电厂锅炉汽包水位测量远传与就地偏差大原因分析与探究

王治华

摘 要：火力发电厂中汽包水位需要保持正常的水位才能安全、经济的运行。所以，准确的测量水位、进而更好的控制水位在允许范围内变化，对于保证安全，提高经济效益具有重要意义。

关键词：汽包水位测量；就地偏差；原因；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.074

1 现代大型锅炉汽包内部长达20m左右， 内部结构十分复杂

汽包横向布置于锅炉上前方，作为锅炉循环回路的一个储水箱，汽包内设有汽水分离装置、给水加药分配管、给水分配管和为了减少给水中的含盐量所需的排污管。汽包内部沿其整个长度方向设有圆周式隔板在其下半部分形成了环形空间。汽水混合物从炉膛水冷壁的上升管进入汽包的这些环形空间后再經过卧式汽水分离器。分离出来的蒸汽从分离器外侧的开孔出来后进入人字形干燥器。蒸汽中水分的最后分离是在蒸汽进入由W型h字组件组成的干燥装置中完成的。蒸汽仪较低的速度进入干燥器并在其中多次改变流动方向，使蒸汽中夹带的水分吸附在由人字形组件。组成的巨大的表面上，这些水膜在重力作用下排至汽包底部，而分离出来的蒸汽流进干燥箱后再通过汽包顶部的蒸汽管引出，并利用这些蒸汽管将蒸汽传至过热器。从蒸汽中分离出来的水下落至汽包水空间，再通过径向消涡装置进入下降管，再由下降管引至锅炉底部后分配到炉膛水冷壁中。

2 汽包水位对象特性无论从静态和动态分析都十分复杂

进出汽包的汽水不平衡、汽包内压力的变化以及燃烧工况的变化都会影响汽包水位的变化， 而且在各种扰动下的变特性有着很大的差异，不弄清它的种种特性就不可能正确设计和安装汽包水位测量系统，在锅炉运行时也往往难于判别汽包水位计异常的真正原因。

汽包正常水位（Normal Water Level，NWL）是指锅炉正常运行过程中汽包中的水位应该保持的高度，一般称为汽包的零水位。为了保证锅炉的安全性和经济性，在锅炉运行过程中汽包水位必须保持在正常水位附近，它的允许波动范围一般在±50mm内。当锅炉运行不稳定、

负荷变化较大或自动控制系统故障时，汽包水位有时会超出上述允许范围，但是只要没有上升到影响汽水分离器正常工作的程度，或者下降到破坏锅炉水循环的程度，还是允许锅炉继续运行的。然而，水位变动范围过大，就应该引起值班人员的重视，采用相应措施恢复水位正常，如果水位继续变动，达到不能允许的范围时，就应该立即停止锅炉的运行，以保证设备安全。为此，锅炉厂还规定了汽包水位的高、低限报警值和跳闸值。 锅炉正常汽包水位（NWL），以及以正常水位（NWL）为基准的报警值和跳闸值随锅炉型式、汽包内部汽水分离器等各个部件的结构、尺寸和布置方式的差异，不同锅炉厂生产的亚临界锅炉汽包正常水位的高度以及报警值和跳闸值有很大差别。 表1列出了国内外主要锅炉厂生产的各种亚临界锅炉汽包正常水位以及警报警值和跳闸值的情况。 表中NWL项所列字为汽包正常水位和汽包几何中心线之间的距离， 负值表示汽包正常水位在汽包几何中心以下。

差压式水位计是通过把水位高度的变化转换成差压的变化来测量水位的，因此，其测量仪表就是差压计。差压式水位计准确测量汽包水位的关键是水位与差压之间的准确转换，这种转换是通过平衡容器形成参比水柱来实现的。目前，国内外最常用的是通过单室平衡容器

下的参比水柱形成差压来测量汽包水位。造成远传水位计测量不准的原因主要有以下几点：

（1）参比水柱温度的变化。从表2可知，如果参比水柱的设定温度值为40℃，当其达到80℃时，其水位测量附正误差33.2mm；当参比水柱温度达到130℃时，其水位测量附加正误差高达108mm。由此可见，汽包压力和参比水柱温度对差压信号的相对误差的影响都是不可忽略的。

（2）平衡容器的温度及正负压侧喇叭口角度的变化。正常情况下正压侧从汽包引出后应该向上倾斜，负压侧从汽包引出后应该向下倾斜，保持100：1的比例，当正压侧取样管向下耷拉时，会导致平衡容器的温度下降，导致其中水的密度变大，参比水柱的密度变大，差压变大，测量偏低。

（3）冬季伴热带的影响。冬季伴热带投运后，因为伴热带的敷设走向及发热量不同等原因导致的正压测测量管路和负压侧测量管路温度不同而导致的水密度变化，从而引起测量误差的产生。双色水位计是基于联通管式原理的水位计，它是由云母水位计发展而来的。云母水位计只能就地监视，且汽水界面不清晰，而双色水位计改进了云母水位计结构，辅以光学系统，利用光从空气进入蒸汽或水产生不同的折射，使汽水界面显示成红、绿两色的分界面，显示清晰，并可利用工业摄像系统等方式远传显示。用于超高压及以上锅炉的双色水位计，考虑其强度，窗口玻璃不做成长条形，而是沿水位计高度上开若干个圆形窗口，称为多窗式双色水位计，其缺点是小窗之间的一段是水位显示的盲区。

电极式（电接点式）汽包水位测量装置的测量筒。它是一种基于联通管式原理的测量装置，与普通就地云母水位计（或双色水位计）不同之处在于测量筒内有一系列组成测量标尺的电极，由于汽、水电导率的很大差别，造成处于汽和水中的电极电阻值有很大差别，以此来判断电极是处于水空间，还是处于汽空间。利用多个电极即可判断当前的水面位置。引起电接点水位计偏差的原因有：

1）电接点测量筒安装是否正常，不应该向上或者向下倾斜。2）电接点的每个电极应该工作正常，接触良好，通断良好、没有泄露。3）下面的排污门和放水门应该关闭严密、没有内漏。4）使用的电极需要精挑细选，绝缘电阻必须大于20兆欧姆。5）机组运行当中如果需要更换电极，要关闭正、负压测一次门和二次门、打开排污门，待测量筒完全冷却后再进行拆装。回装电极时，可以涂抹防高温咬合剂，便于维护和下次拆卸。

参考文献：

[1]李忠良.锅炉汽包水位测量偏差分析及改进措施[J].电力职业技术学刊.