鍋爐啟動初期汽包水位檢測儀表故障原因分析及防范措施

                                     鍋爐啟動初期汽包水位檢測儀表故障原因分析及防范措施



摘要：以火電廠常用的幾種汽包水位檢測儀表為例，分析其工作原理和不同工況下的常見故障，結合火電廠幾起鍋爐啟動期間因汽包水位表計異常運行導致的嚴重后果，分析其故障原因并闡述執行相關規程規定的重要意義，提出了加強技術管理、制度管理等方面的防范措施。 

關鍵詞：鍋爐；汽包水位；故障分析；防范措施 



引言 



　　汽包水位檢測儀表是現代火力發電廠*重要的監視儀表之一。汽包水位的錯誤指示，輕者造成保護誤動、機組跳閘，重者導致鍋爐管道過熱損壞、汽輪機進水等惡性事故。因此，行業規程、電廠運行規程、檢修工藝規程等均對汽包水位檢測儀表的設計、選型、安裝、運行、維護等做出了詳細規定。但是，因機組運行工況變化，特別是鍋爐啟動期間各種因素的影響，由于汽包水位的不正常顯示誤導運行人員操作、甚至危及設備安全的現象仍時有發生。保證汽包水位的準確指示，提高機組啟動期間安全性，是技術管理人員、運行人員必須長期關注的重要問題。 



1. 幾種汽包水位檢測儀表的工作原理 



1.1 差壓式水位計 



　　典型的單室平衡容器差壓式水位測量系統如圖1所示。其工作原理是：汽包內的蒸汽通過取樣管在平衡容器中凝結成水，此水柱產生的壓力作用在差壓變送器上，作為差壓變送器的參比端；汽包內的飽和水經取樣管進入差壓變送器，在一定的壓力和溫度下，此水柱所產生的壓力與平衡容器水柱產生壓力差，與汽包內水平面的高度成正比。



圖1.差壓式水位測量系統示意圖 

1.2 云母雙色水位計 



　　云母雙色水位計是利用光在不同介質中呈現不同的折射率和反射特性，并借助于濾色片使液相呈綠色，氣相呈紅色來顯示汽包水位的。由光源發出的光，通過紅綠濾色片，射向水位計本體液腔。在腔內氣相部分，紅光射向正前方，而綠光斜射到腔壁上被吸收；在腔內液相部分，由于水的折射，使綠光射向正前方，而紅光斜射到腔壁上被吸收。因而在正前方觀測時，可看到水位計顯示氣紅液綠，清晰透明。 



1.3 磁翻板液位計 



　　磁翻板式雙色液位計，是以磁性浮子為感測元件，并通過磁性浮子與顯示色柱中磁性體的磁耦合作用，反映出被測液位或界面，并應用連通管原理，保證被測容器與測量管體間的液位相等，當測量管中的浮子隨被測液位等量變化，浮子中的磁性體與顯示板上顯示色柱中的磁性體作用，使色柱翻轉，紅色表示無水，綠色表示有水，從而達到就地顯示水位的目的。 



1.4 電接點水位表 



　　電接點水位表是利用爐水和蒸汽的導電率差異的特性進行測量液位的。由于液位的變化使部分電極浸入水中，部分電極置于蒸汽中，在爐水中的電極對筒體阻抗小，而在蒸汽中的電極對筒體的阻抗大，利用這一特性，可將非電量的水位轉化為電量，送給二次儀表，從而實現水位的顯示、報警輸出等功能。 



來源:輸配電設備網







2. 機組啟動期間，影響汽包水位檢測儀表的因素及消除措施 



　　機組啟動期間，由于鍋爐汽包內壓力沒有建立，水位計、平衡容器等處溫度與環境溫度接近相同，汽包內水質不同于正常工況下的水質等因素，對上述采用不同原理的水位檢測儀表帶來不同的影響。 



2.1 汽包及環境低溫的影響 



2.1.1鍋爐啟動時，差壓式水位計平衡容器內無法凝結成參比水柱。 



　　由于汽包內溫度低、壓力低，蒸汽不能在平衡容器內自行凝結，無法建立參比水柱。為此，需采用人工向平衡容器內注水的方法，同時，盡可能排出取樣管路中的空氣泡，使差壓變送器的正負取樣管路全部充滿水。同時，運行人員升降汽包水位，觀察差壓水位表顯示值變化是否與實際水位相符并驗證水位高低報警和跳閘值動作情況，即所謂汽包水位保護信號的傳動試驗。 

　　當冬季氣溫特別低時，差壓式水位表平衡容器及與其連接的取樣管，由于暴露在空氣中（設計規程規定），極易發生結冰的情況。為此，需加裝臨時保溫措施，或對汽包小室進行保溫、投用暖氣，確保室內溫度不低于0℃。 



