汽包水位測量系統故障分析與處理

王永章 鞏養才 趙向陽

（周口隆達發電有限公司 河南周口）

一、汽包水位測量取樣管保溫對水位測量的影響

因汽包水位測量取樣管保溫對水位測量產生影響，引發了鍋爐MFT（Main Fuel Trip）主燃燒跳閘。秦皇島電廠曾發生過鍋爐嚴重缺水重大事故，雖然原因是多方面的，但其中汽包水位環境溫度的影響造成了測量誤差，溫度補償設計定值50℃，實際130℃，水位虛高108 mm，使汽包低水位保護拒動。鍋爐A爐水循環泵在測量系統故障的情況下，又未采取替代措施而失去了保護作用，由于采用3取3的保護邏輯，因而在爐水循環破壞的情況下，B、C爐水循環泵差壓低跳泵，A泵只發出差壓低報警而未能跳泵，MFT未動作，造成水冷壁大面積爆破的重大事故。

圖1 汽包水位測量取樣原理

圖1中汽水側取樣孔的距離H，mm；汽側取樣孔與汽包正常水位的距離A，mm；汽包水位偏差正常水位的值h，mm；對應汽包水位的差壓值 ΔP，mmH2O；飽和蒸汽的密度 ρs，kg/m3；飽和水的密度 ρw，kg/m3；參比水柱在平均水溫時的密度 ρa，kg/m3。參比水柱水溫，從上到下281℃、163℃、112℃、70℃、57℃。這樣就造成測量上的誤差。經計算取樣管水柱溫度對水位的影響見表1。

表1 取樣管水柱溫度對水位的影響

從表1可看出，參比水柱溫度的變化對水位測量影響很大，這也是造成多個水位表顯示數值不一致的一個主要原因。

圖2是2013年12月，水位側量管受凍的影響造成差壓變大，顯示-1500.87 mm，機組調峰停爐后，汽包水位在取樣管受凍后，加熱恢復過程的水位變化曲線。可見，溫度在水柱高度不變只有溫度變化時，對汽包水位的影響之大。

圖2 取樣管溫度變化對水位的影響

從原理上講，對參比水柱的管道進行不正確的保溫，將改變原來確定的溫度補償關系，從溫度分布上看，參比水柱的平均溫度很難保持恒定，受外界環境溫度的影響很大。根據經驗提供幾點維護建議。

（1）要隨季節變化調整部分參比水柱的保溫，夏季全拆除參比水柱的保溫。到冬季12月份，對參比水柱下部1/3段進行保溫，但是不能增加伴熱。從正負引壓管水平段開始增加伴熱帶，到變送保溫箱為止。這是為了使兩根取樣管水有相同的溫度，才能保證重度相同，防止產生附加差壓誤差。伴熱溫度控制不要過高，過高引起取樣管溫度分布誤差大，同時易損壞伴熱帶，最好＜50℃

（2）變送器取樣管要在啟動或停爐過程中沖洗，保持取樣管暢通。沖洗時汽包壓力要保持在2 MPa左右。

（3）校驗變送器時要將變送器正、負壓室內的積水放干凈，防止產生附加誤差。

（4）日常巡視，同樣差壓水位計的測量誤差不能超過30 mm。如果發生某單個點偏離±30 mm，要首先檢查變送器的排污門，多數發生在這方面。

（5）如果發生汽包甲、乙側水位存在偏差，在其他沒有差異的情況下，注意鍋爐的燃燒狀況變化，爐膛的火焰中心偏移，影響汽包的兩端的循環倍率的平衡，引起甲、乙側不同，造成水位差異。針對這種情況要及時回報。

二、變送器電源瞬間降低故障MFT動作案例分析

有一臺機組在試運行期間，檢修人員在處理缺陷過程中，在盤內測量變送器24 V電源，無意中誤用在歐姆擋下，測電壓造成水位變送器供電電壓瞬間降低，變送器輸出電流下降，控制系統誤判為汽包水位高故障MFT動作。因為水位測量采用的是差壓變送器，汽包水位高差壓小，對應變送器輸出的電流也小。這樣變送器工作電源瞬間降低，造成變送器輸出電流小，I/O模件處理判斷水位高，造成MFT動作。

可加強檢修工作的監護，防止類似事件的發生。在技術上配置兩組不同的電源，將汽包水位變送器的電源不要取在一起或者用變送器4～20 mA的信號和開關量信號組合的優點，可克服都用模擬量，避免類似的保護誤動。

三、提高保護可靠性的幾點建議

（1）針對水位保護系統中出現的故障，舉一反三的開展熱工設備危險點、薄弱點的分析、查找、跟蹤和整改工作，常抓不懈地做好熱工自動化系統“四防”（防水、防灰堵、防人為誤動、防凍）措施的完善，不斷提高熱工設備的健康水平。

圖3 2013年10月鍋爐MFT

（2）對重要保護信號盡可能采取3取2方式，除同參數的多信號處理和互為備用設備的控制回路未分模件、分電纜現象，減少一模件故障引起保護系統誤動的隱患。

（3）利用機組檢修時間啟動中，對測量管路進行沖洗，對二次儀表閥門經常檢查。及時消除滴漏現象。

（4）加強對測量設備現場安裝位置和測量管路敷設的拌熱電纜的檢查，消除不滿足標準規程要求隱患，避免管路伴熱系統的測量誤差，導致機組運行異常工況的再次發生。

（5）加強人員培訓，提高檢修工藝水平。培訓要加強訓練演習，熟練掌握檢修技能。