超臨界鍋爐啟動分離器水位保護優化

劉 云，張 晶

（大唐黃島發電有限公司，山東 黃島 266000）

超臨界鍋爐啟動分離器水位保護優化

劉 云，張 晶

（大唐黃島發電有限公司，山東 黃島 266000）

在超臨界鍋爐運行中，汽水分離器水位的控制和監視不容忽視，因環境溫度過低而超出所使用儀表的正常工作溫度區間，啟動分離器水位兩測量變送器一次門處可能出現凍結的現象，導致變送器顯示水位升高，觸發啟動分離器高越限MFT保護誤動停機。該廠用保護邏輯優化、伴熱增加自動溫控裝置、加強日常巡檢及時發現問題的方法有效解決了分離器中出現虛假較高水位以及分離器水位高越限MFT保護誤動的情況，提高了測點的運行可靠性，保證機組經濟穩定運行。

分離器；水位；優化

0 引言

在超超臨界鍋爐運行中，啟動分離器水位的控制和監視不容忽視，如果控制、測量不當，可能會造成低溫蒸汽進入過熱蒸汽管道和汽輪機，損壞管道設備和擴大事故，或虛假水位導致保護誤動，直接影響機組運行安全。

1 鍋爐啟動分離器概述

某電廠660MW機組采用內置式啟動系統，內置式啟動系統參與機組運行全程，在機組啟停及低負荷運行階段，汽水分離器類似于汽包鍋爐的汽包；在機組正常運行階段，汽水分離器只是作為蒸汽的流通通道。

鍋爐分離器水位測量裝置共設有4個（分A、B側，每側各2個），測量方式為普通的差壓測量方式，測量出的差壓經過分離器出口壓力修正后計算出分離器水位，分離器水位參與主保護，大于14.5m時MFT動作。

該廠用差壓變送器測量啟動分離器水位，差壓變送器利用液體自身重力產生的壓力差來測量容器內液體的液位，其正壓側測量管始終處于充滿水狀態，保持壓力恒定；而負壓側測量管與容器組成聯通器，其壓力隨容器內液位的變化成線性變化。

2 存在的問題

在冬季鍋爐運行過程中，當被測介質通過測量管線傳送到變送器時0，常出現環境溫度過低時就會發生凝固、凍結現象，直接影響到儀表測量顯示的準確性。某年冬季因環境溫度過低而超出所使用儀表的正常工作溫度區間，啟動分離器水位兩測量變送器一次門處凍結，導致變送器顯示水位升高，觸發啟動分離器高越限MFT保護誤動停機。

經過分析發現，此次保護誤動的原因為：該保護未能準確判斷水位是否為虛假水位；伴熱裝置未安裝自動溫度控制裝置，不能根據環境溫度及時調整加熱溫度；日常巡檢不到位，未能及時發現設備問題。

3 解決方法

自問題發現后，該廠組織專業人員進行分析和討論，并做了大量的工作，用以下三種方法解決該問題。

3.1 控制對象模型的選取

分離器水位高保護邏輯由“分離器水位大于14.5m，MFT動作”修改為“分離器出口溫度過熱度小于4℃時，分離器水位大于14.5m，MFT動作”。

這樣把測量液位的問題歸結為測量差壓的問題，而用差壓變送器很方便地把差壓測量出來，并轉換成統一標準信號。

從水和水蒸氣的性質來說，過熱度指的是蒸汽溫度高于對應壓力下的飽和溫度的程度，其飽和曲線在水蒸氣圖上是一條上升的曲線，即隨著壓力的升高，水的飽和溫度也是升高的。同理，對于處于某一溫度的水蒸氣來說，提高壓力，其對應的飽和溫度也隨之升高，則其溫度高于飽和溫度的程度也降低，即蒸汽的過熱度降低，反之上升。

從理論上，在干態運行時分離器不應存在水位，所以從邏輯方面考慮，與上分離器出口溫度過熱度確保分離器水位是實際高于14.5m時觸發啟動分離器水位高MFT，可以有效的在邏輯上防止保護誤動。

3.2 伴熱增加自動溫控裝置

為防凍，該廠對儀表和儀表測量管線進行防凍處理，需要伴熱保溫的對象主要有檢測管線、測量管線和安裝在儀表保溫箱內的差壓變送器，但由于伴熱系統未能自動投用，分離器、儲水箱、下降管中的蒸汽處于靜止狀態，隨外界汽溫升高降低伴熱不能自動調節，導致啟動系統管路金屬溫度升高或降低，使系統中的水密度變小或蒸汽凝結。

按照要求，啟動分離器水位測量取樣管路溫度應維持在15℃，調節控制數顯表設定下限10℃，位于保溫材料與管壁中間的溫度元件檢測的溫度信號傳輸給控制器，此時若溫度低于10℃控制器閉合開始加熱，當溫度高于30℃時，經溫度元件檢測信號上傳的溫度高于給定上限溫度，控制器斷開停止加熱，由此實現伴熱設備的自動控制。檢修人員可以通過對溫度上下限的參數設定，控制監視伴熱溫度。

這樣，外界溫度變化管壁溫度會一直控制在要求范圍內，防凍的同時不會因加熱溫度過高導致水密度影響水位測量結果，確保測量的準確性。

3.3 加強日常巡檢及時發現問題

巡檢措施由熱控車間人員按預定巡檢路線定時巡檢。巡檢中要檢查保溫管線閥門是否正常、變送器閥門是否嚴密、接頭是否漏水、保溫箱是否正常、溫度自動控制系統是否正常、保溫材料包裝是否完好、電伴熱供電元器件是否正常等。對易凍裝置儀表進行重點檢查并做好巡檢記錄，進行儀表及其保溫防凍措施進行干燥、完整、潔凈的維護保養，及時解決現場發生的保溫伴熱問題。

4 結論

啟動分離器水位的伴熱系統自動投入運行、進行邏輯優化、加強日常巡檢后，有效解決了分離器中出現虛假較高水位，有可能發生分離器水位高越限MFT保護誤動的情況，日后未出現分離水位異常現象，提高了測點的運行可靠性，保證機組經濟穩定運行。

［1]王宗琪，王陶，章臣樾.直流鍋爐啟動分離器數學模型與仿真［J].熱能動力工程，1997（1）.

［2]張磊.直流鍋爐啟動系統模塊化建模與仿真［D].重慶：重慶大學，2013.

［3]綦明明，冷杰，俞輝.超臨界直流鍋爐內置式汽水分離器數學模型及仿真［J].東北電力技術，2009（12）.

劉云（1986—），女，河北唐山人，助理工程師，研究方向：為熱工自動化及其控制系統。