電廠鍋爐汽包水位測量遠傳與就地偏差大原因分析與探究

王治華

摘 要：火力發電廠中汽包水位需要保持正常的水位才能安全、經濟的運行。所以，準確的測量水位、進而更好的控制水位在允許范圍內變化，對于保證安全，提高經濟效益具有重要意義。

關鍵詞：汽包水位測量；就地偏差；原因；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.074

1 現代大型鍋爐汽包內部長達20m左右， 內部結構十分復雜

汽包橫向布置于鍋爐上前方，作為鍋爐循環回路的一個儲水箱，汽包內設有汽水分離裝置、給水加藥分配管、給水分配管和為了減少給水中的含鹽量所需的排污管。汽包內部沿其整個長度方向設有圓周式隔板在其下半部分形成了環形空間。汽水混合物從爐膛水冷壁的上升管進入汽包的這些環形空間后再經過臥式汽水分離器。分離出來的蒸汽從分離器外側的開孔出來后進入人字形干燥器。蒸汽中水分的最后分離是在蒸汽進入由W型h字組件組成的干燥裝置中完成的。蒸汽儀較低的速度進入干燥器并在其中多次改變流動方向，使蒸汽中夾帶的水分吸附在由人字形組件。組成的巨大的表面上，這些水膜在重力作用下排至汽包底部，而分離出來的蒸汽流進干燥箱后再通過汽包頂部的蒸汽管引出，并利用這些蒸汽管將蒸汽傳至過熱器。從蒸汽中分離出來的水下落至汽包水空間，再通過徑向消渦裝置進入下降管，再由下降管引至鍋爐底部后分配到爐膛水冷壁中。

2 汽包水位對象特性無論從靜態和動態分析都十分復雜

進出汽包的汽水不平衡、汽包內壓力的變化以及燃燒工況的變化都會影響汽包水位的變化， 而且在各種擾動下的變特性有著很大的差異，不弄清它的種種特性就不可能正確設計和安裝汽包水位測量系統，在鍋爐運行時也往往難于判別汽包水位計異常的真正原因。

汽包正常水位（Normal Water Level，NWL）是指鍋爐正常運行過程中汽包中的水位應該保持的高度，一般稱為汽包的零水位。為了保證鍋爐的安全性和經濟性，在鍋爐運行過程中汽包水位必須保持在正常水位附近，它的允許波動范圍一般在±50mm內。當鍋爐運行不穩定、

負荷變化較大或自動控制系統故障時，汽包水位有時會超出上述允許范圍，但是只要沒有上升到影響汽水分離器正常工作的程度，或者下降到破壞鍋爐水循環的程度，還是允許鍋爐繼續運行的。然而，水位變動范圍過大，就應該引起值班人員的重視，采用相應措施恢復水位正常，如果水位繼續變動，達到不能允許的范圍時，就應該立即停止鍋爐的運行，以保證設備安全。為此，鍋爐廠還規定了汽包水位的高、低限報警值和跳閘值。 鍋爐正常汽包水位（NWL），以及以正常水位（NWL）為基準的報警值和跳閘值隨鍋爐型式、汽包內部汽水分離器等各個部件的結構、尺寸和布置方式的差異，不同鍋爐廠生產的亞臨界鍋爐汽包正常水位的高度以及報警值和跳閘值有很大差別。 表1列出了國內外主要鍋爐廠生產的各種亞臨界鍋爐汽包正常水位以及警報警值和跳閘值的情況。 表中NWL項所列字為汽包正常水位和汽包幾何中心線之間的距離， 負值表示汽包正常水位在汽包幾何中心以下。

差壓式水位計是通過把水位高度的變化轉換成差壓的變化來測量水位的，因此，其測量儀表就是差壓計。差壓式水位計準確測量汽包水位的關鍵是水位與差壓之間的準確轉換，這種轉換是通過平衡容器形成參比水柱來實現的。目前，國內外最常用的是通過單室平衡容器

下的參比水柱形成差壓來測量汽包水位。造成遠傳水位計測量不準的原因主要有以下幾點：

（1）參比水柱溫度的變化。從表2可知，如果參比水柱的設定溫度值為40℃，當其達到80℃時，其水位測量附正誤差33.2mm；當參比水柱溫度達到130℃時，其水位測量附加正誤差高達108mm。由此可見，汽包壓力和參比水柱溫度對差壓信號的相對誤差的影響都是不可忽略的。

（2）平衡容器的溫度及正負壓側喇叭口角度的變化。正常情況下正壓側從汽包引出后應該向上傾斜，負壓側從汽包引出后應該向下傾斜，保持100：1的比例，當正壓側取樣管向下耷拉時，會導致平衡容器的溫度下降，導致其中水的密度變大，參比水柱的密度變大，差壓變大，測量偏低。

（3）冬季伴熱帶的影響。冬季伴熱帶投運后，因為伴熱帶的敷設走向及發熱量不同等原因導致的正壓測測量管路和負壓側測量管路溫度不同而導致的水密度變化，從而引起測量誤差的產生。雙色水位計是基于聯通管式原理的水位計，它是由云母水位計發展而來的。云母水位計只能就地監視，且汽水界面不清晰，而雙色水位計改進了云母水位計結構，輔以光學系統，利用光從空氣進入蒸汽或水產生不同的折射，使汽水界面顯示成紅、綠兩色的分界面，顯示清晰，并可利用工業攝像系統等方式遠傳顯示。用于超高壓及以上鍋爐的雙色水位計，考慮其強度，窗口玻璃不做成長條形，而是沿水位計高度上開若干個圓形窗口，稱為多窗式雙色水位計，其缺點是小窗之間的一段是水位顯示的盲區。

電極式（電接點式）汽包水位測量裝置的測量筒。它是一種基于聯通管式原理的測量裝置，與普通就地云母水位計（或雙色水位計）不同之處在于測量筒內有一系列組成測量標尺的電極，由于汽、水電導率的很大差別，造成處于汽和水中的電極電阻值有很大差別，以此來判斷電極是處于水空間，還是處于汽空間。利用多個電極即可判斷當前的水面位置。引起電接點水位計偏差的原因有：

1）電接點測量筒安裝是否正常，不應該向上或者向下傾斜。2）電接點的每個電極應該工作正常，接觸良好，通斷良好、沒有泄露。3）下面的排污門和放水門應該關閉嚴密、沒有內漏。4）使用的電極需要精挑細選，絕緣電阻必須大于20兆歐姆。5）機組運行當中如果需要更換電極，要關閉正、負壓測一次門和二次門、打開排污門，待測量筒完全冷卻后再進行拆裝。回裝電極時，可以涂抹防高溫咬合劑，便于維護和下次拆卸。

參考文獻：

[1]李忠良.鍋爐汽包水位測量偏差分析及改進措施[J].電力職業技術學刊.