導波雷達在600MW機組低加液位測量中的應用

鄭鍇

福建大唐國際寧德發電有限責任公司 355006

導波雷達在600MW機組低加液位測量中的應用

鄭鍇

福建大唐國際寧德發電有限責任公司 355006

目前國產600MW機組的高低加液位測量普遍采用雙室平衡容器配差壓變送器來測量液位，但處于7、8號低加這種真空環境下測量存在啟動特性差，易受環境影響，維護量大等問題，新出現的導波雷達液位測量技術彌補了雙室平衡容器的缺陷，它的特點及在7、8號低加應用改造后的效果表明，導波雷達在低加水位測量方面擁有無可比擬的優越性。福建大唐寧德電廠3號機組的7、8號低加水位測量在更換為導波雷達后，實現了低加水位測量的精確性及穩定性，同時也提高了經濟效益。

7、8號低加；雙室平衡容器；導波雷達

前言

在火力發電廠，設計要求液位測量是實際的水位值。目前大多數設計中，采用平衡容器配差壓變送器測量。而低壓加熱器的結構、負壓工作環境給測量方案帶來挑戰。許多新投產機組就將7、8號低加液位改造列入技改項目，大唐寧德電廠采用導波雷達改造低加液位計取得了很好的效果，值得其它同類型機組改造方案借鑒。

1 7、8號低加水位測量改造前存在的問題

寧德電廠600MW機組7、8號低加水位測量采用雙室平衡容器配差壓變送器測量，是具備自我補償能力的水位測量裝置。在平時的應用中雙室平衡容器主要存在以下問題：

1.1 7、8號低加容器的壓力變化影響水位測量準確性

因為低加汽側工作在負壓區，一旦有漏點吸入空氣后導致低加汽側蒸汽分壓力下降，對應的飽和溫度下降，凝結在平衡容器汽側水室和變送器汽側（正壓端）表管內的凝結水少量蒸發，使變送器正壓端靜壓力下降，而變送器水側（負壓端）與低加水側連通不受影響，這樣，變送器測得差壓值變小，差壓值變小測量水位值就變大，出現虛假水位。當低加全部或部分解列導致凝結水溫度急降，引起低壓加熱器內部壓力急降，進而平衡容器差壓式水位值顯示偏高且波動大，從而引起水位調節閥誤動作，這在生產實踐中常常遇到。

1.2 溫度變化影響水位測量準確性

（a)差壓變送器溫度補償采用取容器內平均溫度，室外環境溫差較大時，會導致容器內溫度的變化，因此無法采用溫度跟蹤測量。

（b)環境溫度變化影響變送器汽側（正壓端）表管內的凝結水凝結速度，溫度低時快，溫度高時慢，從而出現正壓側取樣管內水位不能滿度。溫度變化每10℃影響測量出現誤差2%。

（c)低加容器內溫度的變化會使水的比重產生影響，出現測量誤差。

1.3 啟動特性差

每次啟動都至少需要1小時，汽側凝結水才能使正壓管內水滿，影響低加水位的監視與水位自動調節系統和水位保護的投入。

1.4 安裝要求高

平衡容器差壓原理配差壓變送器測量，一般要求測量取點位置要好，否則將出現2%～5%的測量誤差。

大唐寧德電廠3號機組投產后因雙室平衡容器存在上述問題，導致7、8號低加水位自動投入率低，負荷波動時需要手動頻繁調整，水位保護頻繁動作，為此不得不保持事故疏水一定開度維持低加水位壓低限運行，這必然導致高溫蒸汽未經疏水冷卻段而走短路回凝汽器，造成機組熱耗增大。為此采取了多種方法處理均未解決上述問題。

2 導波雷達液位變送器的原理及特點

2.1 Magnetrol導波雷達液位變送器采用了TDR(時域反射) 原理。這種原理是由發生器產生一個沿導波桿(探頭) 向下傳送的電磁脈沖波，但遇到比先前傳導介質(空氣或蒸汽) 介電常數大的液體表面時脈沖被反射，再用超高速計時電路計算出脈沖波從發射到接受的傳導時間，傳導時間與電磁脈沖波速度乘積的一半即為液體表面到變送器底部的位移，從而實現對液位的精確測量。

2.2 Magnetrol導波雷達液位變送器對液位測量性能不受工藝條件的影響，如：

（a)壓力：只要在耐壓工作范圍內，壓力的變化或真空(負壓) 不影響測量。飽和蒸汽工況可耐壓11MPa.

