汽包水位监控保护测量系统改进.doc

汽包水位监控保护测量系统改进摘 要: 阐述汽包水位测量系统改进的必要性与实用性。多测孔接管技解决了限制测量装置冗余配置的测孔难题。汽包水位高精度电极传感器消除了电接点水位计严重负误差，使之可靠地用于监视主表和炉保护。介绍汽包水位监控保护测量系统改造设计思路、效果与经验。图1.改进前的监控保护系统1-普通电接点测量筒，2-电接点二次表，3-电接点报警仪，4-云母水位计，5-普通热套式平衡容器，6-差压变送器，7-双波纹水位计，8-厂家接管。华能淮阴电厂为防止锅炉汽包满水和缺水事故，结合DCS改造，将670/13.7锅炉汽包水位陈旧的监控保护系统改进为准确、完善、可靠的一流系统。 1.汽包水位原监控保护测量系统问题1.1保护与自调信号系统问题改进前监控保护系统见图1。满、缺水停炉保护、水位高低联锁及热工报警信不是三取二而是一取一、二取二、三取三 判断逻辑，可靠性低。图3、4自动调节系统信号不是三选中冗余信号系统，图2自调三选中 设计也不是严格意义上的从取样端彼此独立的三重信号冗余。1.2汽包水位测孔问题电力工业锅炉压力容器监察规程DL612-1996要求，水位测孔数量应满足监控的需要，水位表应分别与汽包连接。 而图1由于汽包水位测孔数量过少，保护设计不得不放弃三取二对称选择判断网络，而采用一取一 信号，监视仪表、保护、调节系统4、5个一次测量装置以并联母管合用测孔方式与汽包连接，取样点处汽水流干扰、管路泄漏、排污易使几个装置同时失效，形成危险集中。曾因排污、泄漏发生2次水位停炉保护误动事故，保护与自调系统经常因排污、泄漏同时退出运行。 规程规定保护用的接点信号应取自专用的开关量仪表。国外一些权威标准，如AICHE等标准强调基本控制系统和安全联锁系统之间应在地理上和功能上分开、冗余系统应相互独立 注2。因此，要实现保护三取三、自调三选中设计，并使所有容余信号从取样端彼此独立，必须解决测孔过少问题。1.3水位测孔资源分配使用问题以图1为例，5对测孔资源中，只有2对用于最重要的远方监控保护，3对用于运行现已显得不太重要的就地云母水位计。因此，应改变一次测量系统设计，重新分配使用测孔资源。1.4电接点水位计问题以电接点水位计为监控主表，又用于保护，测量筒负误差大，0水位取样负误差约为100mm，满水定值负误差约为 190 mm，导致汽包长期高水位运行，高水位保护动作时实际水位严重高于厂家规定值。电极易污染，需经常排污，电极机械密封泄漏率高，用于停炉保护，可靠性低。1.5大量程电接点测量筒 图1中大量程测量筒，只能适用于停炉后。在锅炉运行时仪表失效，测量筒满水，使锅水通过测量筒进入过热器，故在运行时必须解列，停炉后又须及时到炉顶恢复测量。2. 监控保护系统改进方案2.1利用多测孔接管技术改造测孔汽包与测量装置之间多测孔接管（简称多测孔接管）最新技术，巧妙地为在役汽包增加水位测孔提供了安全手段，可在原有水位测孔不增加的前提下，即不必在汽包上重新开孔，增加几对相互独立的封头测孔，或将原取样点移至最佳位置。一般来说可增加4对测孔，与在封头上直接开孔取样没有区别，能满足仪表取样动态要求。经多次论证认为，该技术避开了在汽包壁上钻孔、焊接、热处理、金相检查等关键问题，与在汽包封头上直接重新开孔增孔相比，实施风险小，难度小、工期短、费用低，从而确认了新技术实用性和可行性。测孔改造采用淮安维信仪器仪表公司专利技术设计，由电厂施工。在云母水位计接管上安装多测孔接管系统。外观上看，多测孔接管上的E、F、K分接管是并联的，但取样却是独立的，互不干扰。新增测孔E、F在封头取样，并带有取样屏蔽装置。增加4对新测孔，加上原有5对测孔，可满足监控改造需求。2.2监控保护一流系统改造设计图2.改进后的监控保护系统1-GJT2000-A电接点测量筒，2-GJT2000-M大量程电接点测量筒，3-电接点二次表，4-电接点报警仪，5-普通热套式平衡容器，6-差压变送器，7云母水位计。改造后的汽包水位一次测量系统和监控保护系统见图2。三个电接点水位计组成主表监视系统，原测量筒更换为淮安维信仪器仪表有限公司制造的GJT2000A -新型测量筒，由CRT水位计、水位TV、大电量程接点水位计组成辅表监视系统。大电量程接点水位计改配GJT2000-M新型测量筒。满、缺水停炉保护、水位高低联锁及热工报警信号全部为三取二冗余信号系统，信号来自电接点水位计。