陳長(zhǎng)和，張大壯，郭 勇，翁獻(xiàn)進(jìn)，張海衛(wèi)，陳榮義

（浙江浙能溫州發(fā)電有限公司，浙江 溫州 325600）

0 引言

某發(fā)電廠#7 機(jī)組是600MW 超臨界燃煤機(jī)組，采取單軸四缸四排汽再熱凝汽式汽輪機(jī)，其高加采用臥式U 型管結(jié)構(gòu)，分水側(cè)和汽側(cè)。每臺(tái)高加配置一臺(tái)磁性翻板水位計(jì)，3 臺(tái)高液位開(kāi)關(guān)，1 臺(tái)低液位開(kāi)關(guān)和3 臺(tái)差壓變送器。其中，磁性翻板水位計(jì)用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際水位觀察，高、低液位開(kāi)關(guān)用于高加報(bào)警，差壓式水位變送器用于顯示器上模擬量顯示以及高加水位控制和聯(lián)鎖保護(hù)。機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行后，基建遺留高加水位開(kāi)關(guān)量、模擬量、電接點(diǎn)、就地翻板測(cè)量偏差大問(wèn)題以及高負(fù)荷下，高加端差大問(wèn)題，一直未能得到很好解決。

圖1 平衡容器液位測(cè)量原理圖Fig.1 Schematic diagram of liquid level measurement of balance vessel

高加做為電廠熱力系統(tǒng)的重要輔助設(shè)備，其運(yùn)行狀況的優(yōu)劣不僅影響機(jī)組的安全性，同時(shí)對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性也有較大的影響[2]。要使高壓加熱器安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，應(yīng)確保高加疏水水位控制在零水位附近。但由于設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試上的不完善，某發(fā)電廠#7 機(jī)組的3 臺(tái)高加水位開(kāi)關(guān)量、模擬量、電接點(diǎn)、就地翻板測(cè)量偏差較大，同時(shí)端差偏大，熱交換效率低[3]。本文對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析和處理措施探討，并進(jìn)行歸納總結(jié)，為其它火電機(jī)組提供參考。

1 差壓式液位計(jì)原理

差壓式液位計(jì)是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)，液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的。其測(cè)量過(guò)程是將容器內(nèi)的液位信號(hào)通過(guò)平衡容器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)差壓信號(hào)，經(jīng)差壓變送器和二次儀表來(lái)測(cè)量液位的高低[4]。如圖1 所示，當(dāng)導(dǎo)壓管一端接液相，另一端接汽相時(shí)，根據(jù)流體靜力學(xué)原理，可得容器內(nèi)液位差壓ΔP 為：

式中：ρ″——被測(cè)介質(zhì)密度。

ρ'——飽和蒸汽密度。

ρ——平衡容器內(nèi)水的密度。

h0——最低水位為基準(zhǔn)的水位高度。

h——容器內(nèi)水位最大測(cè)量范圍。

g——被測(cè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萚5]。

2 原因分析

2.1 液位開(kāi)關(guān)動(dòng)作值檢查

以某發(fā)電廠#7 機(jī)組#2 高加為例，對(duì)高加各液位開(kāi)關(guān)動(dòng)作值進(jìn)行檢查。

圖2 高加本體上正常水位刻度線Fig.2 Normal water level mark on high pressure heater

比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)：高加本體上正常水位刻度線（既零水位線）、水位低報(bào)警刻度線[6]。

檢查方法：先通過(guò)灌滿水的透明皮管，利用連通器原理在測(cè)量筒上做出相對(duì)于高加本體上正常水位刻度線，再利用虹吸原理通過(guò)透明皮管從測(cè)量筒底部排污閥灌水至測(cè)量筒，緩慢灌水至#2 高加水位低開(kāi)關(guān)恢復(fù)，恢復(fù)值為正常水位刻度線以下18mm 左右，再緩慢放水至#2 高加水位低開(kāi)關(guān)動(dòng)作，動(dòng)作值為正常水位刻度線以下38mm 左右，與高加本體上水位低報(bào)警刻度線基本一致。以上試驗(yàn)說(shuō)明，#2 高加水位開(kāi)關(guān)動(dòng)作值和恢復(fù)值是正確的（相對(duì)于高加本體上的水位刻度線來(lái)說(shuō)），同時(shí)檢查其他幾個(gè)液位開(kāi)關(guān)（高、高高、高高高），開(kāi)關(guān)動(dòng)作均正常。

