火电厂高压加热器水位测量优劣分析及改进0

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1、1海南电力技术论文审核表（3-7）论文题目 火电厂高压加热器水位测量优劣分析及改进作 者 关洪亮 单 位 华能海南发电股份有限公司综审意见请黄昌跃专家做专业审查意见审核人：胡滨 日期：2013-9-022专业审查意见1、论文所论的技术改造解决了海口电厂#8、9 机组高加水位经常误报警、保护动作失灵问题，避免了机组发生飞车及水击，消除了机组重大隐患，确保了 330MW 机组的安全生产。2、在 2009 年改造前，该设备每年发 20 多项缺陷，每年需花费十多万的维护费；2010 年改造后到目前，该设备未发生一条缺陷，花费的维护费用为零元，节约了大量的维护资金。3、本论文对电厂高压加热器测量方式进行

2、全面的分析比较，确定了最优设计方案，并成功运用到现场水位测量改造，解决了实际重大隐患。审核人： 日期： 编辑审查意见审核人： 日期：3一校： 二校： 联系人：王海玲，电话：15103086218火电厂高压加热器水位测量优劣分析及改进关洪亮（华能海南发电股份有限公司，海南 海口 570311）摘 要 ： 火 力 发 电 机 组 均 设 计 高 压 加 热 器 等 分 别 对 给 水 进 行 加 热 来 提 高 机 组 热 效 率 ，此 类 设 备 上 设 计 了 水 位 自 动 控 制 系 统 、保 护 系 统 来 保 证 机 组 安 全 经 济 运 行 。本 文 针 对 设计 中 常 使 用

3、的 二 种 测 量 方 式 进 行 对 比 、分 析 其 存 在 的 优 缺 点 ，并 提 出 了 采 用 优 化 设 计 后设 备 的 安 装 方 式 及 控 制 策 略 设 计 。本 文 根 据 现 场 安 装 的 案 例 分 析 及 所 提 观 点 及 改 造 经验 供 同 行 参 考 与 探 讨 ，在 设 计 相 应 系 统 时 做 出 更 好 的 选 择 。关键词：高压加热器 DCS 自动系统 保护系统 冗余0 前 言 海 口 电 厂 330MW 机 组 的 高 压 加 热 器 原 设 计 为 保 护 系 统 采 用 进 口 耐 高 温 液 位 开 关 、 自动 调 节 系 统 采

4、用 差 压 测 量 方 式 。 由 于 温 度 液 位 开 关 经 常 误 动 及 拒 动 ， 严 重 危 急 机 组 的安 全 ， 须 根 据 实 际 情 况 进 行 设 计 及 选 取 最 佳 水 位 测 量 方 式 、 控 制 策 略 才 能 保 证 机 组 安全 经 济 运 行 。 针 对 这 当 前 设 计 方 式 上 存 在 问 题 采 取 改 变 保 护 信 号 的 测 量 方 式 及 控 制 策略 ， 改 进 后 取 得 了 良 好 的 效 果 。1 加 热 器 水 位 测 量1.1 水 位 测 量 作 用 及 方 式加 热 器 水 位 测 量 的 目 地 是 提 供 远 程

5、水 位 监 视 信 号 ， 同 时 提 供 给 控 制 系 统 及 保 护 系统 用 信 号 。 当 水 位 高 时 保 护 动 作 ， 及 时 切 断 进 入 加 热 器 的 汽 源 及 防 止 水 流 进 入 汽 轮 机 ，造 成 汽 轮 机 水 冲 击 。 水 位 测 量 方 式 多 种 多 样 ， 如 差 压 法 、 U 型 管 方 式 测 量 法 、 浮 力 法 、电 容 法 、 超 声 波 法 等 ， 而 电 厂 在 加 热 器 测 量 方 式 主 要 是 差 压 方 式 及 U 型 管 原 理 测 量 方式 为 代 表 。 通 常 远 程 监 视 及 自 动 控 制 系 统 用