自调系统的水位 为三选中 信号。由DCS完成三重信号逻辑运算。电接点水位计为远方监控保护中最重要仪表，占用封头测孔取样测量。GJT2000A型测量筒采用综合技术措施，实现了全工况工高精度取样和高可靠性传感，又具有良好的水位实际传动校验性能，可满足主表和保护的准确性与可靠性需求，故取代原测量筒。由于电接点水位计问题主要在于测量筒，二次表可靠性基本上可满足要求，故未予更换。自调系统对变送器绝对0水位的准确性和稳定性要求相对较低，故图6、7中平衡容器仍使用直段测孔取样，两种性能落后的平衡容器暂未更换为热套式双室平衡容器。 图2系统，由于采用调速给水泵，机械式双波纹水位计实用价值小，故予取消。之所以设置三个电接点水位计主表，是为了在发生水位事故时，保证运行人员能按三取二判据快速判断、果断手动停炉，与保护停炉构成人机双重保安系统。电接点水位计开关量用于保护、联锁和信号报警，考虑到用于监视的主表与水位自动调节系统无关，对控制自动化而言，可视为保护专用仪表。如此设计，可缓解封头测孔数量不足矛盾，可使运行人员及时发现信号源故障，利用热工人员丰富的维护经验及时消除故障，对提高保护可靠性有利。3.改造效果与测试3.1采用多测孔接管的效果增加4对在封头取样的测孔，解决了限制一流测量系统改造的测孔问题。增加仪表冗余度，实现了汽包水位测量系统合理优化配置和保护与自动调节信号危险分散，解决了主表与保护仪表不能充分满足运行需求的矛盾，安全效果显著。多测孔接管取样独立性试验良好。图2系统进行过取样干扰试验：云母水位计C冲洗时属最强干扰，变送器输出变化小于0.5%（包括水位自身的变化），电接点水位计显示未见变化，自调未见异常。测量筒D排污时，两变送器输出均未见变化。图2多测孔接管位于封头，有利于测量装置的现场布置较改前流畅、取样管路短。3.2 监控保护系统改进效果（1） GJT-2000型测量筒解决了实际水位监控不准的难题。新旧测量筒取样对比试验表明，GJT-2000型测量筒消除了旧测量筒严重的取样误差。在其它厂用铠装热电偶实测水柱温度证明筒内水柱为饱和水温而彻底消除了旧测量筒的取样误差情况下，取样水柱为汽包内真实水位。以新型电接点水位计为准监控水位多年后，比较汽包内水线与汽包0水位线（测量筒0电极与之等高）偏差，2003年10月12日实测2号炉水线比0水位线偏低10 mm。运行证实，测量已逼近汽包内实际水位。解决了严重高水运行问题，提高汽包水位运行质量，改善了饱和汽品质，对安全经济运行有利。（2） 解决了运行中汽包满水的水位监视问题。配套GJT2000M测量筒的满水电接点水位计在正常运行可显示水位，增加了监视仪表冗余度，在满水事故时能显示满水具体数值，有助于事故分析与处理，在停炉后为进行汽包满水安全快冷提供满水操作和监视手段。（3） 新型电接点水位计解决了差压水位计校核调整问题电接点水位计除提供准确的监视手段外，还从点火起提供差压水位计全工况、全量程准确校核手段。420 mA阶梯模拟量引进DCS水位历史记录系统，不仅可准确了解水位事故过程，还可实时核对差压水位计测量误差，便于压力温度修正参数整定与调试。解决了最为关注的2种主要的远传水位计偏差问题。（4） 手动停炉可靠性高3个新型电接点水位计为主表、3个按电接点水位计准确调校的CRT水位计为辅表、2个云母水位计还有全程或大量程水位计，可确保事故水位准确判断，果断手动停炉。（5） “三取二” 保护动作测量值准确，保护可靠GJT-2000型测量筒水柱温度等于饱和温度，使高低1、2、3信号电极如同在汽包内检测，保证6个“三取二”逻辑判断网络输出信号准确。RDJ2000电极自密封组件未发生机械密封泄漏事故。没有发生过保护拒动、误动事故。从点火起即可投入停炉保护、联锁与报警。采用新型测量筒后，水位实际传动校验不需升降汽包水位，易操作、无风险，校验准确、可信，可定期校验。因测量故障使“三取二”保护和“三选中”自调系统同时瘫痪的几率极小。（6） 电接点测量筒可靠性运行情况RDJ-2000电极与测量筒之间机械密封可靠，未发生泄漏故障，电极拆装方便，从未排污过，依然保持良好的水质，维护工作量很小。4.结语在役汽包水位测孔少是制约全面落实防止锅炉汽包满水和缺水事故措施的主要障碍，多测孔接管技术解决了测孔问题，可为水位监控保护系统改进设计采用容余技术，提供更多更好的独立