摘要：火电厂的安全性和稳定性是近些年来火电厂发展的重点和难点。火力发电厂中汽包水位需要保持正常的水位才能安全、经济的运行。所以，准确的测量水位、进而更好的控制水位在允许范围内变化，对于保证安全，提高经济效益具有重要意义。
关键词：汽包水位测量；就地偏差；原因；分析；自动化控制
1前言
利用燃料燃烧进行发电的装置称为火力发电机组。锅炉是火力燃煤发电厂的重要设备之一，常有“动力心脏”之称。另外，它与汽轮机、发电机并称电厂三大主机。它的主要功能是组织燃烧，产生符合汽轮机需要的高温高压蒸汽。在锅炉运行中，锅炉汽温汽压蒸汽品质是随热网电网变化的。为使温压汽水品质稳定在规定范围内，需要调整与控制，以适应外界负荷条件的变化。
2给水自动调节
给水自动调节的目的是使给水适应蒸发量，汽包水位维持在±50mm范围内。随着锅炉容量的增加，汽包水位变化的速度也越来越快，增加了给水自动调节的复杂性。常用的三冲量给水调节系统。该系统中，调节器接受汽包水位、蒸发量和给水量三个信号。调节系统中，汽包水位是主信号，任何扰动引起的水位变化都将使调节器动作，改变给水电动调节阀的开度，以维持汽包水位在正常值。
蒸发量与给水量的不平衡是引起汽包水位波动的原因。其中，蒸发量是水位调节的补偿信号。当蒸发量增大时，调节器接受信号，使给水电动调节阀开大。同时，调节器又接受了“虚假水位”的传感信号，即水位升高要求，关小给水电动调节阀。这时，两个信号使调节器的变化方向相反，相互抵消，所以调节器基本上不动作。只有当给水量与蒸发量不平衡引起的汽包水位下降，调节器才动作，增大给水量与蒸发量相平衡。蒸发量的补偿可有效克服“虚假水位”的影响，减少给水量的波动幅度，使调节过程变得比较平稳。给水量是一个反馈信号，能克服给水压力变化所引起的给水量变化。当给水压力变化时，给水阀门孔板前后压差反应很快，延时很短（约1～3s），使汽包水位的波动变化较小。在水位尚未发生变化前，调节器就根据给水量的变化，改变给水电动调节阀的开度，以维持给水量不变，从而保证汽包水位基本不变。给水电动调节阀受到三种信号的作用，保证了给水调节的精确性。三冲量的给水调节只适于锅炉正常运行。在锅炉启动、停止过程及小于50%的额定负荷时，调节器只能接受水位信号进行调节。这几种情况下，电厂实际运行不是自动的，运行操作人员根据汽包水位的高低，手动调节水位±50mm范围。
3现代大型锅炉汽包内部长达20m左右，内部结构十分复杂
汽包横向布置于锅炉上前方，作为锅炉循环回路的一个储水箱，汽包内设有汽水分离装置、给水加药分配管、给水分配管和为了减少给水中的含盐量所需的排污管。汽包内部沿其整个长度方向设有圆周式隔板在其下半部分形成了环形空间。汽水混合物从炉膛水冷壁的上升管进入汽包的这些环形空间后再经过卧式汽水分离器。分离出来的蒸汽从分离器外侧的开孔出来后进入人字形干燥器。蒸汽中水分的最后分离是在蒸汽进入由W型h字组件组成的干燥装置中完成的。蒸汽仪较低的速度进入干燥器并在其中多次改变流动方向，使蒸汽中夹带的水分吸附在由人字形组件。组成的巨大的表面上，这些水膜在重力作用下排至汽包底部，而分离出来的蒸汽流进干燥箱后再通过汽包顶部的蒸汽管引出，并利用这些蒸汽管将蒸汽传至过热器。从蒸汽中分离出来的水下落至汽包水空间，再通过径向消涡装置进入下降管，再由下降管引至锅炉底部后分配到炉膛水冷壁中。常见水位计包括以下几个集中：
（1）云母式水位计
豫新发电公司采用低偏差云母水计，是基于联通管式原理，辅以光学系统，利用光从空气进入蒸汽或水产生不同的折射，使汽水界面显示成红、绿两色的分界面，显示清晰，利用工业电视远传显示。由光源发出的红、绿光，射向水位计本体液腔。在腔内汽相部分，红光射向正前方，而绿光斜射到壁上被吸收。而在腔内液相部分，由于水的折射使绿光射向正前方，而红光斜射到壁上。因此在正前方观察，显示汽红水绿。
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（2）电极水位计
