终使锅炉主保护

55、，最终使锅炉主保护动作。动作。经上述分析，认为本次事件，是由于水位补偿模块、三取平均模块输出故障造成，经上述分析，认为本次事件，是由于水位补偿模块、三取平均模块输出故障造成，但模块内部设计缺陷是事故发生的直接原因。但模块内部设计缺陷是事故发生的直接原因。防止锅炉汽包满水和缺水事故 （3）汽包内水欠饱和的影响汽包内水欠饱和的影响人们在研究汽包水位计时，均认为汽包里的水为饱和水，而人们在研究汽包水位计时，均认为汽包里的水为饱和水，而 实际上许多工况下汽包里的水为欠饱和水。实际上许多工况下汽包里的水为欠饱和水。防止锅炉汽包满水和缺水事故 （4）因为安装或者沉降导致尺寸不准确。因为安装或者沉降导致尺寸

56、不准确。锅炉投入运行后，随着时间的推移，会受到各种因素的影响，如锅炉支架的锅炉投入运行后，随着时间的推移，会受到各种因素的影响，如锅炉支架的不平衡下沉等，使得汽包的水平度变差，也就是汽包两侧中心线的高度差变不平衡下沉等，使得汽包的水平度变差，也就是汽包两侧中心线的高度差变大。如果从汽包中心线的位置来看，汽包内的水面就会是个斜面。大。如果从汽包中心线的位置来看，汽包内的水面就会是个斜面。) 43()()(gPLHswsa防止锅炉汽包满水和缺水事故 （5）因为取样管温度变化导致的测量误差。因为取样管温度变化导致的测量误差。 正负压传输竖直管路较长，两管有温差便有附加差压P2，导致测量值飘移。 例如

57、，竖直管路10 m，正压管30 、负压管20 ，在压力15.5 Mpa时附加差压340Pa，相当于测量值升高75 mm。很多老电厂的传输管路长达几十米，附加差压问题更严重。不少电厂为减小P2而上移变送器。但是离平衡容器过近，仪表反应过于灵敏，不利于提高自动调节品质，热水易窜入变送器。 伴热腔的伴热投、停，或腔中其它管路排污，电热带烧坏或电源消失，传输管中的水冻冰，等因素都会形成很大附加差压，导致测量值大幅度“飘移”使仪表失效。传输管路中滞留有空气，风向改变，所产生附加差压也会使测量值发生明显“飘移”。防止锅炉汽包满水和缺水事故 8.4汽包就地水位计的零位应以制造厂提供的数据为准，并进行核汽包就

58、地水位计的零位应以制造厂提供的数据为准，并进行核对、标定。随着锅炉压力的升高，就地水位计指示值愈低于汽包真对、标定。随着锅炉压力的升高，就地水位计指示值愈低于汽包真实水位。实水位。表表81给出不同压力下就地水位计的正常水位示值和汽包实际零水给出不同压力下就地水位计的正常水位示值和汽包实际零水位的差值位的差值h，仅供参考。，仅供参考。 表表8.1 就地水位计的正常水位示值和汽包实际零水位的差值就地水位计的正常水位示值和汽包实际零水位的差值h汽包压力（MPa）16.1417.6517.66-18.3918.40-19.60h（mm） -76-102-150防止锅炉汽包满水和缺水事故 ) 13(HH

59、sasw 联通管式锅炉汽包水位计的原理及误差的计算联通管式锅炉汽包水位计的原理及误差的计算云母双色水位计、电接点水位是联通管式水位计，联通管式水位计利用水位计中云母双色水位计、电接点水位是联通管式水位计，联通管式水位计利用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。柱高度间接反映汽包中的水位。 联联 通管式水位计的显示水柱高度通管式水位计的显示水柱高度H可按下式计算：可按下式计算：) 23 (HHHHsawa式（3-2）中：H:汽包内真实水位；H:联通管式水位计测得的水位

60、；H:联通管式水位计测得的水位和汽包内真实水位之间的差压值；a：联通管式水位计内水的密度；s：汽包内饱和汽的密度；w：汽包内饱和水的密度。防止锅炉汽包满水和缺水事故 由公式（3-2）可以看出：联通管水位计示值偏差H与下列因素有关：水位计内水的温度（水位计内水的温度（ a ）此温度与表体结构、环境温度、风向等因素此温度与表体结构、环境温度、风向等因素 因素的不确定性因素的不确定性 由于水位计管内的水柱温度总是低于汽包内水的温度，a 总是大于w ，因此水位计中的显示值总是低于汽包内实际水位高度。汽包工作压力（汽包工作压力（ w S ） 压力愈高，测量误差愈大；反之愈小例如：汽包水位运行在正常水位H