汽包虚假水位引起机组非停分析

杨博闻 罗昌福 田平 祁博武 李鹏辉 沈诚

【摘  要】某电厂2019年3月7日4号锅炉因汽包水位高高保护动作停炉，汽轮机因发电机逆功率保护动作机组停机。主要原因是锅炉制粉系统频繁断煤导致运行参数大幅波动，运行人员升负荷过快形成汽包“虚假水位”造成水位快速上升，汽包水位高高保护动作。文中分析了事故发生原因，指出生产过程中暴露的问题，并提出了处理及防范措施。

【关键词】逆功率;断煤;虚假水位;暴露问题;防范措施

前言

虚假水位是锅炉运行时不真实的水位。虚假水位的产生是由于当汽包压力突降时，炉水饱和温度下降到压力较低时的饱和温度，使炉水大量放出热量来进行蒸发。于是炉水内的汽泡增加，汽水混合物体积膨胀，促使水位很快上升，形成虚假水位。当汽包压力突升时，则相应的饱和温度提高一部分热量被用于加热炉水，而用来蒸发炉水的热量则减少，炉水中汽泡量减少，使汽水混合物的体积收缩，促使水位很快下降，形成虚假水位。此外当锅炉内热负荷增加或骤减时，水的比容将增大或减小，也会形成虚假水位。锅炉负荷突变、灭火、安全门动作、燃烧不稳时，都会产生虚假水位。

1 事件经过

2019年3月7日13：40，4号机组负荷185MW，A、B、D、E磨运行，A、B电泵运行。

13：55 D磨煤机煤量突然到0 t/h，敲打给煤机入口管，根据声音判斷为内部无煤，停运D磨，通知炉检处理。

14：02 C磨启动。

15：06炉检处理好4号炉D磨断煤，启动D磨正常，15：08停C磨，15：09 D磨煤量再次突然到0 t/h，就地敲打无效，15：11重新启C磨，停D磨。

15：11：48 主汽压力（12.74MPa）因为启动C磨且煤量增加开始上升，15：12：30主汽压力升高至13.12MPa。

15：12：36运行人员手动增加总阀位指令（179）升负荷，15：13：48阀位总指令（246），期间汽包水位快速上升，从55mm升至214mm.。

15：13：54 汽包水位236mm，B电泵切手动，降低B电泵勺管至10%。15：13：57 “汽包水位高高”保护动作，炉MFT。15：13：55 汽包水位236mm，A电泵切手动。

15：16负荷减至15MW，机组切至中压缸控制，开启高旁，高旁减温水截止门打不开，15：18：45高旁后温度高保护动作（最高431.5℃）高旁关闭（保护值：420℃）。

15：21：08发电机“逆功率”保护动作，发电机解列、汽轮机跳闸。

15：25检修人员就地处理高旁减温水截止阀卡涩故障。

15：27：50 4号机组点火启动，18：00 4号机组并网运行。

2.现场检查情况

2.1 逻辑检查

（1）汽包水位高高保护逻辑检查

汽包水位共计三个测点，分别按照单点逻辑运算判断后，进行三取二汽包水位高高（定值≥230mm）逻辑判断，并送至FSSS，进行汽包水位高高逻辑保护动作，延时5s。

（2）锅炉MFT联锁跳闸汽轮机逻辑检查

MFT动作后，主蒸汽温度低低（定值≤460℃），联锁跳闸汽轮机。

（3）旁路逻辑检查

高旁压力调节阀后温度高高保护（定值≥430℃），延时10s，联锁关闭高旁;高旁压力调节阀开度大于3%联锁打开高旁减温水截止阀。

2.2 机组跳闸前参数变化

15：12：51 机组负荷133.5MW，主汽压力13.2MPa，主汽流量361t/h，给水量420t/h，运行人员切除协调控制，手动操作汽机阀控手操器。

15：13：57机组负荷179.5MW，主汽压力12.9MPa，主汽流量532.4t/h，给水量345t/h。

4号机组在66秒升负荷46MW。同时CCS给定（总阀位）从179（15：12：36）快速上升至246（15：13：47）。

15：12：40汽包水位10mm，15：13：55汽包水位236mm;期间给水流量从420t/h增加到466t/h，主汽流量从361t/h增加到532.4t/h，由此判断为虚假水位。

汽包“虚假水位”形成原因：C磨启动后锅炉燃烧突然加强，蒸发量突然增加，锅筒水面下的汽泡容积迅速增加，同时由于加负荷过快，锅筒压力的下降，饱和温度随之下降，蒸发管和锅筒水容积中含汽率增加。汽泡容积增加会使锅炉水位有所增加，尽管蒸发量大于给水量，但在一开始时水位不仅没有下降反而迅速上升，这就形成“虚假水位”。

3 原因分析

1）4号锅炉跳闸原因：锅炉汽包水位高高;

2）汽包水位高高原因：运行人员发现主汽压力升高，切除协调控制，迅速开大汽机调阀，负荷增长过快（66s负荷增加46MW），形成汽包“虚假水位”致汽包水位快速升高，超过保护值。

3）4号汽轮机跳闸原因：首出是发电机跳闸。

4）4发电机跳闸原因为：逆功率保护动作。

5）逆功率保护动作原因：锅炉MFT动作，快减负荷，汽轮机切换至中压缸运行，高旁联开。高旁减温水故障，高旁后蒸汽温度高联关，汽轮机进汽量下降。

6）D给煤机断煤原因：

（1）3月7日4号炉配煤方式：A、B、E磨小纪汗/贫瘦煤5：5进行掺配;C、D磨汇金/贫痩煤5：5。

（2）D磨汇金煤全水分10%左右、煤泥含量较多粘性大。

4暴露的主要问题

1）入炉煤质管控不到位，近期煤质差、热值低、灰分大、堵煤频发、水位异常等未制定有效的、有针对性的应急防范措施。

2）运行人员对汽包水位控制重视及事故演练不到位，事故应急处理能力不足。

3）故障设备应急防范措施制定不到位，故障处理不及时

5 防范措施

1）加强燃料采购、掺配掺烧，物料部结合煤炭市场情况，采购合理的原煤，满足入炉掺配需求，燃料管理部结合煤场存煤及来煤实际情况、机组运行情况，合理掺配，确保入炉热值达到红线要求以上。

2）运行部结合近期煤质，从防结焦、防塌灰、防灭火方面制定有效的、有针对性的应急防范措施。

3）加强缺陷管理，特别影响机组安全的重大缺陷应立即予以消除，不能消除时，应制定保证机组安全运行的措施。

4）运行部加强人员培训，针对设备运行现状制定典型的事故处理方案并加强学习。

5）尽快选择合适时机更换高旁减温水隔离电磁阀。

参考文献：

[1]沈悦.汽包虚假水位探析.硅谷，2014，21期.

[2]程晓婷，郑玉平，陈德磊，锅炉虚假水位的产生与处理方法[J]，冶金动力.2013（12）

作者简介：

杨博闻，男，陕西西安。高级工程师，工学学士，主要研究方向：大型火电机组调试及技术监督研究。

（作者单位：华电电力科学研究院有限公司）