电极（电接点）汽包水位测量装置也是一种基于联通管式原理的测量装置，与云母水位计不同之处在于测量筒内有一系列组成测量标尺的电极，由于汽、水电导率的很大差别，造成处于汽和水中的电极电阻值有很大差别，以此来判断水位高度，远传仪表也是以汽红水绿显示。阶跃式显示是电极水位计的固有特性，为了满足运行监视要求，在常用监视段（±100mm）内电极设置密集些，如高液位测量筒其电极位置设置为：0、±15、±30、±50、±75、±100、±150、±200、±250、±300mm。电极在测量筒上按120°分布，为了防止电极的极化作用，需采用交流电源，一端接电极芯，另一端接测量筒体的公共电极。
4水位测量系统维护中出现一些问题和注意事项
4.1汽包水位测量装置应定期利用停炉机会根据汽包内水
痕迹或其他有效的方法核对水位表（计）的零位值。锅炉启动时应以电极式汽包水位测量装置为主要监视仪表；锅炉正常运行中应经常核对各个汽包水位测量装置间的示值偏差，当偏差超过30mm时应尽快找出原因，进行消除。
4.2管路应敷设在环境温度为5℃～50℃的范围内，否则应有防冻或隔热措施
水位测量管路不应靠近热表面，其正、负压管的环境温度应一致。因为水位测量差压较小，如果测量管路靠近热表面，或两根差压管受环境温度影响不一致，会引起正、负压管内水柱有温度差，使密度不一样而产生测量误差。特别是其中一根管离介质流动的热管路过近时，将使正、负压测量管内介质密度所引起的差压值大于测量的差压值，而无法进行测量。在冬季应该提前检修伴热带、保温柜以及管路保温情况，及时修复。豫新电厂就出现过因为管路上冻，造成水位波动大的情况。
4.3由于汽包水位测量系统使用的阀门多为高压截止阀，其阀门结构特点是低进高出，阀门进、出水口不在同一个水平面上，为防止仪表取样发生“汽塞”或“水塞”，所以在安装水位测量装置取样阀门时，应使阀门阀杆处于水平位置，且应良好保温。
4.4在进行水位变送器校验时，一定要注意保证参比水柱不能流失，如果水柱流失，则需要在启动锅炉时应结合汽包上水对平衡容器进行上水，否则会造成水位变送器无法测量。笔者在某电厂1000MW机组检修时，在对除氧器水位变送器校验时，因为将参比水柱流失，造成启动时水位无法监视，只能由值班人员通过就地水位计观测，后来经过多次对平衡容器倒灌，水位变送器才恢复使用。5.水位变送器排污门泄漏，也是造成水位偏高（负压侧漏）或偏低（正压侧漏）的主要原因。出现此种情况之后，可以通过短暂排污再迅速关排污门的方法，如果排污门里有杂质，通过此种方法可以消除泄漏。否则只能加装或更换排污门。电极式(电接点式)汽包水位测量装置的测量筒。它是一种基于联通管式原理的测量装置，与普通就地云母水位计(或双色水位计)不同之处在于测量筒内有一系列组成测量标尺的电极，由于汽、水电导率的很大差别，造成处于汽和水中的电极电阻值有很大差别，以此来判断电极是处于水空间，还是处于汽空间。利用多个电极即可判断当前的水面位置。引起电接点水位计偏差的原因有：1）电接点测量筒安装是否正常，不应该向上或者向下倾斜。2）电接点的每个电极应该工作正常，接触良好，通断良好、没有泄露。3）下面的排污门和放水门应该关闭严密、没有内漏。4）使用的电极需要精挑细选，绝缘电阻必须大于20兆欧姆。5）机组运行当中如果需要更换电极，要关闭正、负压测一次门和二次门、打开排污门，待测量筒完全冷却后再进行拆装。回装电极时，可以涂抹防高温咬合剂，便于维护和下次拆卸。
5结束语
由于负荷、燃烧工况及给水流量的变化，汽包水位会经常变化：水位过高或急剧波动会引起蒸汽品质恶化和带水，造成受热面结盐，严重时会导致汽轮机水冲击振动、叶片损坏；水位过低会引起排污失效，炉内加药进入蒸汽，甚至引起下降管带汽，影响炉水循环工况，造成炉管大面积爆破。所以，掌握水位（表）计的工作原理并根据现场实际情况采取正确的调整及检修方法，是运行和检修人员保持锅炉汽包水位在正常范围内的重要手段。
参考文献
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论文作者:郭金虎
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/19
标签：汽包论文; 水位论文; 测量论文; 电极论文; 水位计论文; 锅炉论文; 蒸汽论文; 《电力设备》2017年第14期论文;