提高#2机组汽包水位保护的稳定性

提高#2机组汽包水位保护的稳定性发布人:张晓东北方联合电力有限责任公司临河热电厂生检部热工主控班QC小组QC小组简介小组名称

临河热电厂热工主控班QC小组

成立日期

2007-01-15

注册编号

LH-QC-26注册日期

2014-01-04活动次数

17次课题类型

现场型

小组成立以来完成课题

5项

活动时间

2014年1月-2014年9月

参加率

100%

课题名称

提高#2机组汽包水位保护的稳定性小组成员林茂刘其春李一州杨永武悦张晓东哈伟近年来的获奖情况《提高#2机组AGC性能》获得临河热电厂2013年度QC成果一等奖获北方联合电力公司QC成果二等奖、内蒙古自治区QC成果优秀奖。QC小组成员表成员状况姓名性别年龄文化程度小组职务组内职责李一州男29大学组长负责调研、技术指导、策划林茂男30大学付组长负责调研、技术指导、策划张晓东男32大学组员活动组织、整理技术资料杨永男50中技组员调查、实施刘其春男47中专组员现场试验、活动技术数据采集哈

伟男26大学组员具体项目实施武悦男24中专组员组员之间的协调、记录及安全

汽包水位重要性：保持汽包正常水位是保证锅炉和汽轮机安全运行的重要条件之一，汽包水位过高，蒸汽空间缩小，将会增加蒸汽带水，使蒸汽品质恶化，容易造成过热器积盐、超温和汽轮机通流部分结垢。

汽包水位严重过高或满水时，蒸汽大量带水，会使主汽温度急剧下降，蒸汽管道和汽轮机内发生严重水冲击，甚至造成汽轮机叶片损坏事故。汽包水位过低会引起锅炉水循环的破坏，使水冷壁管超温过热；严重缺水而又处理不当时，则会造成炉管大面积爆破的重大事故。

选题理由我厂情况：我厂汽包水位测量装置主要采用双色水位计、电接点水位计和差压水位计。双色水位计直观、可靠，但精度不够且不能量化，只能作为判断水位的辅助手段；电接点水位计相对可靠、准确，其示值是运行人员主要的参数；差压水位计是锅炉汽包水位的主要测量设备之一，是通过把液位高度变化转换成差压变化来测量水位。我厂水位自动调节系统的水位信号由每台炉的4台外置式平衡容器式差压水位计提供。由于外置式差压水位计在低负荷时不能正常投入使用，因此在低负荷或启停炉过程中，水位自动调节需切为手动，并解列锅炉汽包水位保护，防止保护误动。在正常运行中，经常会出现汽包水位和电接点或双色水位计存在较大偏差，并且4台外置式差压水位计之间也经常会出现较大偏差。外置式差压水位计的这种运行状况直接威胁着锅炉的安全稳定运行，并给运行人员操作和监视带来诸多不便。

通过分析我QC小组决定将提高我厂提高#2机组汽包水位保护的稳定性作为本次QC活动的课题.选择课题提高#2机组汽包水位保护的稳定性

现状调查小组对2013年11月-2014年2月#2机组汽包水位的缺陷进行统计得出：序号缺陷项目11月12月01月02月合计1和双色水位计偏差101132平衡容器之间偏差21126合计31239结论：汽包水位差压计测量的不准确为汽包水位缺陷的主要原因。目标确定目标值依据分析：

通过现状调查我们发现#2机组汽包水位计平衡容器示值的不准确，是造成汽包水位计缺陷的主要原因。2.目标值分析结果：提高汽包水位平衡容器计算的精确性，是解决问题的关键。

原因分析要因确认确认一

确认内容调整方式不合理确认方法调查分析确认人张晓东实际情况我厂运行人员及时监视汽包水位，根据给水量和符合选择合适的运行方式。且进行不间断的技术讲课和有针对性的培训，工作人员素质都较高。确认时间2014年2月确认结论非主因要因确认确认二

确认内容参数设置不合理确认方法调查分析确认人李一州实际情况我厂运行人员及时监视汽包水位变化，汽包水位设置合适的参数。且进行不间断的技术讲课和有针对性的培训，工作人员素质都较高。确认时间2014年2月确认结论非主因要因确认确认三

