火電廠鍋爐水位保護改造研究

（東臺蘇中環保熱電有限公司，江蘇 東臺 224200）

1 概述

火電廠生產運行過程實際上是能量轉換過程，鍋爐作為火力機組的主設備，也是火電廠能量轉換意義上的第一站，因此沒有鍋爐的安全運行，后續能量轉換過程將無法實現。許多案例表明，鍋爐汽包水位滿水和缺水事故嚴重威脅機組的安全運行，輕者造成機組非計劃停運，嚴重時可造成汽輪機和鍋爐設備的嚴重損壞。鍋爐水位控制本質上是給水量與產出蒸汽量間的動態平衡，如果水位過高，會破壞汽水分離裝置的正常工作，嚴重時會導致蒸汽帶水增多，從而增加在過熱器管壁上和汽輪機葉片上的結垢，甚至會使汽輪機發生水沖擊而損壞葉片；相反，則會破壞水循環，導致水冷壁管道破裂、鍋爐干鍋等事故，從而汽包過高或過低都會影響機組的安全運行。

2 設備狀況

自1995年建廠以來，某公司GAZIAD型FSSS鍋爐爐膛保護裝置中鍋爐汽包水位保護因利用電極式水位計高、低Ⅰ值（±75mm）熱工光字牌報警，高、低Ⅱ值（±200mm）進行單點越限時，開關量信號直接啟動來實現汽包水位保護，運行過程中經常突然出現水位保護動作引起緊急停爐。分析原因由于電極絕緣材料長期處于飽和水、汽中，在絕緣材料表面腐蝕和結垢，造成電極掛水或缺水等誤發虛假信號，引發鍋爐汽包水位保護誤動。主要存在以下問題：

（1）GAZ-IAD型FSSS鍋爐爐膛保護裝置中滅火保護、汽包水位保護和爐膛壓力保護等集成，不能單獨實現任一保護投退，只要其中任一保護出現問題時，都必須將FSSS鍋爐爐膛保護裝置退出，此時當其它保護事實達到動作條件時，反而不能動作，對鍋爐起不到相應的保護作用。

（2）汽包水位保護選用電極式水位計一組提供的高低I值為±75mm開關信號作為報警，高低II值為±200mm開關信號用于停爐保護，切斷進爐的燃料（煤粉或燃油），設計本身存在缺陷；當電極絕緣材料腐蝕、結垢和氧化鋁純度達不到要求時，都可能引起高II值誤發信號，啟動保護回路動作和打開事故放水閥，此時反而可能導致鍋爐缺水事故發生或者低II值電極結垢引起缺水信號誤發引起鍋爐保護動作。

（3）FSSS鍋爐爐膛保護裝置配置與《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》條文相悖。鍋爐汽包水位高、低保護應釆用獨立測量的三取二的邏輯判斷方式，而不是僅一取一的方式。

3 改造方案及實施

3.1 設計原則和依據

（1）鍋爐汽包水位高、低保護應釆用獨立測量的三取二的邏輯判斷方式。

當有一點因某種原因須退出運行時，應自動轉為二取一的邏輯判斷方式，并辦理審批手續，限期（不宜超過8h）恢復；當有二點因某種原因須退出運行時，應自動轉為一取一的邏輯判斷方式，應制定相應的安全運行措施，經總工程師批準，限期（8h以內）恢復，如逾期不能恢復，應立即停止鍋爐運行。

（2）鍋爐汽包水位保護在鍋爐起動前和停爐前應進行實際傳動校檢。

用上水方法進行高水位保護試驗、用排污門放水的方法進行低水位保護試驗，嚴禁用信號短接方法進行模擬傳動替代。

（3）汽包水位測量應進行溫度壓力補償。

在確認水位保護定值時，應充分考慮因溫度不同而造成的實際水位與水位計（變送器）中水位差值的影響。

（4）汽包鍋爐水位保護是鍋爐起動的必備條件之一，水位保護不完整嚴禁起動。

3.2 現場條件

3.2.1 現場水位計配置

每臺鍋爐已配套6套獨立測量的水位計，其中有兩套石英管雙色水位計，一套電接點水位計，三套差壓式水位計。所謂電接點水位是測量筒上安裝19只電極、電接點液位儀及所相應連續電源、信號電纜組成；所謂差壓式水位計，將汽包液位與參照水位通過引壓管引至差壓變送器，轉換成相對應的4～20mADC模擬量信號，再經過相配套指示儀反映出來，達到顯示汽包實際水位的目的。

3.2.2 信號配置

石英管雙色水位計是就地顯示水位計，沒有相應電信號和開關量輸出；電接點水位計可以提供一組高低越限停爐信號；另有三套差壓式水位計可以通過轉換限值報警，輸出三組獨立的開關量信號。

3.3 方案設計

高保護設置3個定值分別為高I值（+75mm）、高II值（+180mm）、高III值（+200mm），高I值由電接點水位計發出水位高預告信號，目的引起運行人員的注意；當采取措施后還不能使水位恢復正常，水位升至高II值時由水位保護裝置發出報警信號的同時打開事故放水電動門；當水位繼續升至高III值時，水位保護裝置動作輸出動閉觸點，停排粉機、關燃油電磁場閥，同時伴有熱工光字牌指示“水位保護動作”；實現汽包水位低保護也設置3個定值分別為：低I值（-75mm）、低II值（-180mm）、低III值（-200mm），低I值、II值報警同上；當水位降至低III值時，水位保護裝置動作輸出動閉觸點，停排粉機、關燃油電磁場閥，同時有熱工光字牌指示。

3.4 方案實施

3.4.1 設備完整性檢查

（1）差壓變送器檢查

對三臺量程為-300～+300mm的差壓變送器組織進行校驗、遷移調整，判斷全量程是否4～20mA對應成同比例線型關系，基本誤差是否合格。

（2）單室平衡容器及管路檢查

檢查單室平衡容器汽閥、水閥是否阻塞及管路是暢通及管道安裝是否符合規定，盡可能減少目前各種測量方式間的測量誤差。

4 改造后效果

該保護裝置使用多年來，均未發生誤動和拒動情況，從而實現對鍋爐汽包水位的準確測量和可靠保護，消除了原設計中汽包水位保護經常誤動和拒動缺陷，提高機組的安全穩定運行，同時也符合了《防止電力生產重大事故的二十五項反措重點要求》中相關條文的要求。

結語

三套獨立的鍋爐汽包水位信號經過設定限值比較后，實現三取二邏輯，有效杜絕運行過程中水位保護的誤動和拒動，避免了不必要的啟停爐，從而提高了工作效率和經濟效益。

[1]國家電力公司發輸電運營部.防止電力生產重大事故二十五項重點要求[M].北京：中國電出版社，2001.