减小锅炉汽包水位计测量偏差的研究

吕福祉

摘要：主要分析了影响汽包水位测量就地水位指示的因素，从定性到定量进行了全面分析，不但提高了就地水位计指示的准确性，还及时改正了就地水位测量出现的误差。在现有基础上对其进行了改造，并取得了较大的成效，以期为今后的工作提供经验。

关键词：汽包水位；测量；准确度；偏差

中图分类号：TK223.6 文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）08－0047－02

在锅炉正常运行的过程中，汽包水位是一个重要的监测数值，它的变化会对电厂的运作产生很大的影响。为了防止重大事故的发生，精确的测量汽包水位变化数值就显得尤为重要。下面就对如何减小测量偏差进行分析、研究。

1汽包水位测量系统的配置及存在的问题

1.1配置

通常情况下，锅炉汽包水位测量系统采用两种或两种以上共存配置的原则。以2台300 MW和4台600 MW锅炉为例，每一台锅炉都必须将水位计、电接点水位计配置成双份，并且还要配置3套压差式水位计。其中，3个汽包压力能够自动调节测量系统中的水位变化，并与主燃料跳闸（MFT）共同起到保护系统的作用。将闭路电视引入监控室并与双色水位计和电接点水位计连接起来就可以对汽包水位进行监测，以便可以及时了解、记录水位的变化情况。

事实上，锅炉的汽包水位控制信号摘取于3个独自的差压变送器，这样做有利于保证汽包水位测量系统的可靠性和稳定性。该系统是由独立的测量孔，差压变送器输入、输出模件等组成。通过引入分布式控制系统（DCS），能够稳定控制水位，防止水位超出标准数值。

1.2问题

经过多年来的实践经验，总结出汽包水位测量系统主要存在以下问题：测量不稳定和在运行过程中测量偏差较大。这些问题的出现严重影响了该系统的正常运行和日常管理，经过总结，得出出现这些问题的原因如下：①受安装单室平衡容器的影响；②受火焰燃烧程度的影响；③因变送器移动、测量系统的泄露等造成差压误差；④环境和压力的误差、实际情况与预先设定数值不符，正负压管路产生温差，都会对平衡容器和系统内水柱的温差产生很大的影响。

1.3解决办法

要解决这些问题，可以从以下两方面入手：①通过冷、热水的交替使用调节温度；②调整火焰大小，努力使火焰达到规定标准。

尽管在安全要求中规定，汽包水位计以差压式水位计为基准，但是就实际情况来说，当3套水位计的数值偏差达到一定程度时，很难达到“当3套水位计之间的数值有较大的偏差时，以差压式水位计为基准”这一要求。事实上，这一规定是纯理论性的要求，是人为地将差压式水位计定为基准，并不符合实际情况，不利于问题的发现和解决，会加大出现责任事故的概率。

2提高水位计水位测量准确度的方法

2.1为水位计连通器加盖热套

此方法是目前业界所知道的提高准确度最准确、实用的方法。当连通器内的水温达到顶值时，连通器内的水线高度就是汽包重量水位。此时，汽包中压力和水位数值波动已经不会影响水位数值的显示，而且水位数值也不会受到测量基准线的影响。但是，在为水位计连通器加盖热套的过程中，一定要注意水位计数值显示的问题。为了防止影响数值读取的情况发生，一定要加盖透明的热套，同时，还要注意电接点的信号传输问题。

2.2补偿与修正参数

事实上，根据水位测量原理引入温度和压力参数这一补偿措施，对于电接点水位计更为合适，因为显示的水位数值对水位的计量有很大的作用。对云母水位计和双色水位计来说，由于它们是直接显示水位数值，而不是通过信号输出的方式显示，所以，并不能通过计算机和仪表来进行计算和演示，只能人工进行。

在进行补偿计算的过程中，可以人为估计并设计出容器内水温的数值，由此可以省略一些不必要的环节，以提高工作效率。但要注意依据的合理性，避免误差过大。修正与补偿相类似，主要是根据汽包正常工作时的压力和显示的数值对水位计示值进行修正，此方法较为复杂，并且在此之前要根据实际情况做出修正值数值表。

3水位计偏差大的原因与改进方法

3.1水位计运行状态的检查

3.1.1测量温度梯度

在不同的环境温度和相同的负荷下，采用红外线温枪进行手动测量。单室平衡容器冷凝器的竖直管段在相同负荷、不同的温度下，它的温度差异是非常大的，所以，在测量时，要参比水柱的温度梯度（参比水柱的温度随温度的变化而变化，但是，一般都高于环境温度60 ℃左右），并在测量后取测量数值的平均值。

3.1.2检查单室平衡容器

在单室平衡容器安装时，要根据要求对其进行严格的检查。在安装完成后，其应该处于平衡的位置，容器外部不允许保温，截止阀应该保温、汽侧取样管也应该保温，但要注意的是，汽侧取样管在安装时应该稍稍向上倾斜，水侧取样管稍微向下倾斜。

3.1.3检查平衡容器的位置

检查平衡容器安装的物理位置和高度。在一般情况下，平衡容器应于水位变送器的引压管基本保持一致，相差在10 cm左右。以设计的五号机组为例，平衡容器安装在70 cm处，高度差应在10 cm左右，所以，水位变送器在安装时就应该在60 cm。

3.1.4环境温度

环境温度对汽包水位差压计的测量有直接影响。从汽包水位测量的缺陷率记录中可以看出，气温过冷和过热都对汽包水位差压计的测量产生影响，因此，冬季和夏季正是汽包水位偏差大或多发故障的时间，而气温比较适中的季节发生汽包水位偏差或故障的可能性较低。

