HG440137LPM15型超高压自然循环流化床锅炉汽包水位测量.docx
- 文档编号:14749710
- 上传时间:2023-06-27
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:87.76KB
HG440137LPM15型超高压自然循环流化床锅炉汽包水位测量.docx
《HG440137LPM15型超高压自然循环流化床锅炉汽包水位测量.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《HG440137LPM15型超高压自然循环流化床锅炉汽包水位测量.docx(12页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
HG440137LPM15型超高压自然循环流化床锅炉汽包水位测量
HG-440/13.7-L.PM15型超高压自然循环流化床锅炉汽包水位测量系统改造方案探讨
胡志艳1马哲2段建勋3
1.2.3天津陈塘热电有限公司天津市河西区小海地延水道3号300221
[摘 要]:
汽包水位是锅炉重要的检测参数,由于汽包水位参数的特殊性,使准确测量汽包水位存在较大的难题。
差压水位计测量装置按传统设计一般为外置单室平衡容器,其测量误差大的根本性问题没有解决,且启动时汽包水位保护不能正确投入的问题越来越突出,经多次查找原因分析:
由于取样方式不同,测量原理不同,运算公式有别,大气环境温度对参比水柱水温、水柱密度的影响,安装工艺等环节存有问题,使计算结果差异很大,导致各汽包水位表计数值显示不一。
由于没有可靠的显示数据,造成运行人员监盘、操作困难,严重影响机组的安全、稳定运行。
本文详细介绍了天津陈塘热电有限公司HG-440/13.7-L.PM15型超高压自然循环流化床锅炉汽包水位测量系统引用秦皇岛华电测控设备有限公司研发的DNZ型汽包内置式平衡容器,以消除水位测量取样装置及环境温度对差压式水位计测量的误差,该技术在现场的应用情况倍受关注。
内置式平衡容器安装需要在汽包内作业,安装工艺要求高,难度大,热态全量程传动汽包水位风险高。
通过我们应用汽包水位测量新技术,使信号更加稳定,测量的附加误差更小,全过程、全范围实现了各水位计之间的偏差动态小于50mm稳态小于30mm的要求。
为汽包水位测量系统提高测量精度提供了有价值的参考。
[关键词]:
汽包水位;内置式平衡容器;误差
1系统概述:
1.1设备简况
我公司锅炉系哈尔滨锅炉厂生产的HG-440/13.7-L.PM15型超高压自然循环流化床汽包炉,锅炉为自然循环、单汽包、一次中间再热。
汽包压力15.07MPa,过热汽压力13.7MPa(a)正常运行时,锅筒的水位应控制在正常水位的±50mm范围内。
1.2HG-440/13.7-L.PM15型超高压自然循环流化床锅炉(以下简称#6炉)汽包水位测量系统改造前存在问题:
我厂#6炉原装汽包水位测孔共计7对,其中2对用于安装就地云母水位计,2对用于安装电接点水位计,另3对用于安装外置差压水位计,共安装4台外置差压水位计,左端头差压水位计点名为LIA0104(以下简称04),汽包中部的差压水位计点名为LIA0103(以下简称03),汽包右侧端头的1对测孔并联了2台差压水位计,点名分别为LIA0105(以下简称05)、LIA0106(以下简称06)。
汽包中部的差压水位计因测量偏差大,自基建试运至今一直未投入使用。
汽包右侧端头的两台差压水位计取自同一取样孔,违背了国电发(2001)95号文“关于印发《国家电力公司电站锅炉汽包水位测量系统配置安装和使用若干规定(试行)》的通知,每个水位测量装置都应具有独立的取样孔。
不得在同一取样孔上并联多个水位测量装置,以避免相互影响,降低水位测量的可靠性。
”的规定。
差压水位计测量采用传统的单室外置平衡容器,输出的是连续水位信号,可作为给水系统调节用,在DCS系统引入汽包压力信号补偿,消除汽包压力对饱和蒸汽密度和饱和水密度的影响,提高了测量的准确性。
但参比水柱的温度变化对水位影响一直未能消除。
原设计采用热电阻测温元件来自动校正水位误差,因可靠性差改为手动设定参比水柱基准温度50℃,在DCS系统进行补偿试验,参比水柱温度100℃时,误差达到70mm,尤其季节变化时表现明显,各水位计之间正常运行时最大偏差达80-100mm。
