(国电宁夏石嘴山发电有限责任公司 宁夏石嘴山 753202)
摘要: 火力发电厂锅炉汽包水位的测量具有十分重要的意义，它关系到电厂的安全经济运行。文章主要介绍某电厂锅炉汽包差压式水位测量的方法及误差的产生，解释了汽包锅炉水位存在偏差较大的原因，针对这一问题采取了有效的改造措施，对同类型锅炉解决此类问题有借鉴意义。
关键词： 汽包水位；云母水位计；内装平衡容器
我厂#1机组装机容量为300MW。锅炉汽包共有7对测孔，原汽包水位计配置：1台云母水位计、1台电接点水位计、1台磁翻板水位计、4台差压水位计，改造前水位计配置如图1-1所示。本次改造工程将现在锅炉汽包上的4台差压水位计取消，在原测孔位置上安装4台内装平衡容器；取消1台电接点水位计，在原测孔位置上安装1台高精度取样电极传感器改造后汽包水位计配置图如图1-2所示。
图1-2 改造后水位计配置
水位运行情况分析
当负荷190MW,压力15.6Mpa三个内置平衡容器显示数据偏差在30mm以内，满足相关要求。
如图可以看出，在机组正常运行情况下，各个差压水位计在升降负荷及平稳运行时，各个差压水位计偏差不超过30mm显示正常、测量准确。
电接点水位计读数与差压水位计读数基本吻合，而此次未经改造的云母水位计和磁翻板水位计比差压水位计偏低100mm左右。
云母水位计、电接点水位计、磁翻板水位计均属于连通管原理汽包水位计。
连通管式汽包水位计原理图
连通管式汽包水位计结构简单，显示直观，它是利用连通器原理来用水位计中的水柱高度来间接反映汽包中的水位。
连通管式水位计的显示水柱高度H′可按下式5-1计算：
式中：H—汽包实际水位高度 H′—水位计的显示值
ρs—汽包内饱和蒸汽的密度ρw—汽包内饱和水的密度
ρa—水位计表体内水柱的平均密度
由于表体散热，水位计表体内的水柱平均温度总是低于汽包内水的温度，因此，ρa总是大于ρw，从而使得表计内的液位高度低于汽包内的实际液位高度，产生测量误差ΔH：
同时，由式（5-2）式可以看出，连通管式水位计的测量误差也是一个较大的、随工况变化的、不可修正的测量误差，误差值与H、ρs、ρw、ρa等参数均有关。
在额定工况下，汽包压力19MPa，汽包内炉水温度在340摄氏度时，汽包内炉水密度ρw约为632kg/m3，汽包内饱和蒸汽密度ρs为150kg/m3，由于老式云母水位计表体散热，造成表体内测量水柱的温度低于汽包内炉水的温度。假设表体内测量水柱的平均温度为280摄氏度，即老式云母水位计表体内的测量水柱平均密度ρa为769kg/m3，且汽包内的实际水位距水侧取样管高度为540mm时，测量误差经公式（5-3）计算为
可见，连通管式汽包水位计的测量误差是很大的。
同时，该测量误差是变化的、不可修正的。汽包工况不同，汽包内的水位不同，环境温度变化，风向变化，表体结构不同，都会对连通管式水位计的测量造成较大的影响。综上所述，传统的连通管式锅炉汽包水位计测量误差大，且影响误差因素较多，变化复杂，不可修正，给汽包水位的监测和保护带来困难。
连通管式水位计是负向误差，差压式水位计产生的是正向误差，因此以前的水位测量系统要保证全工况、全范围保持水位一致是不可能的。各厂为使各水位计偏差小于30mm，采用云母水位计下移，修改DCS或修改变送器等办法，这样只能使差压和云母在某一工况额定“零”水位时接近，埋下了事故隐患，存在误动、拒动的可能。
为了验证分析，对电接点水位计做了开关补偿门试验.下图HDSC-GJT系列水位计,该水位计采用双层筒设计，外层筒体与汽侧相连将汽包内的蒸汽引出（冷凝掉的蒸汽随补偿调整管路下到下降管），保证了内层筒的取样水与汽包内温度压力密度均接近相同，保证了测量的准确性。现我们将补偿调整门关掉，这样汽侧的蒸汽在外层筒剧烈降温而冷凝成水，没有伴热补偿原理与云母类似。此时对电接点和云母进行数据记录：
在停炉期间对该机组运行水线进行了勘察，可以看出运行水线在零位以上30到146之间，而在运行部门了解到我厂运行水位在零位下50左右。证实了非补偿型仪表在不同工况下存在一定的测量误差。
结论：
通过运行记录分析，得出结论如下：
1、改造后的内装差压水位计在全过程、全工况条件，水位运行情况良好，同侧偏差在30mm以内，测量准确；
2、改造后的电接点水位计补偿效果明显，测量准确；
3、云母水位计和磁翻板水位计为非补偿型仪表，在不同工况下存在一定的测量误差；
4、通过水线比较，证实了我厂原水位测量系统普遍偏低，导致实际运行水痕较高，维持在高水位运行状态。
论文作者:陈玉龙
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/11
标签：水位计论文; 汽包论文; 水位论文; 测量论文; 误差论文; 云母论文; 工况论文; 《电力设备》2018年第30期论文;