2.2 水位模擬量信號(hào)檢查

比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)：高加本體上正常水位刻度線（既零水位線），如圖2 所示。

檢查方法：①關(guān)閉#1 水位變送器的低壓側(cè)隔離閥；②拆開(kāi)變送器校驗(yàn)用接口悶頭；③利用虹吸原理將透明皮管灌滿水（確保無(wú)氣泡）；④將透明皮管連接到水位變送器上校驗(yàn)接口上；⑤將透明皮管的另一頭拉到高加本體上正常水位刻度牌處，并調(diào)整皮管高度使皮管內(nèi)水位高加正常水位刻度線一致，查看CRT 上#1 水位模擬量顯示數(shù)值為135mm；⑥將皮管拉到變送器高壓側(cè)冷凝筒處（高加頂部），并調(diào)整皮管高度，使皮管內(nèi)水位與冷凝筒處導(dǎo)汽管底部一致，查看CRT 上#1 水位模擬量顯示數(shù)值為2215mm。

同樣方法檢查#2 高加#2、#3 水位信號(hào)和#3 高加#1水位，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

從表1 可以看出：① 變送器高壓側(cè)冷凝筒內(nèi)凝結(jié)水基本是滿水的，采用低壓側(cè)灌水檢查水位的方法是可信的；② 3 個(gè)水位信號(hào)在高加本體正常水位刻度線（既零水位線）時(shí)，CRT 顯示數(shù)值都偏高100mm 以上；③ 3 個(gè)冷凝筒安裝高度存在微小偏差；④ #3 高加零位基準(zhǔn)高度比#2 高加要高。

表1 高加水位信號(hào)統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of water level signal of high pressure heater

2.3 DCS系統(tǒng)組態(tài)檢查

經(jīng)檢查：① 3 個(gè)變送器量程為0Kp ～29.5Kp；② 高加水位信號(hào)采用高加壓力進(jìn)行水位補(bǔ)償；③ 高加水位的模擬量零位的確定是通過(guò)壓力補(bǔ)償后的水位減去高加本體正常水位刻度線到低壓側(cè)取樣口的高度，但是#1、#2、#3高加的高加本體正常水位刻度線到低壓側(cè)取樣口的高度各不同（#1 高加為690mm，#2 高加為620mm，#3 高加為815mm），偏差較大。

2.4 歷史數(shù)據(jù)檢查

通過(guò)和運(yùn)行人員的溝通以及對(duì)歷史數(shù)據(jù)曲線的調(diào)用，分析得出以下結(jié)果：

① 2018 年9 月18 日，要求運(yùn)行人員將#2 高加水位設(shè)定值從0mm 設(shè)到40mm，水位低報(bào)開(kāi)關(guān)還是不能恢復(fù)；②查看最近一次停機(jī)后#1、#2、#3 高加水位低開(kāi)關(guān)動(dòng)作情況如下：#1 高加水位低在-200mm 動(dòng)作；#2 高加水位低開(kāi)關(guān)機(jī)組運(yùn)行以來(lái)一直沒(méi)有恢復(fù)過(guò)，一直處于工作狀態(tài)；#3 高加水位低在-50mm 動(dòng)作。

2.5 #2高加就地實(shí)際相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)量

#2 高加就地實(shí)際相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果如圖3 所示。

圖2 中正常水位線（紅線）到高加底部的高度為機(jī)務(wù)圖紙上給出的，其它數(shù)據(jù)為實(shí)地測(cè)量所得。

從圖2 可以看出：① DCS 系統(tǒng)量程設(shè)置為2950mm，是根據(jù)高加上下取樣水平管的高度差來(lái)設(shè)置的，這與就地實(shí)際測(cè)量值一致；② 本體上正常水位線與下取樣水平管的距離=820mm-120mm=700mm，而DCS 系統(tǒng)模擬量零水位偏置設(shè)置為620mm，存在偏差。

2.6 檢查總結(jié)

通過(guò)以上各項(xiàng)檢查以及交流討論得到以下結(jié)論：

圖3 #2高加就地實(shí)際相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果圖Fig.3 Measurement results of local actual data of#2 high pressure heater

1）在停機(jī)狀態(tài)下，#2 高加水位低開(kāi)關(guān)相對(duì)于正常水位刻度線來(lái)說(shuō)動(dòng)作正常，定值也是對(duì)的。