6、信 号 采 用 差 压 式 测 量 方 式 ： 差 压 变 送 器 输出 标 准 4 20mA 信 号 与 水 位 差 成 反 比 线 性 关 系 方 式 计 算 出 水 位 高 度 ； 水 位 高 低 报 警 及加 热 器 保 护 系 统 信 号 采 用 U 型 管 原 理 测 量 方 式 ： 采 用 浮 球 耐 高 温 液 位 开 关 设 备 来 测 出水 位 是 否 超 过 了 设 定 点 。1.2 差 压 式 水 位 测 量4差 压 式 测 量 工 作 原 理 是 把 液 位 高 度 变 化 转 换 成 差 压 变 化 ， 也 就 是 根 据 容 器 内 水 位 与参 比 水 柱 高

7、度 差 来 计 算 出 加 热 器 的 实 际 水 位 ， 如 图 1 所 示 ： 参 比 水 柱 为 L， 实 际 水 位为 H， 高 度 差 为 h。 因 加 热 器 压 力 为 中 压 ， 其 内 外 水 的 比 重 差 基 本 上 相 等 ， 均 按1mmH2O=10Pa 来 计 算 其 量 程 值 。 当 水 位 差 h=0mm 时 ， 变 送 器 输 出 为 4mA， 水 位 为 最 大 值L； 当 水 位 差 h=Lmm 时 ， 变 送 器 输 出 为 20mA， 水 位 为 最 小 值 0mm； 因 为 变 送 器 的 输 出 信号 与 水 位 差 h 成 反 比 线 性 关

8、系 ， 根 据 变 送 器 输 出 信 号 就 能 计 算 出 实 际 水 位 。图 11.3 U 型 管 方 式 水 位 测 量电 厂 加 热 器 水 位 采 用 U 型 管 方 式 来 测 量 水 位 ， 并 不 能 测 量 实 时 的 水 位 值 ， 只 是 测 量水 位 高 过 或 低 于 某 一 点 的 水 位 值 ， 当 水 位 达 到 其 动 作 点 后 发 出 触 点 动 作 信 号 作 为 报 警 或保 护 系 统 用 。 这 种 原 理 方 式 测 量 的 设 备 多 种 多 样 ， 最 多 是 使 用 电 接 点 水 位 计 及 浮 球 式 液位 开 关 ， 但 因 电

9、接 点 水 位 计 的 电 极 泄 漏 问 题 ， 此 类 设 备 在 大 机 组 的 设 计 中 基 本 不 采 用 ，取 而 代 之 的 是 采 用 新 材 料 新 工 艺 能 适 应 各 种 环 境 温 度 的 浮 球 式 液 位 开 关 ， 而 用 液 位 开 关作 保 护 用 信 号 从 设 计 角 度 来 仅 是 考 虑 开 关 量 信 号 的 抗 干 扰 能 力 强 。 其 动 作 原 理 如 图2。图 22 测 量 方 式 优 劣 分 析2.1 指 标 分 析2.1.1 对 于 二 种 测 量 方 式 ， 其 测 量 上 各 有 侧 重 点 ,开 关 量 仪 表 主 要 是 其

10、 动 作 点 的 准确 及 可 靠 ， 信 号 不 易 受 到 干 扰 ； 模 拟 量 仪 表 测 量 参 数 反 应 监 视 量 实 际 值 及 实 际 趋 势 变 化情 况 ， 指 标 主 要 反 应 在 测 量 准 确 度 性 度 、 变 差 、 重 复 性 、 不 灵 敏 区 、 漂 移 等 ， 须 采 取 良好 的 保 护 措 施 避 免 信 号 受 到 干 扰 。52.1.2 安 装 在 加 热 器 的 液 位 开 关 ， 当 液 位 高 时 ， 液 位 开 关 为 通 过 U 型 管 外 部 的 测量 筒 中 的 水 位 推 动 浮 球 向 上 使 其 所 带 的 接 点 发 生

11、 动 作 传 递 出 水 位 高 的 液 位 信 号 ； 当 液 位低 时 ， 浮 球 本 身 重 力 作 用 向 下 使 其 所 带 的 接 点 发 生 动 作 传 递 出 水 位 低 的 液 位 信 号 。 从 其运 行 情 况 及 动 作 原 理 ， 产 生 误 差 主 要 5 个 方 面 ： 液 位 开 关 动 作 点 安 装 位 置 与 加 热 器报 警 点 定 值 是 否 一 致 性 ； 液 位 开 关 安 装 的 垂 直 度 ； U 型 管 内 外 水 温 差 导 致 ； 机械 间 隙 产 生 ； 触 点 动 作 及 回 复 误 差 及 设 备 间 磨 擦 阻 力 产 生 的 一

