某电厂高加水位波动大的分析与处理

李 坚

(广东粤电集团靖海发电有限公司，广东 揭阳 515223)

某电厂高加水位波动大的分析与处理

李 坚

(广东粤电集团靖海发电有限公司，广东 揭阳 515223)

惠来厂2#机组3#高加水位波动大，造成3#高加疏水调节门无法投入自动。高加在低水位运行，端差偏大，热交换效率降低，对相关设备的冲蚀严重，威胁着3#高加及除氧器的安全、经济运行。该文就可能引起高加水位波动的原因，结合现场实际情况，提出了处理水位波动的方法。

水位；波动；原因；处理

惠来电厂2#汽轮发电机组是东方锅炉、汽轮机、发电机厂提供的600 MW超临界燃煤机组，采取单抽三缸四排汽再热凝汽式汽轮机。

高压加热器是汽轮发电机组的主要辅助设备，它利用汽轮机抽汽以提高锅炉给水温度和回收热量及工质，从而提高机组的热效率，对于提高电厂的经济效益具有重要意义。惠来电厂高加采用卧式U行管结构，分水侧和汽侧，汽侧由过热蒸汽冷却段、凝结段、疏水冷却段3个段组成。在高加中的蒸汽流程为：蒸汽进口→蒸汽进口挡板→进过热段→出过热段→进入凝结段凝结成水聚集在加热器底部→进入疏水冷却段疏水出口管疏水调节阀→进下一级加热器。3#高加的疏水最终进入除氧器。由于3#高加接受来自1#高加和2#高加的疏水，所以其疏水量很大，水位容易波动，特别是在变负荷的时候。

正常运行时，3#高加水位要求在-38～38 mm之间。如果水位过低，蒸汽经疏水管进入除氧器，虽然蒸汽和热量没有流出系统，也没有发生明显的热量和工质损失，但是蒸汽的品位能级却由高变低，能量发生了贬值，因而热经济性降低。而且，加热器水位偏低，水封丧失，疏水段水中带汽，管子受高速汽流冲刷，易引起管子振动和疲劳破坏，损害严重处多集中在水封进口底层的管排上，并可能使除氧器超压。同时，水位过低造成的汽水共流使疏水容积流量增大，有效疏水流量减少，有可能出现疏水流动不畅现象，易造成水位波动，工况变化时，疏水阀可能会频繁动作。

2010年年初2#机3#高加水位出现大幅波动，造成3#高加正常疏水调节门无法投入自动，只能通过运行人员手动操作，手动操作时无法将水位稳定，只能通过把调节门开度增大来维持运行。因此，3#高加水位一直处于-100 mm左右的低水位运行，导致部分汽水混合物进入除氧器，对管道系统及其附件造成严重冲刷损坏，严重影响机组的安全、经济运行。

1 水位波动的原因分析

水位波动的影响因素很多，除了高加自身的因素，外在因素的影响也很大，使得3#高加的水位控制更加复杂，成为所有加热器中最难控制的一个加热器。在2#机组3#高加出现水位波动后，经过一段时间的观察研究，发现两个水位测量装置的测量值接近，但测点2会不定时地出现扰动。通过对高加的结构及热工仪表的分析，初步认为造成水位波动的原因有如下几个方面。

1)水位测量的表计问题

在高加DCS中出现水位波动时，立即与就地表计进行对比工作，发现DCS中水位波动与就地水位同时波动，就地磁翻板波动幅度小一点，但趋势接近。考虑到两者的不同工作方式，加上DCS中有双表计测量，而且变化趋势也相近，故排除水位波动是表计引起的。

2)高加疏水至除氧器调节阀损坏

经过与机务专业的交流，得知他们在停机时对调节阀已经进行解体检查，阀芯套筒及阀座完好，定好行程与开关动作试验都正常。

3)取样管道有空气

3#高加水位的测量是利用差压原理，两个取样口独立取样，水位取样口在26 m除氧器平台，但变送器安装在13 m平台，中间有多个弯头，所以很容易形成空气柱。如果取样管道中有空气柱，那么测量值会有波动，而且在变工况时变化更明显。在对水位历史趋势研究之后发现，在稳定工况时，水位测点2也有扰动，如图1所示。

图1 测点2水位控制图

当然，水位测点2的扰动除了取样管道有空气柱外，如果低压侧取样管有漏点，或者高压侧取样口处有压力扰动，也会出现同样的水位趋势。由于高压侧取样口离3#高加进汽口很近，抽汽压力的变化对水位测量影响很大，也有可能引起水位波动。

4)高加疏水至除氧器调节阀定位器调节性能差

图1所示的“3#高压加热器水位1”曲线即为定位器反馈。3#高加正常疏水调节门采用的是西门子PS2型单控电气定位器。从反馈趋势图上可以看出，在指令96%不变时，反馈会有向上的突起。在几次试投入自动时，阀门开关延迟太多，达10 s以上，导致水位无法控制，波动很大。

