锅炉汽包水位测量分析及实践

虽然测量筒采取了保温措施，但由于其处在外部的正常环境温度下，冷凝器及测量筒内水的温度要远低于汽包内部温度，故而，这里面的水不再是饱和水，而变成了非饱和水。冷凝器上半部分则仍为汽包当前工作压力下对应的饱和蒸汽，因此，该部位的温度随汽包压力的变化快速变化，而且温度高于冷凝器下半部分非饱和水的温度。现场用测温枪实测，上半部与下半部的温差达50多摄氏度。

因安装单位在进行温度元件安装时，将元件装在了冷凝器的中部偏上一点，这样就造成补偿温度偏高而且温度波动比较大、变化比较频繁，从而引起汽包水位测量值偏差大且波动较大。见下图。

发现这一问题后，利用一次停炉的机会，安排安装单位将温度测点移至冷凝器的下半部（水区）。这样，补偿温度趋于平稳，不再频繁波动，温度值也降了下来，汽包水位的测量值也随之趋稳，与实际水位的偏差缩小了许多。

第三个过程——补偿温度仍不稳定，水位依然不稳定且偏差大。 由于本工程锅炉汽包配带的平衡容器冷凝器体积较小，虽然温度补偿元件装在了冷凝器的下半部，这里应该是非饱和水区，但该位置的温度受汽包压力的影响仍较大。如汽包压力下降时，冷凝器中的水有部分因压力下降而汽化，温度测点的位置的水又变成蒸汽，引起所测温度又变成当前压力下的饱和温度。

另一方面，由于冷凝器部分不保温，温度补偿测点的测量值受环境影响太大。汽包小室的门打开和关闭能引起该温度多达40℃的变化。

所以，汽包水位的温度补偿仍不准且波动较大。

为此，再一次将补偿元件下移，移至冷凝器下部约100mm的测量筒上，并将该测点处保温。通过一段时间的跟踪观察，这种方式下的补偿温度比较稳定，汽包水位的补偿结果也很稳定，其值也更加准确、更加接近实际水位。

由于是采用热电阻进行温度测量，为防止补偿温度元件失灵，在DCS中对该补偿温度值进行了限幅。通过连续几天的观察，发现测量筒内温度基本稳定在220℃左右，因此将其上限限在了240℃。也就是说，如果热电阻接触不好或开路，则最高按240℃补偿。补偿下限则暂时按80℃进行。

第四个过程——增加测温元件，更准确地分析补偿温度。

随着对汽包水位温度补偿的不断完善，对这个问题的认识也在逐步提高。在完成前面三个过程的修正后，我们又提出了汽包水位测量筒内温度分布的问题。也就是说，测量筒内水的密度是否上下一样。这是关系到计算结果准确性的一个很重要的环节。如果上下一样，那么，我们目前测得的水位就是最准确的；如果不一样，那差多少，对汽包水位测量的影响有多大？

因为当时#15炉除冷凝器外，整个测量筒都被保温了，暂时无法确定测量筒上部和低部的温度。

通过对同一压力、不同温度下以及同一温度、不同压力下非饱和水的密度进行计算比较，发现这两种情况下非饱和水的密度可以近似看为线性。因此，如果是测量筒内上下部温差较大的话，可以考虑在测量筒下部再加装一个温度测点，取上下两点的平均值，以保证测量与补偿的准确性。

根据对#15炉汽包水位温度补偿的总结及计算分析情况，我们将#16炉的汽包水位温度补偿测点选在单室平衡容器正压侧测量筒的中间部位，同时又在#2测量筒上增加了两个温度测点，分别位于冷凝室下方约130mm及510mm处。因最下部的温度元件安装不是太好，利用一次该测量筒上下部保温处理的机会，用测温枪进行了测量。测得上部（冷凝室偏下一点）温度为216℃、中间温度为124℃、底部（水侧——负压侧引压管中心线）温度为55℃。可见测量筒上下部温度相差是很大的。

假定平衡容器正压测量筒内的平均温度为100℃，汽包实际水位为“0”

（380mm）水位，这时，平衡容器测得的差压约为4628Pa。这个差压值，如果以210℃进行补偿，则计算出的水位值为210mm，即－170mm，也就是说，汽包实际水位比我们所见到的计算水位高170mm；如果以50℃进行补偿，则计算出的水位值为428mm，即＋48mm；如果以120℃进行补偿，则水位值为355mm，即－15mm。由此可知，温度对水位补偿的影响是非常大的，不同的温度补偿出来的汽包水位相差也是非常大的。同时，中间测点的温度基本能够代表正压测量筒内基准水柱的平均温度，用它对汽包水位进行补偿，是比较合适的。

通过与汽包就地水位计厂家、其他有关厂家提供的数据以及《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中提供的数据比较，DCS的运算结果是与之相符的。由于受保温情况及测量条件的影响，想实现温度的完全准确补偿是有一定难度的，但从工程应用角度来讲，由单室平衡容器正压侧测量筒的中间部位的温度进行补偿所计算出的汽包水位，是非常接近汽包真实水位的，是能够接受的。

经过#16炉几个月的运行观察，不论是补偿温度已从7月时的130℃左右，还是逐渐降至11月底的60℃左右，汽包水位的测量是非常准确稳定的。

对于#15炉，需要等机会将汽包水位的补偿温度测点下移至测量筒中部的位置，在此之前，只能先参照#16炉的补偿温度，对#15炉汽包水位进行固定补偿，以减小与真实水位的偏差，确保锅炉汽包的安全可靠运行。

四、 结论

1、就地水位表，包括玻璃管水位表及电接点水位表，是不能正确反映汽包水位变化的，因此决不能以它为准控制水位和校对远传水位表，“眼见为实”在这里是不成立的。只有当就地水位表的零水位已经校准后才可以在额定工况下和正常水位条件下标定远传水位表的零水位。

2、由单室平衡容器正压侧测量筒的中间部位的温度进行补偿所计算出的汽包水位，是非常接近汽包真实水位的。这对确保锅炉汽包的安全可靠运行具有极大的意义。

参阅资料： 1、《2007年基建论文集》 2、《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》 3、《山东电机工程学会第六届发电专业学术交流会论文集》 4、《电站锅炉事故分析方法及案例选编》 5、《自动控制系理论》

6、《新华XDPS-400系统厂家说明手册》

作者简介：

张永先 1970年生，男，工程师，从事电力生产技术管理工作。 鲁普：4351