确认内容平衡容器老化确认方法调查分析确认人李一州实际情况我厂定期对汽包平衡容器进行检修维护，未发现平衡容器存在故障。设备运行状态良好。确认时间2014年6月确认结论非主因要因确认确认四

确认内容设备自身测量问题确认方法调查分析确认人哈伟实际情况对现外置式平衡容器的测量方法进行计算，发现外置式平衡容器自身计算公式复杂，环境温度对平衡容器及参比水柱内水密度的影响较大，对最终的测量会产生影响。确认时间2014年2月确认结论主因确认内容保温不好确认方法调查和试验确认人哈伟实际情况环境温度对平衡容器及参比水柱内水密度的影响较大，对平衡容器和管路的保温不合适后，会对最终结果产生影响。确认时间2014年2月确认结论主因要因确认确认五

按照流体静力学原理，当汽包水位在正常水位H0(即零水位)时，平衡容器的差压输出△P0△P0=Lr-H0r2-（L-H0）rs（1-1）式中rs——饱和蒸汽重度,其它符号的意义如图1-1所示。当汽包水位偏离正常水位变化△H时，平衡容器的差压输出为△P△P=△P0-（r2-rs）△H（1-2）△L、H0为确定值，若r1、r2和rS为已知的确定值时，正常水位时的差压输出△P0就是常数，也就是说差压式水位计的零水位差压是稳定的。平衡容器的输出差压△P0则是汽包水位变化△H的单值函数。水位增高，输出差压减小。应当指出，上述平衡容器在实际应用中，由于存在下列问题，造成差压式水位计指示不准。（1）由于平衡容器向外散热，正、负压容器中的水温由上至下逐步降低，且温度分布不易确定。因此用式（1-1）、（1-2）分度差压计时，因重度r1和r2的数值很难准确确定，使得分度好的差压式水位计装到现场后与云母水位计的指示对不起来。即使在现场对照云母水位计的指示调整好刻度值，随着使用情况的变化，还会由于r1和r2数值改变而使差压式水位计指示不准。为解决这个问题，可通过改进平衡容器结构，设法使r1和r2为已知确定值。例如，用蒸汽套保温，可使r1和r2都等于汽包压力下饱和水的重度rw，这时，差压△P和水位H有以下关系式：△P=L（rw-rS）-H（rw-rS）(1-3)其中H=H0±⊿H。（2）一般，差压式水位计是在汽包额定工作压力下分度的，因此差压式水位计只有在汽包额定工作压力下运行时其指示才正确。当汽包压力变化时，饱和水重度和饱和蒸汽重度随之变化，使差压式水位计的指示发生很大误差。（rw-rS）随压力变化的关系在不同的压力范围内是不同的，如图1-2所示，从图中可见，在30-130Kg/cm2压力范围内，压力和重度差（rw-rS）的关系非常接近线性，随着压力的降低，重度差（rw-rS）增大。由于双室平衡容器的结构尺寸L总是大于H，所以从式1-3可知，当汽包压力低于额定值时，（rw-rS）增大，使输出△P增大，因而使差压式水位计指示偏低。由此产生的水位指示误差还与水位H、平衡容器结构尺寸L有关。（L-H）愈大，指示误差也愈大，也就是说，低水位比高水位误差大。这种误差在中压锅炉可达40-50mm，在高压锅炉可达100mm以上，使差压式水位计在机组启、或滑压运行时不能使用。要因确认平衡容器自身计算复杂对环境温度依赖性较大主要原因制定对策要消除或减小因汽包压力变动而造成的误差，可进一步改进平衡容器的结构，或者采用汽包压力补偿措施，可以减小差压式水位测量误差

内置式平衡容器根据差压计原理而设计的，克服了平衡容器内正压侧水柱高度的重度r1和负压侧水柱高度的重度r2受环境温度的影响。可以采用式（1-3）对平衡容器差压值进行压力补偿，因为差压△P是rw-rS的单值函数，rw-rS是汽包压力的单值函数。

