汽包水位講課.

1、目錄目錄 1.汽包的重要性汽包的重要性 2.二十五項反措中對汽包水位的要求二十五項反措中對汽包水位的要求 3.我廠汽包水位測量方法及原理我廠汽包水位測量方法及原理 4.汽包水位取樣孔與汽包水位取樣孔與0水位水位 5.汽包水位計算公式汽包水位計算公式 6.汽包水位偏差分析汽包水位偏差分析 7.汽包水位調(diào)節(jié)汽包水位調(diào)節(jié) 8. 缺陷分析缺陷分析 9.日后需要改進的方面日后需要改進的方面1.汽包的重要性汽包的重要性 1 1、汽包是鍋爐一個重要的部件！是自然循環(huán)鍋爐的蒸發(fā)、汽包是鍋爐一個重要的部件！是自然循環(huán)鍋爐的蒸發(fā)設(shè)備之一！一般橫置在爐外頂部，不受火焰和高溫煙氣的設(shè)備之一！一般橫置在爐外頂部，不受火

2、焰和高溫煙氣的加熱，外面布置有保溫材料！加熱，外面布置有保溫材料！2 2、汽包的作用：（、汽包的作用：（1 1）工質(zhì)加熱、蒸發(fā)、過熱三過程的連）工質(zhì)加熱、蒸發(fā)、過熱三過程的連接樞紐，保證鍋爐正常的水循環(huán)。接樞紐，保證鍋爐正常的水循環(huán)。 （2 2）內(nèi)部有汽水分離）內(nèi)部有汽水分離裝置和連續(xù)排污裝置，保證鍋爐蒸汽品質(zhì)。裝置和連續(xù)排污裝置，保證鍋爐蒸汽品質(zhì)。 （3 3）有一定）有一定水量，具有一定蓄熱能力，緩和汽壓的變化速度。水量，具有一定蓄熱能力，緩和汽壓的變化速度。 （4 4）汽包上有壓力表、水位計、事故放水、安全閥等設(shè)備，保汽包上有壓力表、水位計、事故放水、安全閥等設(shè)備，保證鍋爐安全運行！證鍋爐

3、安全運行！3 3、汽包是一長圓筒形壓力容器，由筒身和兩端的封頭組、汽包是一長圓筒形壓力容器，由筒身和兩端的封頭組成！筒身是由鋼板卷制焊接制成，封頭用鋼板模壓制成，成！筒身是由鋼板卷制焊接制成，封頭用鋼板模壓制成，焊接在筒身兩端。焊接在筒身兩端。2.二十五項反措中對汽包水位的要二十五項反措中對汽包水位的要求求 中國大唐集團公司中國大唐集團公司防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求（2005年版）中所有條款均適用。年版）中所有條款均適用。8.2.1. 汽包鍋爐應(yīng)至少配置兩只彼此獨立的就地汽包水位計和兩只遠汽包鍋爐應(yīng)至少配置兩只彼此獨立的就地汽包水位計和兩只遠傳

4、汽包水位計。水位計的配置應(yīng)采用兩種以上工作原理共存的配置方傳汽包水位計。水位計的配置應(yīng)采用兩種以上工作原理共存的配置方式，以保證在任何運行工況下鍋爐汽包水位的正確監(jiān)視。式，以保證在任何運行工況下鍋爐汽包水位的正確監(jiān)視。8.2.2.3 水位計、水位平衡容器或變送器與汽包聯(lián)接的取樣管，一般水位計、水位平衡容器或變送器與汽包聯(lián)接的取樣管，一般應(yīng)至少有應(yīng)至少有1：100的斜度，對于就地聯(lián)通管式水位計的斜度，對于就地聯(lián)通管式水位計(即玻璃板式、云即玻璃板式、云母板式、牛眼式、電接點式母板式、牛眼式、電接點式)，汽側(cè)取樣管為取樣孔側(cè)高，水側(cè)取樣，汽側(cè)取樣管為取樣孔側(cè)高，水側(cè)取樣管為取樣孔側(cè)低。對于差壓式水

5、位計，汽側(cè)取樣管為取樣孔側(cè)低，水管為取樣孔側(cè)低。對于差壓式水位計，汽側(cè)取樣管為取樣孔側(cè)低，水側(cè)取樣管為取樣孔側(cè)高。側(cè)取樣管為取樣孔側(cè)高。8.2.2.5 差壓式水位計嚴禁采用將汽水取樣管引到一個連通容器（平差壓式水位計嚴禁采用將汽水取樣管引到一個連通容器（平衡容器），再在平衡容器中段引出差壓水位計的汽水側(cè)取樣的方法。衡容器），再在平衡容器中段引出差壓水位計的汽水側(cè)取樣的方法。8.2.2.7 對于過熱器出口壓力為對于過熱器出口壓力為13.5Mpa及以上的鍋爐及以上的鍋爐,其汽包計應(yīng)以差壓式其汽包計應(yīng)以差壓式(帶壓力修正回路帶壓力修正回路)水位計為基準。汽包水位信號采用三選中值的方式進行優(yōu)水位計為基