12、 些 误 差 。 从 以 上 5 种情 况 均 可 造 成 动 作 点 拒 动 ， 而 不 可 控 因 素 过 多 造 成 该 设 备 安 全 生 产 的 不 可 控 ， 因 此 其 动作 准 确 性 存 在 不 确 定 性 。2.1.3 水 位 差 压 测 量 方 式 产 生 的 误 差 主 要 4 个 方 面 引 起 ： 重 度 差 变 化 ； 参 比水 柱 未 建 立 好 ； 管 路 泄 漏 ； 平 衡 门 排 污 门 泄 漏 。 当 测 量 要 求 更 准 需 增 加 温 度 及 压 力补 偿 ， 但 对 中 压 的 压 力 容 器 ， 仅 用 差 压 方 式 测 量 其 水 位 足

13、够 满 足 精 度 及 安 全 生 产 要 求 ，因 此 对 于 火 力 发 电 机 组 中 的 高 压 加 热 器 水 位 测 量 都 未 设 压 力 及 温 度 补 偿 。 确 保 参 比 水 柱建 立 好 要 求 冷 态 启 动 前 须 对 其 进 行 注 水 ， 在 机 组 运 行 中 因 汽 测 蒸 汽 的 不 断 凝 结 ， 不 需 再进 行 注 水 操 作 。 管 路 及 阀 门 泄 漏 可 在 就 地 检 查 及 对 阀 门 加 压 就 可 发 现 。 此 四 点 在 实 际 生产 中 较 容 易 实 现 及 管 理 可 控 ， 因 此 信 号 的 可 靠 及 准 确 得 到

14、保 证 。2.2 设 备 适 应 环 境 能 力 及 状 况 分 析2.2.1 如 图 3 为 现 场 高 压 加 热 器 上 安 装 美 国 原 装 进 口 的 耐 高 温 液 位 开 关 装 置 安 装图 ， 因 设 备 常 年 工 作 在 高 温 的 环 境 下 ， 液 位 开 关 的 水 位 筒 都 变 了 颜 色 ； 因 高 温 环 境 导 致了 开 关 的 极 度 不 可 靠 ， 经 常 发 生 水 位 已 超 过 了 报 警 值 ， 水 位 开 关 信 号 不 发 出 ， 严 重 危 急机 组 的 安 全 隐 患 。 通 过 分 析 原 因 主 要 有 如 下 三 方 面 原 因

15、 ： 液 位 开 关 因 安 装 需 要 的 空间 大 ， 无 法 在 一 个 测 量 筒 上 安 装 完 成 ， 只 有 通 过 分 成 更 多 的 筒 体 来 扩 展 安 装 的 位 置 ， 导致 水 位 差 层 层 损 失 及 中 间 环 节 多 引 起 传 递 速 度 慢 等 原 因 造 成 开 关 动 作 不 正 常 ； 尽 管选 取 了 耐 高 温 的 液 位 开 关 ， 但 工 质 的 温 度 已 接 近 设 备 工 作 的 上 限 ， 机 械 传 动 机 构 处 在 高温 状 态 且 开 关 触 点 位 置 仍 处 开 65 度 上 的 高 温 上 ， 造 成 设 备 寿 命

16、大 大 减 少 ； 在 如 此 小的 环 境 中 安 装 了 这 些 测 量 的 液 位 开 关 ， 导 致 此 处 环 境 温 度 增 高 ， 设 备 间 相 互 影 响 。图 32.2.2 如 图 4 为 了 减 少 流 通 环 节 压 力 损 失 ， 对 原 设 备 安 装 方 式 进 行 更 改 ： 取 消 了所 有 的 测 量 筒 。 但 因 高 温 环 境 设 备 的 传 动 机 构 动 作 但 触 点 接 触 不 良 故 障 时 有 发 生 ， 但 相6对 于 第 2.2.1 条 的 情 况 有 好 转 ， 但 可 靠 性 并 没 得 到 很 大 的 提 高 ， 主 要 是 高 温 环 境 造 成 设备 的 可 靠 性 降 低 等 。图 42.2.3 因 设 备 处 于 高 温 环 境 及 安 装 方 式 影 响 了 设 备 可 靠 性 ， 频 发 故 障 严 重 影 响 加 热器 保 护 的