当锅炉在启停以及滑参数运行时,由于汽包水位参数的特殊性,几种测量装置之间存在偏差较大,各种工况下汽包内水位的真实值没有准确的依据,由于环境温度对外置式单室平衡容器测量精度的影响,及水位取样位置对差压水位计的影响,从结构和安装上都存在问题,要全过程、全范围实现各水位计之间的偏差小于30mm是不可能的,测量误差大的根本性问题一直没有解决,汽包水位就难以准确测量了,长期以来,汽包水位监视仪表与保护仪表的准确性与可靠性不能充分满足保护停炉和手动停炉的需求。
改造前水位计配置如图1所示:
图1改造前水位计配置
改造之前各测量装置在启停以及滑参数运行显示数值如下表1(表中位置按测量装置实际从汽包左侧至右侧的顺序排列):
表1改造之前各测量装置在启停以及滑参数运行显示数值
1.3误差原因分析
1.3.1电接点水位计测量筒存在严重取样负误差,满水停炉实测值偏低有时甚至可达200mm,以致保护动作时饱和汽早已严重带水,相当于保护动作严重滞后;电极泄漏率高、水质差,电极易污染,需频繁冲洗,可靠性差。
1.3.2差压水位计,因实测值漂移因素多,稳定性差,测量误差模糊,可信度较低,汽包中间外置式单室平衡容器测量装置显示数值基本不变,外置式单室平衡容器测量装置从结构和安装上都存在问题,单室平衡容器正压管由底部垂直向下引出,大气环境温度对参比水柱水温、水柱密度的影响,产生测量的附加误差。
1.3.3因保护实测值实际传动校验结果模糊,运行人员往往不敢果断手动停炉,不敢从点火起投停炉保护。
给运行人员监视、控制水位造成很大困难,直接影响水位保护的可靠投入。
1.3.4,汽包内汽水分界面水线图(图2)可看出,汽包几何中心线向下150mm为运行零水位,实际正常运行水位在零水位下65mm(215mm-150mm)位置,说明运行水位在零水位下略微偏负值,观察汽包内水线并结合首次改造后各测量装置显示数值(如表2所示)可证实采用内置平衡容器测量方式显示的测量结果基本能反映汽包的真实水位及变化情况。
已改造的两个内置差压水位计,即汽包左端头(B测)内置差压水位计04,汽包中部的内置差压水位计03能够反映汽包内实际水位趋势,03相对比较准确,04,略微偏负,示值与汽包内真实水位存在一定的偏差。
而未改造的另两个外置差压水位计一直未能正确地反映汽包水位。
图2汽包内汽水分界面水线图
表2首次改造后各测量装置显示数值:
序号
压力
LIA0104
LIA0103
LIA0105
LIA0106
B侧电接点
A测电接点
1
0.22
303
223
-317
-331
300
200
2
0.38
296
248
-273
-290
300
200
3
5.1
-62
317
-9
-25
-15
25
4
7.3
-67
320
4
-5
15
25
由于LIA0103取样管接反,所以LIA0103显示不正确,经更改后正常
5
8.5
-58
-63
27
9
15
0
6
9.8
-68
-46
13
-7
-15
0
7
13.7
-76
-29
37
14
0
0
1.4改造目的:
锅炉汽包满水、缺水事故是长期困扰发电厂安全的重大恶性事故之一。
针对上述情况,我们利用#6炉检修机会,引用秦皇岛华电测控设备有限公司的DNZ系列汽包水位内置平衡容器对水位计测量装置,进行改造,克服了传统单室平衡容器的参比水柱水温难以测量的不足,避免大气环境温度对参比水柱水温、水柱密度的影响,从而使信号更加稳定、补偿公式更简单,测量的附加误差更小,全过程、全范围实现各水位计之间的偏差动态小于50mm。
稳态小于30mm的要求。
1.5采取的措施:
我们首先于2007年利用A级检修的机会,引用秦皇岛华电测控设备有限公司的DNZ系列汽包内置水位平衡容器及高精度电接点水位计。
首先对电接点水位计、汽包左端头(B测)04外置差压水位计,汽包中部的外置差压水位计03,进行了改造,首次改造后,由于8套测量装置各水位显示数值相差较大,给运行监视造成困难,迫使我们必须尽快确定检查方案,找出原因。
我们对差压水位计的外部管路、变送器、软件中的补偿公式以及信号传送线路都已经进行了排查,发现造成指示偏差的影响因素可能存在两点:
1、变送器安装位置,2、内部管路安装。
因此,趁2008年机组再次检修之际,将汽包人孔门打开,进入汽包内部对其安装管路进行仔细检查,以便查明原因后予以消除。
2、汽包水位内、外置平衡容器测量原理比较