2.1.2 冬季云母雙色水位計、磁翻板水位計因氣溫太低發生的錯誤指示 



　　鍋爐啟動汽包上水后，由于溫度低，水位計的部分管路暴露在空氣中，極易發生結冰現象；尤其是其隔離閥手輪、閥桿等與冷空氣直接接觸，散熱較快，與閥門連接的管路中有可能首先結冰，而水位計中的水不一定同時結冰，因此，會造成水位計中水位正常的假象，誤導運行人員。某電廠曾發生過這樣一例雙色水位計的特殊故障：冬季氣溫較低時，云母雙色水位計汽側隔離閥門結冰，水位計只有水側與汽包聯通，從水位計中可以看到水位處于正常位置；升降水位時，水位計的液面也相應變化，使運行人員誤認為水位計正常。出現這種情況的原因是：隔離在汽側取樣管路內的氣泡，因水位升降被壓縮或擴漲，使水位計中的水位隨汽包的上水或放水變化，但其變化速度卻遠遠低于實際水位，因此，上述故障如不能及時發現，會造成鍋爐滿水或斷水的嚴重后果。 

請登陸:輸配電設備網 瀏覽更多信息







2.1.3 低溫下電接點水位計的電極掛水、結冰影響顯示 



　　電接點水位計的測量筒、隔離閥門，除會因低溫發生與雙色水位計和磁翻板水位計同樣的故障外，電接點水位計的電極，當鍋爐剛上水時，還會出現水汽凝結現象，電極上形成水珠，俗稱“掛水”，掛水后形成電極間聯通及低溫下水珠結冰，同樣會造成水位顯示的錯誤。 

綜上所述，防止低溫對水位表計的影響，主要是采取合理的保溫措施，確保汽包小室的環境溫度不低于0℃，或有針對性的采取臨時保溫措施，保證汽水取樣管路與汽包的可靠聯通。 



2.2 汽包零壓力下投用伴熱裝置后對水位測量系統的影響 



　　伴熱裝置是冬季防止汽包水位測量管路結冰的一項措施，機組正常運行工況下，其發熱量的大小對水位測量的影響較小，但鍋爐啟動初期，特別是汽包壓力為零時，伴熱裝置的發熱量過大，有可能對汽包水位的正確測量產生重大影響。某電廠曾發生過這樣一種特殊故障：冬季鍋爐啟動時，汽包雙色水位計、磁翻板水位計均顯示正常，但差壓水位表多次出現大幅度波動，波動范圍達幾百毫米，無法正常監視。檢查發現，由于差壓式水位變送器取樣管路保溫較厚，取樣管上纏繞的伴熱電纜功率較大，使取樣管中的凝結水溫度升至100℃左右，此時，由于汽包壓力為零，取樣管中的水發生了沸騰，導致水位顯示大幅度波動。臨時停用伴熱電纜后恢復正常。當汽包壓力上升至額定壓力時，取樣管中的水溫雖然還是100℃左右，但遠低于沸點，因而不會發生汽化。解決此問題的措施，一是環境溫度高于0℃時，及時停用伴熱裝置，二是采用自動溫控裝置或降低伴熱裝置的發熱量，確保取樣管路中的水既不低于0℃，也不高于100℃。 

2.3 鍋爐冷態啟動對雙色水位計的影響 



　　在生產現場常出現這樣一種情況：機組冷態時，雙色水位計調整好以后，鍋爐點火時，水位計顯示發生不清晰的現象。究其原因，一是鍋爐由冷態變為熱態時，汽包及與之相連接的水位計、汽水管路、閥門及支架膨脹，相對位置發生了變化，從汽包水位電視中所看到的雙色水位計顯示效果不如冷態時理想，需再進行反復調整。二是鍋爐升溫升壓后，新更換的云母片、密封件隨溫度升高、壓力升高，其厚度、顏色發生變化，密封件膨脹變形后擴散至云母片處，影響透光。防范措施是，從水位計、取樣管路、攝像機柜等的設計、安裝、調試各個環節把好關，選用業績良好、信譽好的設備廠家，提高設備可靠性。 



2.4 汽包水質對電接點水位計的影響 



　　鍋爐啟動時，汽包內的水質與正常工況下的水質不同，對于經過深凈化處理的爐水，由于其導電度低，根據電接點水位表的測量原理可知，水、汽不易區別，有時會造成二次表顯示水位不準，或水柱間斷顯示，誤發水位報警信號等異常現象。采取的措施是：二次表采用智能動態測量補償技術的表計，提高爐水和汽體的分辨能力。 



3. 結論 



　　從技術上采取各種措施，提高汽包水位測量表計的可靠性，只是保證測量準確性的一項基礎工作，要確保鍋爐啟動期間鍋爐不滿水、不斷水，更需要運行人員、檢修人員的精心操作、精心檢修，以及各級生產管理人員和指揮人員嚴格執行運行規程、行業規程和各項管理制度，才能*終杜絕惡性事故的發生。