2）就地3 個(gè)水位變送器的量程為0 ～29.50，單位為KPa，而DCS 系統(tǒng)中單位為mm，兩者不一致，需統(tǒng)一單位。就地變送器需改為毫米水柱為單位，避免變送器自身單位換算引起測(cè)量誤差（0kpa ～29.5kpa 對(duì)應(yīng)的是0mm ～3008mm H2O）。

3）模擬量零位基準(zhǔn)（620mm）和高加廠家給出正常水位刻度線高度（700mm）不一致，偏差較大，差80mm。這樣在機(jī)組正常運(yùn)行中，如果運(yùn)行將模擬量水位控制在0mm的話，實(shí)際高加內(nèi)部液位在正常水位刻度線以下80mm 處，而水位低開(kāi)關(guān)是按照正常水位刻度線的基準(zhǔn)來(lái)確定動(dòng)作值的，這樣在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，高加水位運(yùn)行水位在相對(duì)于正常水位刻度線以下80mm，也就是-80mm，而水位開(kāi)關(guān)動(dòng)作值為-38mm，所以機(jī)組運(yùn)行就一直水位低報(bào)警，不能復(fù)位；同時(shí)，#3 高加水模擬量零位基準(zhǔn)為815mm，這樣在模擬量為0mm 時(shí)，使得在實(shí)際運(yùn)行中#3 高實(shí)際水位要比#2 高加高95mm，所以水位低開(kāi)關(guān)是會(huì)恢復(fù)的，這也間接說(shuō)明#2高加的模擬量水位基準(zhǔn)設(shè)置存在問(wèn)題。

4）按照目前的設(shè)置，#2 高加在高加內(nèi)部實(shí)際水位88mm 時(shí)就會(huì)解列。

5）以上檢查都是在機(jī)組停運(yùn)時(shí)進(jìn)行，實(shí)際運(yùn)行中的可能由于高加自身熱膨脹、疏水流動(dòng)等原因會(huì)有所差別。

3 改進(jìn)措施

根據(jù)以上#7 機(jī)#2 高加水位零位位置檢查情況，需汽機(jī)專業(yè)確定零水位基準(zhǔn)點(diǎn)，儀控人員根據(jù)新基準(zhǔn)點(diǎn)，需對(duì)變送器零水位進(jìn)行遷移，因高加液位保護(hù)以開(kāi)關(guān)量、模擬量共同參與，此次水位修正不宜過(guò)多，以開(kāi)關(guān)量正常范圍為準(zhǔn)，液位開(kāi)關(guān)物理位置待停機(jī)后進(jìn)行調(diào)整。具體執(zhí)行情況如下：

1）熱工強(qiáng)制#7 機(jī)#2 高加模擬量保護(hù)信號(hào)。

圖4 高加水位測(cè)量示意圖Fig.4 Water level measurement diagram of high pressure heater

2）運(yùn)行緩慢抬高水位至50mm ～100mm，點(diǎn)檢現(xiàn)場(chǎng)查看就地液位變化情況。接下來(lái)再根據(jù)就地水位及水位開(kāi)關(guān)量和報(bào)警情況決定是否繼續(xù)抬高水位，若出現(xiàn)水位高一值報(bào)警的，則記錄當(dāng)時(shí)模擬量水位數(shù)值，再將水位調(diào)低50mm作為運(yùn)行的0 位數(shù)值。

3）在水位上升的過(guò)程中，若就地翻板液位計(jì)顯示大于80mm 的，液位就不再抬高。

4）運(yùn)行人員監(jiān)視#2 高加進(jìn)汽溫度，若出現(xiàn)突降20℃的，馬上開(kāi)啟事故疏水降低水位；若過(guò)程中高加保護(hù)動(dòng)作解列的，做好高加解列后的檢查操作。

5）熱工將高加水位0 位重新標(biāo)定后，將強(qiáng)制的模擬量信號(hào)恢復(fù)。

高加水位測(cè)量如圖4 所示。向下距管束中心線距離774mm+70mm=844mm，在翻板液位計(jì)的實(shí)際位置如圖5所示。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某發(fā)電廠液位開(kāi)關(guān)、差壓式變送器、DCS 組態(tài)、歷史數(shù)據(jù)的檢查和對(duì)高加就地實(shí)際相關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)量，指出了高加水位測(cè)量中存在的問(wèn)題以及導(dǎo)致偏差的原因，給出了問(wèn)題的處理建議和方法。通過(guò)改進(jìn)措施，基本已經(jīng)消除了高加水位測(cè)量偏差大和高加端差大的問(wèn)題。改進(jìn)成功后，機(jī)組可靠性提高了，機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行也得到了保證。