锅炉汽包水位测量及汽包水位保护系统探析

陈鹏滟

中国能源建设集团东北电力第一工程有限公司 辽宁省沈阳市 110000

摘要：本文分析了锅炉汽包水位测量的重要性，简单的介绍了几种电厂常用汽包水位计的工作原理及优缺点，并对消除常见的汽包水位测量误差的方法，汽包水位保护系统的作用做了简要描述

关键词：汽包；汽包水位；水位计；测量误差；汽包水位保护系统

引言

汽包水位是锅炉运行是否正常的重要标志之一，准确测量和控制锅炉汽包水位且使其保持在规定的范围内，是锅炉正常运行的主要指标。在锅炉的实际运行中，常常因为锅炉汽包水位测量信号的准确度不高、水位计失灵，或者运行人员的失误，而降低了锅炉运行的可靠性，给机组的安全稳定运行带来几大隐患。由此可见，深入研究并分析锅炉汽包水位测量及保护系统具有重要的现实意义。

1锅炉汽包水位测量的重要性

发电厂锅炉汽包是锅炉汽、水的集散中心。联接了下降管、水冷壁、联箱和引出管，具有储存水和蒸汽的作用，同时对蒸发量与给水量的不平衡、汽压的变化速度有一定的缓冲作用。汽包内装有汽水分离装置、蒸汽清洗装置等设备，可有效地进行汽水分离、蒸汽清洗、加药、排污等，是用以保证蒸汽品质及锅水品质的重要设备。因此汽包水位监测对于电厂的安全运行来说至关重要。

汽包水位过高时，会破坏汽水分离效果，减少蒸汽重力分离的行程，同时会引起蒸汽带水，在过热器沉积盐类，使过热器的工作条件恶化，甚至会引起汽轮机水冲击，引发汽轮机转轴弯曲等恶性事故；

汽包水位过低时，会破坏锅炉的炉水循环，水冷壁安全会受到威胁，容易缺水烧干，甚至造成炉管大面积爆破。

下面，我们深入了解下汽包水位保护系统，同时对锅炉汽包水位测量的准确性和可靠性进行分析。

2电厂常用汽包水位计的工作原理及优缺点分析

2.1就地安装的直观水位计

就地安装式水位计，一般安装在汽包附近，通过值班人员就地监督水位，将水位显示值告知操作台。

2.1.1云母水位计

汽包水位测量的过程中，现场最易操作、最普遍的是云母水位计，一般安装在汽包两端，是直读式水位计，云母水位计的特点是指示直观，但存在现场条件差，监视不方便的缺点，一般仅在锅炉启停和校对其他水位计时才使用，在锅炉正常运行期间仅做参考。

2.1.2双色水位计

双色水位计的原理是利用水和蒸汽对光的折射率不同来显示锅炉的水汽部分，汽为红色，水为绿色，颜色连续自动的随水位变化而变化。双色水位计观测明显直观，但在实际运行中，由于运行一段时间以后，石英玻璃管内壁磨损严重，容易使水位显示更加模糊不清，另外由于水位计长期处于汽包上，环境温度比较高，需要增加水位计的照明维护工作量。

双色水位计和水位电视是大型锅炉汽包水位测量不可缺少的手段，它既可以作为就地水位计提供给运行人员进行观察，又可以实现远传，通过连续的对就地汽包水位进行监视，可以及时发现差压式测量方式的误差，进行校准，大大的提高了锅炉汽包水位测量的可靠性

2.2远传式低置水位计

远传式低置水位计的显示部分安装在操作台上，可以实现汽包水位的远距离测量。目前使用广泛的有下列两种：

2.2.1差压型低置水位计

差压型低置水位计由差压-水位转化装置（平衡容器）、差压变送器、二次仪表组成。利用液体静力学原理，通过测量变动水位与参比水柱之间的静压差，再通过差压变送器将汽包水位转换为随水位连续变化的电信号，差压型低置水位计是目前电厂广泛使用的一种测量方式。现在普遍采用的差压式水位计的平衡容器是具有汽包压力补偿作用的，但仍然会很大程度的限制其准确度。

