一起汽包水位測量異常導致鍋爐MFT事故的分析

王可棟

（中外合資合肥第二發電廠，安徽 合肥 231607）

某電廠鍋爐采用哈爾濱鍋爐有限責任公司生產的亞臨界一次中間再熱自然循環單爐膛汽包鍋爐，型號為:HG-1156/17.4-YM1。汽包東側裝有遠傳水位計(L003)和汽包壓力(P002)測點;汽包西側裝有2只采用多測孔技術改造后，取樣管分離的獨立汽包遠傳水位計(L001、L002)和1個汽包壓力(P001)測點。汽包遠傳水位計采用同側汽包壓力測點進行壓力補償，溫度補償采用定值補償。汽包水位報警定值水位為+120mm，-180mm；MFT定值水位為：+240mm，-330mm。汽包水位MFT采用三取二邏輯，任意1只汽包水位測量值偏差大于平均值63.5mm會造成該汽包水位測量單通道故障，觸發該通道MFT，汽包水位達到MFT定值也會觸發該通道MFT，當鍋爐MFT通道有2個激活后就會觸發鍋爐MFT保護。

1 事故經過

2008-04-20T13:43，運行人員發現鍋爐汽包水位異常，鍋爐MFT第一通道由于汽包水位偏差大于63.5mm單通道觸發，在集控室操作員站上觀察汽包水位曲線，3臺汽包水位示值之間偏差較大，并且有發散趨勢。檢修人員檢查汽包水位取樣裝置、汽包水位變送器等設備未發現明顯異常，此時3臺汽包水位示值不斷變大。14:11:36，鍋爐第二通道MFT，通道由于水位低于-330mm觸發，鍋爐MFT保護三取二保護邏輯成立，造成鍋爐跳閘。

2 原因分析

在鍋爐MFT觸發后，檢修人員檢查了汽包水位采集卡件、汽包水位變送器、汽包水位取樣管道及控制電纜。

(1) 檢查汽包水位采集卡件和汽包水位變送器。該廠DCS系統采用德國ABB公司PROCTROL-P控制系統，汽包水位采集卡件為81EA04。在機組跳閘后采用新卡件檢查汽包水位采集卡件81EA04，觀察操作員站水位曲線，發現其沒有好轉趨勢，判斷采集卡件沒有故障。檢查汽包水位就地變送器外觀，無明顯異常，在機組停運后對水位變送器進行了檢查，確定汽包水位變送器工作正常。

(2) 檢查控制電纜。在機組停運前，檢修人員觀察汽包水位變送器的LED表頭輸出和DCS操作員站，其顯示一致。在機組MFT跳閘后，檢查水位控制電纜沒有發現問題，測量控制電纜屏蔽接地情況，屏蔽層接地良好，可以排除信號干擾因素。

(3) 檢查汽包水位取樣管道。在現場發現，西側汽包水位變送器柜后方汽包水位和汽包壓力取樣管道排污閥出口長短不一，汽包壓力取樣管道排污閥出口被包裹在保溫材料內部。在拆除保溫后，發現汽包水位變送器柜內汽包壓力(P001) 變送器取樣管道排污閥出口有少量蒸汽溢出。將該汽包壓力變送器取樣管道排污閥關閉嚴密、排污閥出口沒有蒸汽溢出后，集控室操作員站指示汽包水位逐步回復正常。就地設備如圖1所示。

圖1 汽包西側水位計和汽包壓力取樣管布置示意

汽包壓力P001測點取樣管道排污閥泄漏，造成取樣管道逐漸變熱(汽包溫度在330℃～340℃)，汽包水位測點L001的高壓側和L002的低壓側受熱升溫，使這2臺汽包水位變送器的受熱取樣管道內部的凝結水密度發生變化，形成附加測量誤差。該測量誤差是造成汽包水位測量發生異常的原因。

根據汽包水位采樣原理：汽包水位、差壓、變送器、DCS采集水位輸出之間的關系如圖2所示。

圖2 汽包水位、差壓、變送器輸出之間的關系示意

假定當時汽包實際水位H沒有發生變化，對于汽包水位測點L001，變送器高壓側取樣管道受熱后溫度逐漸上升，管道內部凝結水密度逐漸減小，變送器輸入差壓△P逐漸減小，變送器輸出E(4～20mA電流)逐漸加大，DCS采集的水位數值H′逐漸加大。對于汽包水位測點L002，變送器低壓側取樣管道受到加熱后溫度逐漸上升，管道內部凝結水密度逐漸減小，變送器輸入差壓△P逐漸加大，變送器輸出E(4～20 mA電流)逐漸減小，DCS采集的水位數值H′逐漸減小。由此可見，當汽包壓力變送器取樣管道由于泄漏而溫度逐漸升高時，相鄰2只汽包水位(L001、L002)變送器在DCS上采集到的數值會向2個相反的方向發散。當采集數值到達汽包水位保護定值時，觸發鍋爐MFT保護。

3 整改措施

(1) 將西側汽包壓力變送器移位至獨立的保溫箱內，其取樣管道與汽包水位變送器取樣管道分離且獨立保溫。當汽包壓力變送器發生故障時，不會影響到相鄰的汽包水位變送器測量回路。

(2) 原設計汽包壓力變送器只有1個針型排污閥。通過改造，在原來的排污閥后管道上串聯1個新排污閥。當其中1個排污閥出現異常時，不會導致取樣管道泄漏。

(3) 檢查所有汽水系統變送器取樣管道排污閥出口，發現包裹在保溫內部的要重新敷設保溫材料，確保排污閥出口裸露在保溫材料外部。如果取樣管道發生泄漏，運行、檢修人員就能及時發現并進行處理，防止事故擴大。

4 結束語

電力系統“跑冒滴漏”是發生生產事故的主要危險源之一。它不僅會造成系統自身的安全隱患，還有可能成為相鄰系統的安全隱患。對于可能發生“跑冒滴漏”問題的設備盡量采取加強定期巡視、建立巡檢臺賬的方法，以便及早發現問題并加以解決。