汽包水位测量系统故障分析与处理

王永章 巩养才 赵向阳

（周口隆达发电有限公司 河南周口）

一、汽包水位测量取样管保温对水位测量的影响

因汽包水位测量取样管保温对水位测量产生影响，引发了锅炉MFT（Main Fuel Trip）主燃烧跳闸。秦皇岛电厂曾发生过锅炉严重缺水重大事故，虽然原因是多方面的，但其中汽包水位环境温度的影响造成了测量误差，温度补偿设计定值50℃，实际130℃，水位虚高108 mm，使汽包低水位保护拒动。锅炉A炉水循环泵在测量系统故障的情况下，又未采取替代措施而失去了保护作用，由于采用3取3的保护逻辑，因而在炉水循环破坏的情况下，B、C炉水循环泵差压低跳泵，A泵只发出差压低报警而未能跳泵，MFT未动作，造成水冷壁大面积爆破的重大事故。

图1 汽包水位测量取样原理

图1中汽水侧取样孔的距离H，mm；汽侧取样孔与汽包正常水位的距离A，mm；汽包水位偏差正常水位的值h，mm；对应汽包水位的差压值 ΔP，mmH2O；饱和蒸汽的密度 ρs，kg/m3；饱和水的密度 ρw，kg/m3；参比水柱在平均水温时的密度 ρa，kg/m3。参比水柱水温，从上到下281℃、163℃、112℃、70℃、57℃。这样就造成测量上的误差。经计算取样管水柱温度对水位的影响见表1。

表1 取样管水柱温度对水位的影响

从表1可看出，参比水柱温度的变化对水位测量影响很大，这也是造成多个水位表显示数值不一致的一个主要原因。

图2是2013年12月，水位侧量管受冻的影响造成差压变大，显示-1500.87 mm，机组调峰停炉后，汽包水位在取样管受冻后，加热恢复过程的水位变化曲线。可见，温度在水柱高度不变只有温度变化时，对汽包水位的影响之大。

图2 取样管温度变化对水位的影响

从原理上讲，对参比水柱的管道进行不正确的保温，将改变原来确定的温度补偿关系，从温度分布上看，参比水柱的平均温度很难保持恒定，受外界环境温度的影响很大。根据经验提供几点维护建议。

（1）要随季节变化调整部分参比水柱的保温，夏季全拆除参比水柱的保温。到冬季12月份，对参比水柱下部1/3段进行保温，但是不能增加伴热。从正负引压管水平段开始增加伴热带，到变送保温箱为止。这是为了使两根取样管水有相同的温度，才能保证重度相同，防止产生附加差压误差。伴热温度控制不要过高，过高引起取样管温度分布误差大，同时易损坏伴热带，最好＜50℃

（2）变送器取样管要在启动或停炉过程中冲洗，保持取样管畅通。冲洗时汽包压力要保持在2 MPa左右。

（3）校验变送器时要将变送器正、负压室内的积水放干净，防止产生附加误差。

（4）日常巡视，同样差压水位计的测量误差不能超过30 mm。如果发生某单个点偏离±30 mm，要首先检查变送器的排污门，多数发生在这方面。

（5）如果发生汽包甲、乙侧水位存在偏差，在其他没有差异的情况下，注意锅炉的燃烧状况变化，炉膛的火焰中心偏移，影响汽包的两端的循环倍率的平衡，引起甲、乙侧不同，造成水位差异。针对这种情况要及时回报。

二、变送器电源瞬间降低故障MFT动作案例分析

有一台机组在试运行期间，检修人员在处理缺陷过程中，在盘内测量变送器24 V电源，无意中误用在欧姆挡下，测电压造成水位变送器供电电压瞬间降低，变送器输出电流下降，控制系统误判为汽包水位高故障MFT动作。因为水位测量采用的是差压变送器，汽包水位高差压小，对应变送器输出的电流也小。这样变送器工作电源瞬间降低，造成变送器输出电流小，I/O模件处理判断水位高，造成MFT动作。

可加强检修工作的监护，防止类似事件的发生。在技术上配置两组不同的电源，将汽包水位变送器的电源不要取在一起或者用变送器4～20 mA的信号和开关量信号组合的优点，可克服都用模拟量，避免类似的保护误动。

三、提高保护可靠性的几点建议

（1）针对水位保护系统中出现的故障，举一反三的开展热工设备危险点、薄弱点的分析、查找、跟踪和整改工作，常抓不懈地做好热工自动化系统“四防”（防水、防灰堵、防人为误动、防冻）措施的完善，不断提高热工设备的健康水平。

图3 2013年10月锅炉MFT

（2）对重要保护信号尽可能采取3取2方式，除同参数的多信号处理和互为备用设备的控制回路未分模件、分电缆现象，减少一模件故障引起保护系统误动的隐患。

（3）利用机组检修时间启动中，对测量管路进行冲洗，对二次仪表阀门经常检查。及时消除滴漏现象。

（4）加强对测量设备现场安装位置和测量管路敷设的拌热电缆的检查，消除不满足标准规程要求隐患，避免管路伴热系统的测量误差，导致机组运行异常工况的再次发生。

（5）加强人员培训，提高检修工艺水平。培训要加强训练演习，熟练掌握检修技能。