2.2.2电极式水位计：

由于汽包中饱和蒸汽和蒸汽凝结水的密度及电介质的数量不同，其导电特性存在着极大地差异。电极式水位计就是通过测量将非电量的锅炉水位变化转换为电信号，并由二次仪表远距离地显示水位。与差压式水位计相比，电极式水位计基本上克服了汽包压力变化的影响，而且电极式水位计离汽包很近，电极至二次仪表全部是电气信号传递，所以电极式水位计不仅迟延小而且误差小，不需要进行误差计算与调整，使得仪表的检修与校验大为简化。在锅炉启停过程中能准确地反应水位，能适应锅炉变参数运行。但是在实际应用中，电极式水位计水位的测量是跳跃的，不能输出连续的模拟量，不利于水位自动调节的实现。

综上所述，云母水位计一般仅在锅炉启停和校对其他水位计时才使用，在锅炉正常运行期间仅做参考；双色水位计作为就地仪表在锅炉启、停时监视汽包水位和正常运行时定期校对其他型式的水位计使用；差压式水位计用于稳定参数运行时的水位指示；电极式水位计比较适应锅炉变参数运行，准确度好，是对差压式水位计测量的监视和补充。

3消除常见的汽包水位测量误差的方法

第一，汽包锅炉水位测量必须配备采用至少两种工作原理共存的配置方式，以防止系统性故障。锅炉汽包至少应配置一套就地水位计、三套差压式水位测量装置和两套电极式水位测量装置。

第二，汽包水位保护和控制的测量系统至少应按三重冗余的原则设置，降低故障停机几率，最大限度的减少故障风险。

第三，汽包水位至少配置两种互相独立的监视仪表

第四，锅炉汽包水位控制的逻辑判断信号，应分别取自三个独立的差压变送器。

第五，锅炉汽包水位保护的逻辑判断信号应分别取自三个独立的电极式测量装置或差压式水位的测量结果。同时汽包水位测量信号应采取完善的信号判断手段，以便及时的报警和保护。

第六，检查汽包水位测量系统是否配备合理的防冻和保温措施。要求其对汽包水位测量两侧管道的影响是相同的，不会在管路中形成差压。同时尽量减少汽包水位取样管长度。要注意的是平衡容器的冷凝部分禁止保温。

第七，检查水位计与汽包连接的取样管是否至少有1:100的斜度，汽侧取样管应向上向汽包方向倾斜，水侧取样管应向下向汽包方向倾斜。在取样管口必要时要加装稳流装置。

第八，差压水位计的平衡容器附近应增加汽包小室，尽可能保证环境温度的稳定和两侧温度的一致性。

4汽包水位保护系统的作用的重要性

汽包水位保护系统的作用是：当由于锅炉缺水而造成汽包水位过低时，应采取保护措施来避免干锅或者烧坏水冷壁管，如打开备用给水门等，必要时采取紧急停炉；当由于水位过高而造成满水时，需要及时打开放水门，必要时也需采取紧急停炉、停机、关闭主汽门，防止设备损坏，以避免事故发生或防止事故扩大。汽包水位保护系统的任务是：将水位控制在0线附近，使饱和蒸汽品质最佳；事故水位时手动或自动停炉。

锅炉的水位保护系统与锅炉的容量、运行方式、锅炉结构有关。下面以绥中100MW机组的汽包水位保护举例进行分析。

汽包水位保护值分为三对，正向偏差成为高一、高二、高三值，反向偏差为低一、低二、低三值，高一值、高二值、低一值、低二值为报警值，高三值、低三值为停炉值。

当水位为高一值，保护装置发出水位高报警信号，进行预警；当水位高一高二同时存在时，保护系统自动打开事故放水门；若放水后水位仍升高到高三值，也就是说高一、二、三值同时存在时，保护系统发出紧急停炉信号，停止锅炉运行。若水位升到高二值，放水后，水位恢复到高一值以下，证明水位确实恢复正常，水位保护系统应立即关闭事故放水门，以免汽包水位再降低。同时应该对安全门的动作加延时，待虚假水位消失后，禁止信号才解除，防止误动作。

结束语

以上是我对锅炉汽包水位测量及汽包水位保护的简单分析，锅炉汽包水位时锅炉最重要的热控参数，水位数据的测量是否准确可靠，锅炉水位保护系统设置是否合理，对发电厂安全运行起着决定性的作用，未来，我们应根据电厂运行的需求，推进汽包水位测量技术的发展，完善汽包水位保护系统的逻辑，最大化地提高电厂的经济效益，保证电厂的安全运行。

参考文献

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