汽包水位测量新技术研究与应用

电力18讯：    汽包水位测量新技术研究与应用

摘要：为解决各火电厂在落实《防止电力生产重大事故二十五项重点要求》时遇到的汽包水位计无法标定、测量误差大、启动时保护不能正确投入等问题，研究开发了汽包内置式电极传感器、汽包内置式平衡容器、汽包外置式平衡容器、高精度取样电极传感器和低偏差云母水位计等。这些新技术的成功应用，提高了汽包水位测量的精确度，使各水位计在稳态时示值偏差在30mm以内，保证锅炉启动时即可投入汽包水位保护。成功开发的可作为汽包水位基准表标定其他水位计的内置电极传感器等技术和产品的应用标志着汽包水位测量技术取得了重大突破。介绍这些汽包水位测量新技术特别是内置电极传感器和内置式平衡容器的特点和应用，并提出新型汽包水位计存在的问题和尚需改进和提高的方面。
关键词：汽包水位；内置电极；内置式平衡容器；误差；事故
中图分类号：TK316   文献标识码：B   文章编号：1004-9649（2006）02-0000-00

0 引言
随着火电机组的不断增加，汽包水位测量误差大和启动时汽包水位保护不能正确投入的问题越来越突出，尤其是秦皇岛热电厂“12•16” 汽包水位低保护拒动，造成锅炉水冷壁大面积爆管的重大设备损坏事故后，引起了国家行政主管部门的高度重视，2000年9月8日国家电力公司制定了《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》(以下简称《要求》)，其中增加了防止锅炉满、缺水等事故的重点要求，随后于2001年12月21日又针对汽包水位测量系统专门颁发了《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)》(以下简称《规定(试行)》) 。上述文件颁发以来，对提高锅炉安全运行，防止锅炉汽包满、缺水事故发挥了重要作用。
由于《要求》和《规定（试行）》是基于原有测量技术的条件制定的，而原有汽包水位测量技术又存在较多问题，致使各电厂在落实《要求》和《规定(试行)》及安全性评价中都遇到了许多问题，长期存在的汽包测量技术方面的根本性问题仍然没有解决，以致近几年仍不断有发生锅炉满水和缺水事故的报道。本文在分析现行汽包水位测量和保护系统存在问题的基础上，介绍研究开发的汽包内置式电极传感器、汽包内置式平衡容器、无盲区低偏差双色水位计和汽包水位高精度取样电极传感器等汽包水位测量新技术及其在电厂水位测量上的应用。

1  现行汽包水位测量和保护系统存在的问题
对现行汽包水位测量和保护系统存在的问题作了大量实际调查，收集大量现场材料并进行了统计分析，归纳出造成难以落实《要求》和《规定（试行）》的主要原因如下：
（1）各厂在解决汽包水位测量问题的方向上存在问题。各厂均以解决汽包各水位计之间的偏差小于30mm为目的开展工作，而忽略了原汽包水位测量技术存在着很大的测量误差，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。对汽包水位测量技术缺乏较透彻的理解也是屡屡造成恶化事故的重要原因。
（2）汽包水位测量技术落后,测量仪表配置及保护逻辑的设计不合理。
（3）一次仪表和仪表管路的安装方式和尺寸不正确。
（4）取样干扰未引起足够认识。
目前汽包水位测量均采用间接测量法，从测量原理上是测量汽包的重力水位，从水位测量一次转换原理上为连通器原理和差压原理。在研究汽包水位计时，均认为汽包里的水为饱和水，而实际为欠饱和水。这在设计汽包水位计时不可避免地造成了测量误差。
汽包水位测量存在较多问题难以解决的主要原因有：（1）没有可信赖的基准仪表用于标定各种汽包水位计。（2）汽包水位测量技术落后，测量误差大，而且存在很大的不确定性，其规律较复杂，难以掌握。
2  汽包水位测量新技术研究
2.1  汽包水位内置式电极传感器
汽包水位测量没有一种值得信赖的基准仪表，目前采用安装在汽包内部的取样管，通过取样分析汽、水的电导率来标定水位计或利用大修时留在汽包内部的水痕迹线来检查汽包水位计的零点。上述2种方法很粗略且操作难度大。为解决这一问题，研发了汽包水位内置电极传感器并获得了国家专利（专利号ZL 2004 2 0073417.2）。
汽包水位内置式电极测量装置主要由电极传感器和显示仪表组成（见图1）。传感器部分主要由固定支架、电极传感器及传感器的延长电缆等组成，电极传感器安装在汽包内需测量的位置，传感器的延长电缆通过焊接在汽包水侧和汽侧取样管上的引出箱引出，并采用固定座、密封垫或密封环、压盖等对延长电缆进行密封，经密封后的延长电缆直接引入汽包平台的接线盒内，再经接线盒内的端子与电缆相连送到控制室显示仪表上进行显示。
1―固定支架；2―电极传感器；3―传感器的延长电缆；4―水侧取样管；5―汽侧取样管；
6―显示仪表； 7―电缆；8―引出箱；9―固定座；10―密封垫或密封环；11―压盖
    图1 汽包水位内置式电极测量装置示意
Fig