電廠低加及凝汽器水位改造導波雷達液位計的應用及說明

張燕青

（神華國華孟津發電有限責任公司）

一﹑運行狀況和存在問題：

1運行過程中，差壓變送器測量精度較差，正常情況下6﹑7﹑8號低加及凝汽器處于微負壓和負壓狀態下運行，設備運行前需對測量平衡容器進行注水。增加人工工作量。自運行以來，6﹑7﹑8號低加及凝汽器液位變送器缺陷次數較多，主要包括液位反饋至DCS畫面后液位較高﹑不準確，液位隨真空變化產生跳變。例如7號低加液位變送器遠傳值為超量程，無法檢測水位，無法對低加疏水閥進行自動控制，現僅靠單只導波雷達液位計控制液位，如果導波雷達液位計故障，將無法遠方監控液位，無法實現低加疏水自動，造成低加滿水或者失水事故造成液位開關動作，強制退出低加運行。將直接影響機組給水熱經濟性，導致低加退出后，甚至對機組安全穩定運行造成威脅。

2 影響運行盤控人員監視判斷機組6﹑7﹑8號低加及機組凝汽器水位，對于凝氣器及低加液位控制無法達到自動控制效果。

3差壓變送器液位不準確偏差大，例如凝汽器液位計如果出現液位變送器液位模擬信號三取二低低將導致凝結水泵跳閘，直接導致機組主給水流量低低保護動作，機組MFT動作，導致機組停運。對機組安全經濟運行構成威脅。

二﹑存在的問題所造成的威脅

1在機組運行時，如果取樣管路憋空氣﹑積污或者微滲漏將直接影響測量準確性，造成6﹑7﹑8號低加及#1機組凝汽器水位自動調節﹑水位保護失靈和無法正常監視，將直接影響機組的安全運行。

2機組運行時，如果出現液位偏差大，檢修不容易處理，處理過程中，因液位參與調節及保護，給檢修工作造成很大不便及風險。

3低壓加熱器液位不準確，影響液位自動調節，現在僅靠單支導波雷達液位計做液位控制，如果出現低加液位波動或跳變，將影響液位調節閥自動調節，造成水位波動，影響低加熱效率，影響機組熱經濟性。

4 凝汽器無論是水位過高或者是過低都會給汽輪機組本身的真空造成一定的影響。而在機組經濟運行中，真空是非常重要的一個參數。若是真空降低，那么排氣壓力便會得到升高，汽輪機總題的焓降將會有一定的減少。若是進氣量不發生變化，那么機組的壓力會有一定的下降，若是真空下降的時候想要保持滿負荷運行的模式，那么便必須增加蒸汽流量，可能會導致汽輪機出現前幾級過負荷的清理。若是真空惡化的比較嚴重，那么排氣室的溫度會有一定的增加，會導致機組中心出現變化，產生的振動會比較的大，對發電機組的運行安全會造成嚴重的影響。

三﹑ 國內外真空環境測量液位方法及方式介紹。

6﹑7 ﹑8號低加及機組凝汽器水位其差壓液位計的測量原理及方法在此做簡單介紹：

1 機組6﹑7﹑8號低加及#1機組凝汽器容器式測量的一般原理

有以下差壓計算公式：

其中△P為差壓變送器測量到的差壓值，ρ為一定溫度和壓力下水的密度，g為重力加速度，P1和P2分別為負壓側和正壓側水平面上的空間壓力，H為容器中實際水位的高度，H1為參比水柱的高度。

容器及其管路成形之后，H1即固定不變，P1和P2空間只要始終相通即空間壓力相等，這樣上述差壓計算公式可以變換為：

其中△P可以通過差壓變送器測量得到，ρ﹑g和H1都是已知數，運用現代計算機技術很容易就可以計算出H值，即容器實際水位高度。H= H1-△P /ρg

2 本廠凝汽器及低加液位測量方法

在火力發電機組中，凝汽器以及低價水位是非常重要的一個參數，在我們火力發電廠中，凝汽器和低嫁誰位測量的時候，都是根據設計安裝好的3套水位測量系統進行的。每個系統中都有包含了正負壓側取樣管的兩個一次閥門﹑三閥組中包含了兩個二次閥門﹑注水管處的一個注水閥門﹑差壓變送器上包含的兩個排污閥門，一共包含了八個手動閥門，此外還包含了兩個活接頭。

在這三套水位測量系統中，配置是相互冗余的，系統之間往往會出現十厘米到三十厘米的誤差，其和就地玻璃水位計指示出來的實際水位差別是比較大的，特別是在機組啟停的時候，這種現象更加的嚴重，這便導致了集控室的操作人員對凝汽器的水位監視不夠準確，這對機組的安全運行是非常不利的。檢修維護人員往往需要長時間的進行維護，忙碌了老半天好不容易調準了，凝汽器真空一波動或者取樣管道出現大一點的振動等等，就前功盡棄了。

