汽包水位測量系統偏差治理

丁建業

摘 要：本文針對國華滄東電廠汽包水位測量儀表自投入運行后存在偏差的問題，進行了深入分析。查找鍋爐汽包水位測量裝置準確度不高的原因，提出了探討性改進措施。并進行了改進。

關鍵詞：雙色水位計? 溫度補償 電接點水位計 差壓變送器

國華滄東電廠原設計為三套汽包水位監視系統，分別是汽包左右側各一個雙色水位計、右側一個電接點水位計和汽包左右側各兩個差壓變送器測量系統。由于大型機組都設計成全程給水控制系統，在機組啟動到滿負荷或停機減負荷及負荷波動中，汽包壓力在不斷地變化，汽包內的飽和蒸汽和飽和水的密度也隨之變化，從而影響汽包水位測量的準確性和全程給水控制系統的投運，危及機組的安全。汽包水位過高可能造成蒸汽帶水，使蒸汽品質惡化，輕則加重管道和汽輪機積垢，降低出力和效率，重則使汽輪機發生事故;汽包水位過低，則對水循環不利，可能導致水冷壁局部過熱甚至爆管。因此汽包水位的準確測量值是電廠最重要的測量參數之一，保證汽包水位測量的準確性就變得尤為重要。

一、汽包就地雙色水位計示值比實際水位偏高的技術分析

根據鍋爐廠的規定，汽包中心線下220mm為汽包水位的零點。汽包云母水位計是根據連通管原理工作的。如下圖所示

設汽包內飽和水的密度為ρ，飽和蒸汽的密度為ρ’，雙色水位計內水的密度為ρ1。汽包內的真實水位為h，雙色水位計內的水位為h1，云母水位計的總高度為L。則存在下列關系。

由于散熱的原因，云母水位計內的水溫度低于汽包內，因此密度大于汽包內水的密度。因此在額定工況下，云母水位計的水位是低于汽包內的真實水位的。為了彌補這個誤差，廠家規定水位計的零水位刻度線在安裝時，應低于汽包的零水位線。根據廠家（長春鍋爐儀表程控設備股份有限公司）設計圖紙（圖號AZ-372）所示，雙色水位計表體的零水位應安裝在汽包正常零水位線下120mm處。

我廠1號、2號機組自機組投運時起，就地雙色水位計的示值就比DCS畫面上差壓變送器水位計的示值偏高。經過我們就地對安裝設備實際安裝高度的測量，發現兩臺鍋爐的4臺雙色云母水位計的零水位刻度線的安裝標高都不符合廠家的規定。

爐左就地雙色水位計的表體零水位安裝在汽包正常零水位線下170mm處，爐右就地雙色水位計的表體零水位安裝在汽包正常零水位線下165mm處，而不是所設計的汽包正常零水位線下120mm處，從而導致汽包就地雙色水位計表體零水位的實際安裝位置較設計值低45-50mm，因此會使就地雙色水位計的指示較設計值偏高45-50mm左右。

通過測量分析后，在設備檢修期間對兩臺機組的雙色水位計中心線的高度進行了重新調整。調整后汽包雙色水位計測量示值與實際水位相符。

二、汽包水位測量差壓變送器示值偏差原因分析：

自機組投運以來，汽包差壓水位計的測量結果一直存在一定的偏差。通過對水位計安裝和測量方式的仔細測量和檢查，得出如下結果：

（1）汽包在安裝時左右側不完全水平，左側比右側高出10mm，造成左右側差壓水位計的示值存在偏差。

（2）汽包4臺差壓式水位計的平衡容器下部參比水柱所處環境溫度不完全相同，造成4臺差壓式水位計的測量值存在偏差。

（3）汽包水位變送器和汽包壓力變送器的儀表管排污門未安裝在儀表管路的最低點，不能有效排污。

（4）部分汽包壓力變送器儀表管與汽包水位變送器儀表管平行敷設，共同保溫。此設計存在一定的安全隱患，一條儀表管路泄露時容易引起共同保溫的相鄰儀表管路溫度發生變化，引起測量誤差。

