铜川电厂#2炉汽包水位波动处理过程.pdf

铜川电厂#2 炉汽包水位波动处理过程 程君军 摘 要：铜川电厂#2 机组的汽包水位在低负荷时出现大幅波动现象，此现象非常少见。通过对调节参数进行优化， 并对锅炉燃烧方式进行调整，最终解决了问题。本文还对汽包水位的调节参数进行量化分析，此方法很值得推广。 关键词：汽包水位 调节参数 燃烧方式 一、 概述 华能铜川电厂二号机组为 600mw 国产亚临界燃煤空冷脱硫机组，汽轮机为东方公司生产的亚 临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机。锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任 公司生产的亚临界参数汽包炉，强制循环单炉膛，一次再热，平衡通风，固态排渣，锅炉露天布置， 全钢架悬吊结构。发电机为东方电机厂设计和制造，型式：3 相、同步、水氢氢冷却方式、静 态励磁。华能铜川电厂装机容量为 2600mw，单台机组给水系统配备两台汽动给水泵和一台电动 给水泵。两台锅炉给水泵汽轮机是浙江杭州汽轮机股份有限公司生产的 nks63/71 型给水泵汽轮机 华能铜川电厂二号机组 dcs 控制系统采用上海西屋控制系统有限公司 ovation控制系统； 由 西安热工研究院负责组态设计，调试单位为西北电力调试所。于 2007 年 12 月 12 日完成 168 小时 满负荷试运，正式投入商业运行。 二、事件经过 2008 年 7 月 01 日 05：10，机组负荷 315mw，汽包水位波动幅度为- 100mm 到+50mm,最大至 - 150mm，给水流量在 850- 1200t/h 之间波动，当时汽包水位的设定值为- 30mm,可见当时汽包水位 波动范围为正负 70- 80 mm，严重影响了#2 机组的正常运行。下图为当时十分钟数据曲线。红色为 汽包水位。 热控人员针对这一情况，对汽包水位测量系统及其自动调节参数进行了全面检查，并未发现有 异常情况。待机组负荷升高至 350mw 时，波动程度大幅缓解，负荷至 380mw 时，汽包水位 非常 稳定，波动范围为正负 30mm 左右。 热控以及运行人员经过讨论后认为导致汽包水位大幅波动的大致原因主要有以下几个方面： 1、汽包水位调节系统参数不当，在机组低负荷时调节过调导致水位波动。 2、小机 meh调节参数不当，在机组低负荷时转速调节不稳定。 3、小机阀门线形度不好，低负荷时由于进汽压力降低等原因，不能满足给水要求。 4、汽包水位测量系统误差导致汽包水位大幅波动。 三、原因分析 在随后的时间里，热控人员对汽包水位调节参数进行了修改，对汽包水位测量变送器进行校验， 对现场测量筒环境温度进行测量，因为小机阀门的线形在机组运行期间计算较为困难，考虑到机组 投产只有一年时间，阀门冲刷可能性不大，所以先行排除。经过观察后效果并不明显，汽包水位调 节质量时好时坏，甚至负荷在 350mw 以上，也出现了汽包水位波动范围增大的现象。鉴于目前的 复杂情况，我们决定逐一进行排查，首先我们先对汽包差压电子水位计和就地的双色水位计进行比 对。 铜川电厂#2 机组锅炉汽包上共安装差压式电子汽包水位计 3 套，双色就地水位计二套、就地磁 翻板水位计一套。其中，在固定端安装两套差压水位计、一套双色就地水位计，扩建端安装一套磁 翻板水位计、一套差压水位计、一套双色就地水位计。热控人员分别对两侧不同原理测量的水位计 进行对比，对比期间将水位自动解除，并请运行部对结果进行确认。 固定端对比情况 时间 负荷（m） 差压水位计 （mm） 双色就地水位计 （mm） 变化值 10:09:35 417 - 45 10 10:10:15 417 - 58 - 20 下降 13/下降 30 10:11:28 417 - 35 20 上升 23/上升 40 10:11:40 417 5 50 上升 40/上升 30 10:11:50 417 - 5 30 下降 10/下降 20 扩建端对比情况（因扩建端就地双色水位计水位看不清固与磁翻板就地水位计进行对比） 时间 负荷（m） 差压水位计 （mm） 磁翻板就地水位计 （mm） 变化值 10:13:08 417 - 32 - 30 10:13:22 417 - 5 20 上升 27/上升 50 10:16:58 417 - 40 - 5 下降 35/下降 25 从以上数据可以看出：在自动装置解除的情况下，电子汽包水位计和就地水位计的变化趋势相 同，可以真实反映汽包水位的变化情况。