3 測量異常原因分析

通過理論分析以及實際的檢查，上面描述的凝汽器進行水位測量的時候存在問題的原因主要包含了下面幾點：

（1）進行水位測量的時候受到正壓側水封的影響比較大

一般情況下，凝汽器的水位正壓側取樣管的取樣口和凝汽器冷凝區比較的靠近，若是在不正常運行的時候，沒有經過冷凝的蒸汽便會進入到正壓側取樣管的水平段中去。并且由于管徑比較的小，或者是管道內部有雜質或者臟物，管道內部的蒸汽在冷凝結束之后不會流回到凝汽器中去，而是在水平段位置形成水封，這會對水位測量造成一定的影響。

（2）系統泄漏會對水位測量造成一定的影響

注水管道是在凝結水泵出口引出的，其壓力接近3MPa，若是注水閥門中出現一點的內漏，那么正壓側壓力便會有一定的增加，或者其會充滿正壓側取樣管的水平段，進行水位測量的時候，其數值和正常數之比，便會比較的低。

在機組運行的時候，凝汽器的狀態應該是真空的，其真空應該超過-90KPa。以往的測量系統包含了八個手動的閥門和兩個活接頭，經常需要注水或者排污，并且手動閥門使用的過程中，很容易導致泄漏的出現，其中任何一個閥門出現一點點的泄漏，都會給水位測量造成嚴重的影響。

（3） 真空波動會對水位測量造成影響

真空波動會影響到正壓側水平面，若是短時間內出現真空升高迅速的情況，那么正壓側水平面便會出現降低的情況，若是出現管道泄漏，那么影響會更加的大。

此外，在進行水位測量的時候還會受到熱力系統的水的熱膨脹以及汽水損失的影響。

4 導波雷達液位計的原理及特點

（1）導波雷達物位測量的原理

導波雷達物位計進行界面的測量不受負荷變化的影響，和真空變化的影響，具有老系統無法比擬的界面測量效果，導波雷達物位測量技術是微波物位計的一種變型.是采用TDR時域反射原理進行工作。通常采用脈沖波方式工作，與微波物位計不同點在于微波脈沖不是通過空間傳播，而是通過一根（或兩根）從罐頂伸入，直達罐底的導波體傳播，導波體可以是金屬硬桿或柔性金屬纜繩，微波脈沖沿導波桿或纜繩外測向下傳播電磁脈沖波，當電磁波在被測物料表面上被反射將會沿著導波桿反射回去，被天線（壓電晶體）接收，由發射脈沖到接收到回波脈沖的時間差即可計算傳播的距離。它可以測量的范圍包括液體和固體物位.以及非導電液體與導電液體的分界面。

（2） 導波雷達物位測量的特點

①電磁波信號沿導波桿傳輸可消除假回波信號，減少信號的丟失。

②整個測量裝置無活動部件，無機械磨損。

③安裝調試方便。

④不受大氣情況和介質密度變化的影響。

⑤ 適用于高溫﹑高壓的物位測量，導波雷達液位計能做到耐高壓34.5 MPa（20℃），同時耐高溫高壓的可達 到 200℃（29 MPa）﹑450 oC（13.5 MPa）。

⑥測量無“死區”精度高，全線性化。

⑦測量范圍從0.6 m到3O.5 m。

5 國內電廠技術交流結果

國華寧海電廠﹑國華臺山電廠等國華兄弟企業，及其他電廠改造成功案例。并已經將本廠#2機組凝汽器液位變送器3支更換為導波雷達液位計，測量準確性得到了提高，且日常維護量極??；通過與導波雷達液位計一些技術專業人員溝通，在其他電廠及現場實際應用效果較好，可行性高，可確保改造后的液位監測效果。

6 設備進行改造方案及實施方法

在原#1機組凝汽器水位取樣一次門后拆除原差壓變送器取樣管及差壓變送器，在取樣一次門后焊接安裝導波雷達液位測量筒和液位計3臺，安裝位置在0米凝汽器原差壓測量裝置一次門后；在原6﹑7﹑8號低加水位取樣一次門后拆除原差壓變送器取樣管及差壓變送器，在取樣一次門后焊接安裝導波雷達液位測量筒和液位計6臺，安裝位置在6.4米原6﹑7﹑8號低加差壓水位變送器上下取樣一次門后。通過電纜線管配設及電纜走線，將原差壓變送器信號電纜，走至新裝導波雷達液位計接線并做回路測試，供貨廠商技術人員到廠配合調試及技術支持。測量穩定性好，可排污排除雜質。真空情況對于導波雷達液位計測量無影響。

7 雷達波液位計改造總結

液位計經改造后，能較準確的測量機組6﹑7﹑8號低加及凝汽器水位，便于運行監盤人員監視液位。保證機組安全﹑穩定運行。

能提高設備自動投入率，提高自動調節品質，從而優化設備運行，保證低加液位正常，符合設計要求，低加液位控制正常，凝汽器液位控制正常，可以保證凝汽器真空適合穩定，提高低加熱效率，提高給水溫度，從而節約機組燃煤成綜上所述，以上方案在穩定性和應用性較適合，對于現場低加及凝汽器穩定提供了可靠保障，有利于機組運行的安全性﹑穩定性及經濟性。另外可減少日常維護量及維護時間，節約保養廠日常維護人力及物力成本。

[1]熱工程控保護[Z].