2.1、汽包内置水位平衡容器的组成及测量原理:
如图3所示
利用重力水位的原理,可以测量出汽包内的真实水位,汽包内置水位平衡容器组成:
1冷凝罐、2、汽侧管、3正压取样管4、负压取样管、5去DCS板卡、6差压变送器、7、汽包、8内置平衡罐9、备用正压取样管10、冷凝水回流管
图3汽包内置水位平衡容器测量原理图
汽包内置单室平衡容器测量汽包水位,是通过把水位高度的变化转换成差压的变化来测量水位的,因此,差压式水位计准确测量汽包水位的关键是水位与差压之间的准确转换,这种转换是通过平衡容器形成参比水柱来实现的。
汽包运行过程中饱和蒸汽进入到内置平衡罐中冷凝成饱和水,冷凝罐中的饱和蒸汽凝结成的饱和水回流到内置平衡罐中,参比水柱所形成的静压通过正压取样管引到差压变送器的正端,汽包内的水通过水侧取样管引到差压变送器的负端,这样差压变送器输出差压信号给DCS,在DCS中通过压力补偿计算得出汽包内的水位。
这样做没有了环境温度对参比水柱密度的影响,计算出来的结果就更接近于汽包中的实际水位,能够真正反映汽包真实水位。
由此我们可以列出下列公式:
ΔH=L-H0-ΔP/(γ1-γ2)
(1)
原理图中:
L为平衡罐上边沿到水侧取样管中心线的距离,即正压侧参比水柱高度。
单位:
米
H0为汽包设计0水位线到水侧取样管中心线的距离,单位:
米
ΔH为现在水位线相对于0水位线的差值,单位:
米
γ1饱和水的密度单位:
kg/m3
γ2饱和汽的密度单位:
kg/m3
从公式
(1)中我们可以看出,水位只与饱和水和饱和汽的密度有关,而密度与压力有关,我们只要测出汽包压力就可以从密度表中查出密度,代入公式即可计算出水位。
内置平衡容器是将平衡罐安装在汽包内,使平衡罐及引出水接近饱和水温度,它不受汽包内水欠饱和以及外置平衡容器参比水柱温度变化的影响。
变送器所测得的差压值
为浸泡在汽段的参比水柱(饱和水)所形成的静压和相同高度的饱和汽所形成的静压之差。
这样可以通过压力补偿,有稳定的计算参数,可以消除因参比水温度变化对水位测量的影响。
这样通过采用内置平衡容器就可大大提高水位测量的精度。
2.2.外置水位平衡容器为传统设计
原理略述,外置水位平衡容器与汽包内置水位平衡容器的测量装置大致相同,只是通常按50℃确定
值,而实际上汽包内的水是欠饱和的,而且随着负荷变化欠饱和度也是变化的。
没有考虑其随温度变化带来的影响,在使用中平衡容器水柱温度变化较大时,将产生较大的误差。
是造成测量误差的主要原因,参比水柱平均温度对水位测量的影响如下表3所示。
表3参比水柱平均温度对水位测量的影响表(40℃为基准)
温度(℃)
40
60
80
100
120
130
140
160
影响值(mm)
-
9.6
33.2
62.3
91.4
108
125
162
从表中可知,如果参比水柱的设定温度值为40℃,当其达到80℃时,其水位测量附加误差33.2mm。
由此可见,汽包压力和参比水柱温度对差压信号的相对误差的影响都是不可忽略的,而且误差值大小在不同水位高度还是不同的。
3、汽包水位测量系统改造的具体工作:
3.1改造方案:
将原4台外置单室平衡容器改为内置式单室平衡容器差压式水位计,将三台单室平衡容器差压信号和三台汽包压力信号引入DCS系统,做汽包水位压力补偿和水位三选中逻辑,并将三选中结果用于水位调节、显示。
将三台单室平衡容器差压信号做三取二逻辑用于锅炉保护。
3.2改造前后水位计配置如图4所示:
图4改造后水位计配置
3.3重点工作内容:
3.3.1重新标定零水位线,测量并核实汽包内各测量装置取样孔参数,对汽包内壁上的水线进行测量
3.3.2检查差压水位计的汽、水侧取样管路是否有堵塞处;稳流器有无堵塞、是否水平。
3.3.3检查各取样位置的周边环境,是否有可能对其产生干扰的管路及设备存在
3.3.4检查原水位计管路及阀门的通流状况,推断偏差产生原因。
并结合汽包壁上的水痕线判断各水位计的测量误差。
3.3.5重新安装汽、水侧插管、汽包内的平衡罐及冷凝罐部分,焊接汽侧管路及冷凝罐时,应适当倾斜,以利于冷凝罐中的冷凝水沿插管流入汽包内的平衡罐。
3.3.6测量内置式平衡容器的安装尺寸参数。
4.汽包水位测量系统组态及冷、热态调试调试
4.1DCS组态、计算公式调试:
在DCS组态,输入内置补偿公式及不同压力下对应的密度表及保护逻辑,在不同压力点分别加7点对应水位的差压信号,其测量误差应在0.5%以内。