因为就地水位示值误差较大，虽然在数值上不是完全对应， 但是我们可以认为水位测量是准确的，汽包水位确实在发生着剧烈的波动，那么什么是导致汽包水 位波动的真正原因呢？ 锅炉在正常运行中，水位是经常变化的。引起水位变化的原因主要有： 1)、锅炉负荷的变化 锅炉负荷发生缓慢变化，锅炉燃烧和给水的调整均能及时配合进行时，汽包水位的变化是不 明显的，但当负荷发生突然变化时，则会引起水位的迅速波动。如负荷突然增加，在燃烧和给水未 调整之前，汽压将迅速下降，造成炉水饱和温度下降，汽水混合物比容增大，体积膨胀，使水位上 升，形成虚假水位。但此时给水流量并没有随负荷增加，因而在大量蒸汽逸出水面后，水位也即随 之降低。因此，当负荷突然增加时，汽包水位的变化为先高后低。反之，当负荷突然降低时，在给 水和燃烧未调整之前，汽包水位则会出现先低后高的现象。. 2)、燃烧工况的变化 燃烧工况的变化对汽包水位的影响也是很大的。如燃料量突然增加，锅炉燃烧率和炉水汽化 加强，体积膨胀，使水位暂时升高；由于锅炉蒸发量的增加，而给水流量却未变，因此继而又即发 生水位下降。锅炉燃烧率减弱时汽包水位的变化则与此相反。 我厂汽包水位波动时并不是在变负荷过程中发生的。所以，汽包水位波动的直接原因应该是低 负荷时燃烧工况变化引起的。当燃烧突然变化时，在给水流量与蒸汽流量没有变化时，即二者之间 的质量平衡未破坏的情况下，水位会有较大变化。其原因在于，炉膛热负荷变化导致水冷壁管内水 沸腾的其始位置上下变化，使汽水混合物中的汽泡增多或减少，水所能占有的空间减少或增多，引 起汽包蓄水量变化。正常运行时汽包水位本来是可以反映给水流量与蒸汽流量之间的质量平衡情况 的，但在给水流量与蒸汽流量未出现明显变化时，汽包水位却出现明显变化，变化量俗称为“假水 位” 。通过实验得到变化幅度可达到 15s 内上升或下降 7080mm 之后又马上恢复。这种“假水位” 对于调节系统而言既不能不理会，但也不能调节过量，这给调节系统的整定带来很大困难。 四、处理过程 1） 、针对汽包水位变化大的这一情况，决定对汽包水位调节参数进行较大幅度的修改，对各个 参数进行整定，先求取小机进汽阀门与流量变化的对应关系，通过运行人员配合后得出结论：阀门 开度增加 1%，给水流量变化 4050t/h，水位变化 20mm 左右，根据这一数据倒推出调节器的各 个参数，负调的比例增益=1/45*系数（0.02） 。调整前后参数对比： 参数名称 修改前 修改后 主调比例增益 1.5 0.75 主调积分时间 120 s 90 s 负调比例增益 0.5 0.9 负调积分时间 300 s 360 s 从以上数据可以看出，修改后的结果是大幅加大了流量调节的系数，相对削弱了水位调节部分。 经过修改后稳定工况时给水流量变化减弱了许多，虽然水位波动在低负荷时还存在，但是只要负荷 大于 350mw，汽包水位的调节质量比以前有了大幅提高，水位能维持在正负 20mm 以内，完全能 满足运行需要。 在通过蒸汽流量不变化时，对水位自动和手动两种运行方式下进行比较，发现手动方式下汽包 水位也在大幅波动，下图可中左侧是汽包水位在手动方式下的变化情况，右侧是自动方式下的变化 情况，左侧部分水位 15s 内先向下变化幅度为 70mm 然后又很快恢复，因为是手动状态，所以可以 排除调节参数不合适引起汽包水位过调的原因，而且由于变化频率太快，自动调节系统不能有效抑 制水位波动， 2） 、 经过我们和运行人员交流后得知， 前段时间由于#2 炉燃烧不稳定， 火焰中心左右偏斜很大， 使得再热汽温两侧偏差达到 30，而且当一侧上升时，另一侧急剧下降。西安热工院燃烧专家分析 后提出方案：改变目前燃烧方式，将燃烧区域扩大，就是当 4 台磨煤机运行时不采用原来的 a、b、 c、d 磨同时运行，而是启动 a、b、d、e 磨运行。这样锅炉再热汽温两端偏差确实降了下来，但 是忽略了燃烧工况变化对汽包水位的影响， 也就是说燃烧调整后水冷壁区域的燃烧工况变的不稳定， 所以直接导致了汽包水位的急剧变化。因为我厂锅炉的燃烧器底层的 a、b 层相邻较近，但是和其 他层相距较远，所以当 c 磨停运后，锅炉热负荷很不均匀，导致了使汽水混合物中的汽泡增多或减 少频率加快，以致水位快速波动。 7 月中旬，运行人员将燃烧方式更换成原先方式后，汽包水位变化明显减小，水位自动投入以 后，350mw 时水位变化在正负 20mm 以内，300mw 时水位变化在正负 35mm 以内，完全能满足 运行需要。后来，我们又经过试验