王治華

摘 要：火力發(fā)電廠中汽包水位需要保持正常的水位才能安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。所以，準(zhǔn)確的測量水位、進(jìn)而更好的控制水位在允許范圍內(nèi)變化，對于保證安全，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

關(guān)鍵詞：汽包水位測量；就地偏差；原因；分析

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

1 現(xiàn)代大型鍋爐汽包內(nèi)部長達(dá)20m左右， 內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜

汽包橫向布置于鍋爐上前方，作為鍋爐循環(huán)回路的一個儲水箱，汽包內(nèi)設(shè)有汽水分離裝置、給水加藥分配管、給水分配管和為了減少給水中的含鹽量所需的排污管。汽包內(nèi)部沿其整個長度方向設(shè)有圓周式隔板在其下半部分形成了環(huán)形空間。汽水混合物從爐膛水冷壁的上升管進(jìn)入汽包的這些環(huán)形空間后再經(jīng)過臥式汽水分離器。分離出來的蒸汽從分離器外側(cè)的開孔出來后進(jìn)入人字形干燥器。蒸汽中水分的最后分離是在蒸汽進(jìn)入由W型h字組件組成的干燥裝置中完成的。蒸汽儀較低的速度進(jìn)入干燥器并在其中多次改變流動方向，使蒸汽中夾帶的水分吸附在由人字形組件。組成的巨大的表面上，這些水膜在重力作用下排至汽包底部，而分離出來的蒸汽流進(jìn)干燥箱后再通過汽包頂部的蒸汽管引出，并利用這些蒸汽管將蒸汽傳至過熱器。從蒸汽中分離出來的水下落至汽包水空間，再通過徑向消渦裝置進(jìn)入下降管，再由下降管引至鍋爐底部后分配到爐膛水冷壁中。

2 汽包水位對象特性無論從靜態(tài)和動態(tài)分析都十分復(fù)雜

進(jìn)出汽包的汽水不平衡、汽包內(nèi)壓力的變化以及燃燒工況的變化都會影響汽包水位的變化， 而且在各種擾動下的變特性有著很大的差異，不弄清它的種種特性就不可能正確設(shè)計和安裝汽包水位測量系統(tǒng)，在鍋爐運(yùn)行時也往往難于判別汽包水位計異常的真正原因。

汽包正常水位（Normal Water Level，NWL）是指鍋爐正常運(yùn)行過程中汽包中的水位應(yīng)該保持的高度，一般稱為汽包的零水位。為了保證鍋爐的安全性和經(jīng)濟(jì)性，在鍋爐運(yùn)行過程中汽包水位必須保持在正常水位附近，它的允許波動范圍一般在±50mm內(nèi)。當(dāng)鍋爐運(yùn)行不穩(wěn)定、

負(fù)荷變化較大或自動控制系統(tǒng)故障時，汽包水位有時會超出上述允許范圍，但是只要沒有上升到影響汽水分離器正常工作的程度，或者下降到破壞鍋爐水循環(huán)的程度，還是允許鍋爐繼續(xù)運(yùn)行的。然而，水位變動范圍過大，就應(yīng)該引起值班人員的重視，采用相應(yīng)措施恢復(fù)水位正常，如果水位繼續(xù)變動，達(dá)到不能允許的范圍時，就應(yīng)該立即停止鍋爐的運(yùn)行，以保證設(shè)備安全。為此，鍋爐廠還規(guī)定了汽包水位的高、低限報警值和跳閘值。 鍋爐正常汽包水位（NWL），以及以正常水位（NWL）為基準(zhǔn)的報警值和跳閘值隨鍋爐型式、汽包內(nèi)部汽水分離器等各個部件的結(jié)構(gòu)、尺寸和布置方式的差異，不同鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界鍋爐汽包正常水位的高度以及報警值和跳閘值有很大差別。 表1列出了國內(nèi)外主要鍋爐廠生產(chǎn)的各種亞臨界鍋爐汽包正常水位以及警報警值和跳閘值的情況。 表中NWL項(xiàng)所列字為汽包正常水位和汽包幾何中心線之間的距離， 負(fù)值表示汽包正常水位在汽包幾何中心以下。