将三台单室平衡容器差压信号和三台汽包压力信号引入DCS系统,做汽包水位压力补偿和水位三选中逻辑,并将三选中结果用于水位调节、显示。
将三台单室平衡容器差压信号做三取二逻辑用于锅炉保护。
根据内置式平衡容器的安装尺寸参数,代入差压水位计补偿公式,Δh=L-ΔP/(γ2-γ1)-h0在DCS完成组态。
用电流信号发生器在相应的A/I通道上,加对应的汽包压力和水位差压信号,校对计算公式。
试验记录以B侧端头差压水位计(04)为例见下表4:
表4:
B侧端头差压水位计试验记录数据:
L=0.641m
h0=0.326m
结果
差压值
ΔP
差压对应电流值
压力值Mpa
饱和水密度ρW
饱和汽密度ρS
内置平衡容器水位计算值Δh
实际
显示值
0.00
4.0
2.40
838.21
12.02
315.00
315.00
109.25
6.3
2.40
838.21
12.02
182.77
182.00
199.50
8.2
2.40
838.21
12.02
73.53
74.00
237.50
9.0
2.40
838.21
12.02
27.53
27.00
332.50
11.0
2.40
838.21
12.02
-87.45
-87.00
427.50
13.0
2.40
838.21
12.02
-202.44
-202.00
522.50
15.0
2.40
838.21
12.02
-317.43
-316.00
4.2冷态调试
冷态上水调试的目的是检验机械安装尺寸和水位实际保护传动试验。
利用锅炉打压前,汽包上满水给各平衡容器上水,手动控制汽包水位,缓慢升降水位,与电接点比较以电接点通断瞬间为准,读取各水位计的示值,其偏差应在10mm以内,否则应查找原因给予消除。
4.3热态调试
汽包冷态上水调试后,应在额定汽包压力工况下进行热态调试,升降范围在汽包水位高低II值内,其偏差在30mm以内,通过此试验,观察水位计在机组高负荷状态下,是否能跟随汽包内真实水位的变化,检验各水位计的动态偏差是否满足要求。
4.4实时数据记录
单位:
mm2008-11-26时间14:
50汽包压力13.4MPa负荷:
135MW
差压03
差压04
差压05
差压06
B电接点
-21
-27
-18
-16
-30
时间14:
55汽包压力13.5MPa
-7
-9
-1
-1
-15
时间14:
59汽包压力13.43MPa
0
-2
4
4
-15
时间15:
03汽包压力13.39MPa
-4
-9
-4
-6
-15
时间15:
10汽包压力13.90MPa
-6
-9
-4
-3
-15
时间15:
13汽包压力13.84MPa
3
5
2
0
-15
7、汽包水位测量新技术应用情况:
天津陈塘热电有限公司利用机组A修机会,引用秦皇岛华电测控设备有限公司的DNZ系列汽包内置水位平衡容器,改造后投运效果良好,其安全性、可靠性、准确性有了明显提高,测量准确。
改造后的水位计偏差稳态时不超过30mm,瞬态时不超过50mm。
提高了监视测量的可信度,起炉前可靠投入汽包水位保护,保护投入稳定。
达到了改造效果。
#6炉水位曲线图(汽包压力:
14.33MPa);汽包水位LIA01031、LIA0104、LIA0106为DNZ-20内置式差压水位计,汽包水位测量误差不超过30mm。
)
作者简介:
胡志艳女1963年出生,大学毕业,现就职于天津陈塘热电有限公司自动化车间热工专职工程师
马哲男1979年出生,大学毕业,现就职于天津陈塘热电有限公司自动化车间热工专职工程师
段建勋男1969年出生,大学毕业,现就职于天津陈塘热电有限公司自动化车间热工主任
参考文献:
[1]秦皇岛华电测控设备有限公司汽包水位内置平衡容器说明书
[2]天津陈塘热电有限公司#6机组哈尔滨锅炉厂汽包水位图纸及改造工程方案
[3]《国家电力公司电站锅炉汽包水位测量系统配置、安装和使用若干规定(试行)》
[4]电力技术标准汇编火电部分第4册热工自动化
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- HG440137LPM15 超高压 自然 循环 流化床 锅炉 汽包 水位 测量
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)