从图中还可以看出，在高负荷时，水位测点2的扰动更大更频繁，而在低负荷时，两个水位测点的测量值比较接近。

5)高加内漏

如果高加内的管子有破损，会出现疏水量变大，水位也会有波动，在高负荷时表现得更加明显。但与机务专业交流后得知，他们检修时已经进行水压试验，查漏结果是没有漏点。

2 处理措施

2.1 对水位测量取样装置进行检查

取样装置包含取样管和几个针型阀。经过几次排污，发现水位波动情况没有任何的好转。因此，否定了取样管道中有空气柱的可能。

在排污后对取样管道进行了检查，在20 m左右高处发现有蒸汽从测点2的高压侧取样管中溢出。在对漏点处理后，测点2的趋势与测点1的趋势接近，而且没有扰动出现，如图2所示。

图2 查漏堵漏后效果

2.2 对取样装置进行改造

在查出漏点后虽然两个测点所测数据一致，但水位仍然有大幅波动，于是决定对取样装置进行改造。改造前的水位取样装置采用的是单室平衡容器，容易受外界的干扰，而且两侧受压不一致，就会导致测点波动，特别是瞬间波动。差压变送器的高压侧取自高加中的汽侧(在高加上部)，低压侧取自高加中的水侧(在高加下部)，两个取样口位置相距较远，呈U型，正常情况下容器内的压力分布是均匀的，但如果高加内部存在干扰，容器内的压力分布就会不均匀，汽侧或者是水侧发生的单侧压力波动，会导致测量出的差压波动。

经过讨论，决定在取样装置中串一个压力缓冲罐，如图3所示。

图3 水位测量取样装置的改造

改造后的取样装置增加了一个中间容器，压力变送器的高低压侧取样都取自此容器，相对于原先的取样距离已经很小，而且不管是汽侧还是水侧发生的单侧压力波动，经过中间容器后，会同时作用在差压变送器的两侧取样管内，以克服压力波动带来的干扰。

改造后的水位测量效果明显有所改善。对逻辑中的PID参数进行优化后，在400 MW负荷以下，可以投入自动，而且效果很好。在400～550 MW负荷之间，水位波动又开始变大，而且在变负荷时，即使水位设定值为-20 mm，也会出现38 mm的高水位报警。超过550 MW负荷时，自动无法投入，水位有时候会呈现扩散。在逻辑中对参数优化也无法达到理想效果。所以，在高负荷时，只能退出自动，开大3#高加正常疏水门，使3#高加的水位维持在很低水位运行。此时下部端差也高达20 ℃(即是由汽动给水泵过来到3#高加的进水温度与3#高加的正常疏水温度之差的绝对值)，比设计值高出很多。安全性、经济性都很差。

改造后的水位控制效果如图4所示。

图4 对测量取样装置改造后的效果

2.3 更换定位器

在对测量装置检查改造后发现，即使优化了控制系统也无法达到令人满意的效果。经过对过程曲线的详细分析，认为定位器的调节性能可能也是一个很重要的因素。虽然之前已对定位器进行了检查，在静态时操作没有任何问题，但是在机组带负荷运行的条件下，定位器的反应速度和控制精度都有所欠缺。特别是在65%～75%之间，阀门1%的开度变化都会对水位造成很大的影响，水位会突然上升或者突然下降。而在小于65%开度范围内，阀门控制水位比较理想，不会出现大幅波动。机组在500 MW负荷以下，阀门开度开始通常不会超过60%，所以水位控制比较理想。但在600 MW时，阀门开度在68%左右波动。通过分析认为，定位器的控制达不到要求是在高负荷时引起水位波动的重要因素。

更换定位器后，经过对PID参数的重新整定，其控制效果比较理想。投入自动后，即使在600 MW负荷时，水位波动也维持在25 mm左右的水平。变负荷时，水位波动也不会太大。更换定位器后的效果如图5所示。

图5 更换定位器后的控制效果

3 结束语

3#高加水位是所有高加、低加中最难控制的，一方面测量影响因素比较多，另外对水位的控制也比较复杂。这次解决问题主要也是从这两方面着手。首先是要解决测量问题，测量准确了，才可以进行下一步的控制工作。改造成功后，自动投入率提高了，运行人员的操作难度降低了，机组安全经济的运行也得到了保证。

[1] 郭绍霞.热工测量技术[M].北京：中国电力出版社，1997.

[2] 吴永生，方可人.热工测量及仪表[M].北京：中国电力出版社，1995.

AnalysisoftheSharpFluctuationoftheWaterLeveloftheHighPressureHeaterinaPowerPlant

LI Jian

(Jinghai Power Generation Co.,Ltd. of Guangdong Yudean Group Co.,Ltd.，Jieyang Guangdong 515223，P.R.China)

The water level of the 3#high pressure heater of the 2#unit in Huilai Power Plant fluctuated sharply，which stopped the automatic operation of the steam trap of the heater．The big terminal temperature difference and the lowered heat exchange efficiency due to the operation of the heater at a low water level caused serious erosion to related equipment and threatened the secure and economical operation of the heater and the deaerator．Based on possible causes of the fluctuation of the water level，in combination with the actual on-the-spot situation，this paper puts forward relevant solutions．

water level；fluctuation；causes；solutions

TM621

A

1008- 8032(2017)05- 0035- 04

2017-09-02

李 坚(1982-)，工程师，研究方向为热能与动力工程。