3.2水位计偏差大的原因分析

经过专业人员的多次检修后，总结经验，并对水位计偏差大的原因加以分析，得到出现偏差的原因只要有以下几点：①由于平衡容器引压管的温度分布是均衡的，而平衡容器引压管不是线性分布，所以，在实际工作中，采用恒定温度补偿之后（一般在50 ℃左右）就会产生一定的偏差。②在平衡容器、冷凝器的高压侧，引出管的水平管段引出长度不够长，不利于后部管段的温度达到室内温度。这也就是说，在竖直管段中，水中的常数值要保持稳定。③安装时，在仪表管上安装1个伴热带，防止在冬季使用时仪表管出现结冰的现象。有些发电厂仪表管上的伴热带采用自控温伴热带，温度大约保持在80 ℃。但是，由于伴热带的铺设方法不同，铺设不规范也会影响水位测量的精准性，进而使水位计产生偏差。④仪表管的保温也会对测量结果产生一定的影响。为了让冷凝器出口参比水柱能尽快达到室温，使其稳定，而单室平衡容器外部是不允许保温的，所以，需要加装保温材料在引压管和其他部位。这样一来，厚度就很难保持一致，尤其是在冬季，仪表管温度升高，而外界温度降低，冷热交替会对电伴热带的投用产生很大的影响。⑤在机组长期运行后，管道内的腐蚀情况就会越来越严重，而且随着时间的推移，管道内的杂质也会发生相应的反应产生大量的气泡，这会对测量时的精准性有一定的影响。同时，管道两侧也会有轻微渗漏的现象发生，导致在测量时出现较大偏差。

3.3改进水位计偏差大的措施

要减小测量偏差，可以采取如下措施：①想要减小平衡容器与变送器的落差，就要改变变送器的安装位置，将其位置提高，并将仪表管安装在室内。②在单室平衡容器侧面引出正压测仪表取样管时，应尽量延伸其长度并使其稍微向下倾斜，使参比水柱尽可能接近环境温度。③规范铺设仪表管伴热带，平行铺设差压变送器的2根取样管（备用）。使用室内电加热提高室内的温度，使室内温度保持均衡，确保仪表管在冬季不结冰。④安装屏蔽器，防止汽包水位差压和汽包压力信号的干扰。

经过对水位计的改进，测量偏差大的状况得到了明显改善。

4结束语

作为保证发电厂生产安全的重要手段，汽包水位计的测量是十分重要的。针对实际工作中发现的问题，提出相应的解决办法。这些办法可以有效减少锅炉汽包水位计测量偏差的问题，提高信号的可信度，为我国发电事业的发展打下坚实的基础，有力地推动经济的发展。

参考文献

［1］程人亨.热工过程检测仪表［M］.北京：中国电力出版社，1997.

［2］朱祖涛.热工测量和仪表［M］.北京：水利电力出版社，1991.

［3］郭绍霞.热工测量技术［M］.北京：中国电力出版社，1997.

［4］程上婉.热工学理论基础［M］.第一版.北京：水利电力出版社，1989.

〔编辑：白洁〕

The Research of Reduce the Boiler Steam Drum Water Level Gauge Measuring Deviation

Lv Fuzhi

Abstract: The analysis of the impact of drum level measurement in situ water level indication factors conducted a comprehensive analysis from qualitative to quantitative, not only improves the accuracy of the in situ water level indication, but also promptly corrected the error occurs in situ measurements of water level. Based on its existing transformation and achieved greater success in order to provide experience for future work.

Key words: drum level; measurement; accuracy; deviation

（上接第45页）

3结束语

综上所述，加强对电力设备直流系统的优化配置，对国家电力安全的保障具有重要意义，直接影响国家的经济利益。目前，我国电力设备直流系统的配置尚不成熟，在技术问题上依然存在一定的缺陷。因此，需要相关人员重视该方面问题，并采取积极有效的措施避免电力安全事故，保证电力设备的正常检修，加大对电力设备直流系统的优化配置，有效维护国家电力安全。此外，随着科学技术的持续进步和发展，先进的科学技术被不断引进，这就对电力设备人员的素质和专业技能水平提出了更高的要求，从而有效保障整个电力系统安全有效的运行。

参考文献

［1］黄晟生.谈电力设备直流系统的技术［J］.广东建材，2007（03）.

［2］杨勇，郑晶晶.电力设备直流系统的优化配置［J］.电气时代，2006（09）.

［3］唐青，唐梅.浅谈变电运行的安全管理及故障排除［J］.城市建设理论研究，2011（20）.

〔编辑：李珏〕

Optimizing the Configuration of Power Equipment DC System Research

Huang Changwei

Abstract: DC wiring system as the starting point from which to select the battery and charging device configuration and monitoring devices such as the DC system voltage monitoring devices, the optimal allocation scheme elaborated DC system.

Key words: electricity; equipment; DC; configuration

（上接第46页）

On the Nickel-iron Furnace Electrical Control and Monitoring Systems

Shi Zhongjiang

Abstract: The nickel-iron furnace electrical control and monitoring system plays an important role in the control of the furnace, the use of programmable logic controller（PLC）technology to achieve precision and accuracy of site-site signal acquisition device control. Depending on the site control methods, various control methods expounded the advantages and disadvantages.

Key words: furnace; hydraulic; flow; monitoring