汽包内置水位平衡容器工作原理

汽包内置水位平衡容器是根据多年来的工程实践而开发的，它克服了环境温度对单室平衡容器及参比水柱内水密度的影响，使信号更稳定，测量的附加误差更小，补偿公式更简单，结果更准确。众所周知，单室平衡容器及参比水柱内水的温度受环境温度和风向以及容器的结构、表管的走向布置影响较大，而水的密度与水的温度关系较大，一个较小的差压误差，经补偿计算后会增加近2倍的误差，给水位测量带来较大的一个随机误差。汽包内置水位平衡容器，将平衡容器置于汽包内部，使其水容器和参比水柱永远处于饱和环境下，克服了参比水柱水温难以测量的不足，从而使信号更加稳定。汽包内置水位平衡容器提供了一个更加稳定、可靠、准确的差压信号，从而使汽包水位测量、调节和保护更加真实可信。汽包内置水位平衡容器的原理如图1-3所示：汽包内置水位平衡容器主要由1冷凝罐、3正压取样管、5DCS、6差压变送器、8平衡罐等组成。汽包运行过程中饱和蒸汽进入到冷凝罐中冷凝成饱和水回流到平衡罐中，参比水柱所形成的静压通过正压取样管引到差压变送器的正端，汽包内的水通过水侧取样管引到差压变送器的负端，这样差压变送器输出差压信号给DCS，在DCS中通过压力补偿计算得出汽包内的水位。这样做没有了环境温度对参比水柱密度的影响，计算出来的结果就更接近于汽包中的实际水位，能够真正反映汽包真实水位。原理图中：L为平衡罐上边沿到水侧取样管中心线的距离，H0为汽包设计0水位线到水侧取样管中心线的距离，ΔH为现在水位线相对于0水位线的差值，γ1为饱和水的密度，γ2为饱和汽的密度。由此我们可以列出下列公式：ΔH=L-H0-ΔP/（γ1-γ2）。从公式中我们可以看出，水位只与饱和水和饱和汽的密度有关，而密度与压力有关，我们只要测出汽包压力就可以从密度表中查出密度，代入公式即可计算出水位。原平衡容器的水位变送器送出的是水位信号，改造后水位变送器送出的为差压信号，并且水位计算公式有不同汽包压力下饱和水密度不同的修正公式，所以汽包平衡容器改造后需对原组态的水位计算公式进行修改，

修改后组态公式如下：

效果检查一改造前平衡容器与电接点水位的偏差改造后平衡容器与电接点水位的偏差内置式平衡容器计算水位与电接点水位计，在改造前后相比较可明显的发现，两者之间的水位偏差变得很小，与外置式相比内置式平衡容器测量的水位精确性有了明显的提高。汽包内置水位平衡容器的优点：

由于将平衡罐安装在汽包内，使平衡罐及引出管中的水的温度为汽包内饱和水的温度，其密度为饱和水的密度，这样在进行补偿计算时就有相对稳定的参数，可以准确计算出汽包水位。

由于在汽包的汽侧取样管上焊接有冷凝罐，可以及时向平衡罐中补充冷凝后的饱和水，可以保证在起炉不久就投入汽包水位。

备用正压取样管，防止内置式平衡罐出现意外后可将正压表管与之相连。这样就与现行的外置式单室容器一样，以防万一。目标检查结论：这次QC活动圆满完成了预定目标。

通过内置式平衡容器计算水位与电接点水位计，在改造前后相比较可明显的发两者之间的水位偏差，由以前最大的75mm减小到了5mm,与外置式相比内置式平衡容器测量的水位精确性有了明显的提高,使平衡容器计算出的水位与汽包的实际水位几乎一致。

经济效益1、直接经济效益据调察300MW机组一次非停造成损失据调查序号参数影响量货币损失备注1高峰非停

30短时间停运约2少发电约13考虑停运时间和爬坡速度受限时间3多烧油约6

4不合格点数400.38

5核减计划电量103万元

6多用厂用电3.751.3

7多耗水2000.05

8多耗汽2001.8

9多耗煤150.7

合计

56.23

以上是净损失经济效益2、间接经济效益通过此次平衡容器的改造极大的改善了#2机组汽包水位自动投入性能，为我厂完成全年发电量，减少厂额外用水量作出了积极贡献。

1

将