（5）根據汽包水位測量原理為保證水位測量更加準確現需加裝溫度補償測點以保證水位測量精確性，同時為保證參比水柱溫度穩定需在汽包水位冷凝罐下部安裝400mm水平緩沖彎，在緩沖彎后加裝溫度補償測點。

（6）差壓式水位測量變送器自汽包引出取樣管后汽水側已分別存在2只手動隔離閥，平衡容器后儀表一次門屬多余閥門，無存在的必要性，同時還增加了系統的滲漏點，為減少滲漏點增加系統工作的穩定性需將現取壓管平衡容器后汽，水側一次門進行切除，以防止運行中出現滲漏的可能性。

通過以上分析，對汽包水位安裝及測量回路的相關部分進行改造，具體措施如下：

（1）測量汽包左右側中心線的水平偏差值，對差壓水位計的量程進行檢查和修正。

（2）汽包差壓水位計平衡容器下部參比水柱的保溫拆除，估算拆除保溫后的參比水柱平均溫度值，對邏輯中設置的差壓水位計溫度參考值進行修正。

（3）對同時保溫的汽包水位和汽包壓力儀表管，根據實際安裝位置和管道間距，重新布設儀表管或重新敷設保溫，使汽包水位儀表管和汽包壓力儀表管分別走向，分別保溫。

（4）切除原水位計汽側，水側平衡容器后一次門。

（5）在平衡容器后冷凝罐下部加焊400mm水平緩沖彎，保證表管的熱變形量的同時可以讓參比水柱內凝結水溫度平穩。并在緩沖彎下部焊接熱電偶溫度測點集熱塊加裝溫度補償用熱電阻。

（6）溫度測點補償導線通過熱鍍鋅管，包塑金屬軟管接入就地接線盒內。

（7）對汽包水位差壓變送器和汽包壓力變送器的排污管路進行修改，使排污門位于儀表管路最低點，并將原有的單排污門更換為雙排污門。示意圖如下，由圖1所示結構改為圖2所示結構：

改造完成后，汽包差壓式水位計的安裝方式、測量原理、保溫、伴熱等符合25項反措和安評要求，能夠準確、可靠測量，保證機組汽包水位保護可靠投入，汽包水位自動調節系統有效運行。

改造后汽包水位測量值如下表：

從上述數據中可以看出，修正完成后的汽包雙色水位計測量準確可靠，與差壓式水位計的測量結果在30mm之內。汽包水位計的各個測量值之間偏差基本都在二十五項反措規定的范圍內。

三、電接點水位計存在問題及改進分析：

滄東電廠汽包電接點水位計原設計型號為：GSXY2S-30E，江蘇太倉儀表廠生產，共安裝30個電極，量程-350mm～+1080mm。該類型的電接點水位計電極采用銅墊密封方式，在高溫高壓環境下工作，很容易造成電極及墊片老化而損壞，引起密封不嚴而漏汽，影響汽包水位的測量。機組正式投運后，1號爐汽包電接點水位計已發生過多次漏汽，原因均為電極及墊片損壞后呲汽。

因此將電接點水位計更換為不易滲漏的新型式的電接點水位計，以減少電極滲漏的發生。選用的新型電接點水位計型號為：GJT2000-AY19，淮安淮信儀器儀表有限公司生產，共安裝19個電極，量程：-500～+650mm。該類型的電接點水位計具有如下特點：

（1）高精度取樣：取樣水位與汽包內質量水位相同，且逼近汽包內實際水位，使主表監視與報警可信。

（2）可消除壓力與環境溫度影響，能適應變參數運行。

（3）壓力變化響應快，水位升降時動態附加誤差小。

（4）水質好，水阻高，排污周期長，可延長電極壽命。

（5）電極與測量筒之間采用機械柔性自密封，壓力愈高，機械密封愈緊，且電極拆裝方便。

經過一段時間的運行，自更換后未發生過因墊片密封原因造成的泄漏情況，解決了墊片密封的問題，目前只發生過一次因電極陶瓷管斷裂引起的電極泄漏情況。

具體的實施方案如下：

（1）將原有電接點水位計割下，更換為新型號的電接點水位計。

（2）新電接點水位計安裝完成后，重新布線，重新配置水位計顯示儀表的參數。

參考文獻

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