差壓式水位計是通過把水位高度的變化轉(zhuǎn)換成差壓的變化來測量水位的，因此，其測量儀表就是差壓計。差壓式水位計準(zhǔn)確測量汽包水位的關(guān)鍵是水位與差壓之間的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換是通過平衡容器形成參比水柱來實(shí)現(xiàn)的。目前，國內(nèi)外最常用的是通過單室平衡容器

下的參比水柱形成差壓來測量汽包水位。造成遠(yuǎn)傳水位計測量不準(zhǔn)的原因主要有以下幾點(diǎn)：

（1）參比水柱溫度的變化。從表2可知，如果參比水柱的設(shè)定溫度值為40℃，當(dāng)其達(dá)到80℃時，其水位測量附正誤差33.2mm；當(dāng)參比水柱溫度達(dá)到130℃時，其水位測量附加正誤差高達(dá)108mm。由此可見，汽包壓力和參比水柱溫度對差壓信號的相對誤差的影響都是不可忽略的。

（2）平衡容器的溫度及正負(fù)壓側(cè)喇叭口角度的變化。正常情況下正壓側(cè)從汽包引出后應(yīng)該向上傾斜，負(fù)壓側(cè)從汽包引出后應(yīng)該向下傾斜，保持100：1的比例，當(dāng)正壓側(cè)取樣管向下耷拉時，會導(dǎo)致平衡容器的溫度下降，導(dǎo)致其中水的密度變大，參比水柱的密度變大，差壓變大，測量偏低。

（3）冬季伴熱帶的影響。冬季伴熱帶投運(yùn)后，因?yàn)榘闊釒У姆笤O(shè)走向及發(fā)熱量不同等原因?qū)е碌恼龎簻y測量管路和負(fù)壓側(cè)測量管路溫度不同而導(dǎo)致的水密度變化，從而引起測量誤差的產(chǎn)生。雙色水位計是基于聯(lián)通管式原理的水位計，它是由云母水位計發(fā)展而來的。云母水位計只能就地監(jiān)視，且汽水界面不清晰，而雙色水位計改進(jìn)了云母水位計結(jié)構(gòu)，輔以光學(xué)系統(tǒng)，利用光從空氣進(jìn)入蒸汽或水產(chǎn)生不同的折射，使汽水界面顯示成紅、綠兩色的分界面，顯示清晰，并可利用工業(yè)攝像系統(tǒng)等方式遠(yuǎn)傳顯示。用于超高壓及以上鍋爐的雙色水位計，考慮其強(qiáng)度，窗口玻璃不做成長條形，而是沿水位計高度上開若干個圓形窗口，稱為多窗式雙色水位計，其缺點(diǎn)是小窗之間的一段是水位顯示的盲區(qū)。

電極式（電接點(diǎn)式）汽包水位測量裝置的測量筒。它是一種基于聯(lián)通管式原理的測量裝置，與普通就地云母水位計（或雙色水位計）不同之處在于測量筒內(nèi)有一系列組成測量標(biāo)尺的電極，由于汽、水電導(dǎo)率的很大差別，造成處于汽和水中的電極電阻值有很大差別，以此來判斷電極是處于水空間，還是處于汽空間。利用多個電極即可判斷當(dāng)前的水面位置。引起電接點(diǎn)水位計偏差的原因有：

1）電接點(diǎn)測量筒安裝是否正常，不應(yīng)該向上或者向下傾斜。2）電接點(diǎn)的每個電極應(yīng)該工作正常，接觸良好，通斷良好、沒有泄露。3）下面的排污門和放水門應(yīng)該關(guān)閉嚴(yán)密、沒有內(nèi)漏。4）使用的電極需要精挑細(xì)選，絕緣電阻必須大于20兆歐姆。5）機(jī)組運(yùn)行當(dāng)中如果需要更換電極，要關(guān)閉正、負(fù)壓測一次門和二次門、打開排污門，待測量筒完全冷卻后再進(jìn)行拆裝?；匮b電極時，可以涂抹防高溫咬合劑，便于維護(hù)和下次拆卸。

參考文獻(xiàn)：

[1]李忠良.鍋爐汽包水位測量偏差分析及改進(jìn)措施[J].電力職業(yè)技術(shù)學(xué)刊.