（b)溫度：只要在耐溫工作范圍內，溫度的變化不影響測量。飽和蒸汽工況可耐溫315C。

（c)比重：比重的變化不影響測量。

（d)介電常數：介電常數的變化不影響測量。

除卻以上四點以外，Magnetrol導波雷達液位變送器液位測量還有其他的優秀性能：如無需現場校驗，組態時無需改變液位且非常簡單；由于采用時域反射原理，測量的將是實際的液位；電磁脈沖波的傳導采用同軸金屬桿，大大提高了測量精度，測量誤差可達0.1%；安裝可選用頂部安裝和外筒側裝兩種方式，等等。

綜上所述，Magnetrol導波雷達液位變送器對負壓工作環境下的低加和凝汽器水位測量帶來了新的契機，同時給維護、安裝、校驗帶來了極大方便。

3 7、8號低加液位計改造方案及改造后效果

3.1 7、8號低加的導波雷達液位改造方案

今年3號機組小修時完成7、8號低加的導波雷達液位計改造工作，改造后一定程度上減少了運行調整量，同時使得機組經濟性有了明顯的提高，實際安裝原理為：該導波雷達液位計液位測量筒上分汽側及水側兩個取樣口，安裝時需在低加容器上汽側及水側重新開孔，這樣不但工作量大，且重新開孔易增加凝汽器真空泄露的可能性，為了減少工作量及提高系統運行的安全性，于是在原低加容器磁翻板液位計的汽側及水側取樣管上各增加一個三通閥，將導波雷達液位計通過三通閥與磁翻板的取樣管焊接在一起，這樣就不需要在低加容器上另外開孔，減少了費用及工作量，同時也便于以后的維護。

3.2 改造后的效果比較

以7A低加為例，7A低加改造前的水位與疏水門的曲線見圖1，7A低加改造后的水位與疏水門的曲線見圖2。

對比改造前后低加水位與疏水門的開度變化，在改造前，低加水位測量受壓力及溫度等因素影響較大，水位發生波動時，疏水門無法對實際水位進行有效的調節，改造后，低加水位測量的干擾因素已被清除，低加水位與疏水門的曲線波動趨于一致，相對于改造前的曲線要穩定許多，可以實現低加水位的自動調節。

圖1 改造前的水位與疏水門的曲線圖

圖2 改造后的水位與疏水門的曲線圖

4 結論

從經濟效益角度來看，此次技改的費用約為24萬元，投資成本不高日常維護費用較低，按年利用小時5000h粗略計算三年可收回成本。

從安全生產角度來看，此次技改后7、8號低加水位均可投入自動調整，避免了人為調整不及時水位失控滿水造成汽輪機進水的惡性事故發生，同時由于水位控制在了標準水位附近避免了汽液兩相流沖刷事故疏水及正常疏水閥門、管道，提高了設備的安全性。

總之，大唐寧德電廠#3機7、8號低加液位計改造比較成功，基本實現了預期效果，非常值得同類型的600MW機組借鑒。

[1]魏偉.國產600MW機組7、8號低加疏水異常分析及對策.青海電力，1006-8198(2007)02-0053-05

[2]劉永芬.導波雷達液位變送器的設計選型及應用.儀器儀表與分析監測，1002-3720.0.2002-03-006

[3]王博,呂迅. 雙室平衡容器引起液位誤差的簡單分析. 科技信息，0.2009-23-664

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.013