6、準。汽包水位信號采用三選中值的方式進行優(yōu)選。選。8.2.2.8 差壓水位計（變送器）應(yīng)采用壓力補償。汽包水位測量應(yīng)充分考慮差壓水位計（變送器）應(yīng)采用壓力補償。汽包水位測量應(yīng)充分考慮平衡容器的溫度變化造成的影響，必要時采用補償措施。平衡容器的溫度變化造成的影響，必要時采用補償措施。8.2.2.9 汽包水位測量系統(tǒng)，應(yīng)采取正確的保溫、伴熱及防凍措施，以保證汽包水位測量系統(tǒng)，應(yīng)采取正確的保溫、伴熱及防凍措施，以保證汽包水位測量系統(tǒng)的正常運行及正確性。兩取樣管平行敷設(shè)，共同保溫，中汽包水位測量系統(tǒng)的正常運行及正確性。兩取樣管平行敷設(shè)，共同保溫，中間不能有保溫隔離層，伴熱設(shè)施對兩管伴熱均勻，不應(yīng)造成兩管

7、內(nèi)冷凝水出間不能有保溫隔離層，伴熱設(shè)施對兩管伴熱均勻，不應(yīng)造成兩管內(nèi)冷凝水出現(xiàn)溫差。現(xiàn)溫差。8.2.2.10 汽包就地水位計的零位應(yīng)以制造廠提供的數(shù)據(jù)為準，并進行核對、汽包就地水位計的零位應(yīng)以制造廠提供的數(shù)據(jù)為準，并進行核對、標定。隨著鍋爐壓力的升高，就地水位計指示值愈低于汽包真實水位，表標定。隨著鍋爐壓力的升高，就地水位計指示值愈低于汽包真實水位，表H1給出不同壓力下就地水位計的正常水位示值和汽包實際零水位的差值給出不同壓力下就地水位計的正常水位示值和汽包實際零水位的差值h，僅供參考。僅供參考。8.2.3.1 當各水位計偏差大于當各水位計偏差大于30mm時時(控制循環(huán)汽包爐偏差應(yīng)小于控制循環(huán)

8、汽包爐偏差應(yīng)小于50mm)，就立即匯報，并查明原因予以消除。當不能保證兩種類型，就立即匯報，并查明原因予以消除。當不能保證兩種類型水位計正常運行時，必須停爐處理。水位計正常運行時，必須停爐處理。8.2.3.3 當一套水位測量裝置因故障退出運行時，應(yīng)填寫處理故障的當一套水位測量裝置因故障退出運行時，應(yīng)填寫處理故障的工作票，工作票應(yīng)寫明故障原因、處理方案、危險因素預(yù)告等注項，工作票，工作票應(yīng)寫明故障原因、處理方案、危險因素預(yù)告等注項，一般應(yīng)在一般應(yīng)在8h內(nèi)恢復(fù)。若不能完成，應(yīng)制定措施，經(jīng)總工程師批準，允內(nèi)恢復(fù)。若不能完成，應(yīng)制定措施，經(jīng)總工程師批準，允許延長工期，但最多不能超過許延長工期，但最多不

9、能超過24h，并報上級主管部門備案。，并報上級主管部門備案。8.2.4.1鍋爐汽包水位高、低保護應(yīng)采用獨立測量的三取二的邏輯判斷鍋爐汽包水位高、低保護應(yīng)采用獨立測量的三取二的邏輯判斷方式。當有一點因某種原因須退出運行時，應(yīng)辦理審批手續(xù)，限期方式。當有一點因某種原因須退出運行時，應(yīng)辦理審批手續(xù)，限期（不宜超過（不宜超過8h)恢復(fù)；當有二點因某種原因須退出運行時，應(yīng)自動轉(zhuǎn)恢復(fù)；當有二點因某種原因須退出運行時，應(yīng)自動轉(zhuǎn)為一取一的邏輯判斷方式，應(yīng)制定相應(yīng)的安全運行措施，經(jīng)總工程師為一取一的邏輯判斷方式，應(yīng)制定相應(yīng)的安全運行措施，經(jīng)總工程師批準，限期恢復(fù)，如逾期不能恢復(fù)，應(yīng)立即停止鍋爐運行。批準，限期恢

10、復(fù)，如逾期不能恢復(fù)，應(yīng)立即停止鍋爐運行。8.2.4.2 鍋爐汽包水位保護在鍋爐啟動前和停爐前應(yīng)進行實際傳動校鍋爐汽包水位保護在鍋爐啟動前和停爐前應(yīng)進行實際傳動校檢。用上水方法進行高水位保護試驗、用排污門放水的方法進行低水檢。用上水方法進行高水位保護試驗、用排污門放水的方法進行低水位保護試驗，嚴禁用信號短接方法進行模擬傳動替代。位保護試驗，嚴禁用信號短接方法進行模擬傳動替代。3.我廠汽包水位測量方法及原理我廠汽包水位測量方法及原理 我廠測量汽包水位的方法共三我廠測量汽包水位的方法共三種種 3.1就地雙色水位計就地雙色水位計 雙色水位計由光源發(fā)出的紅光雙色水位計由光源發(fā)出的紅光綠光，射向水位計本體

11、液腔。在腔綠光，射向水位計本體液腔。在腔內(nèi)氣相部分，紅光射向正前方，而內(nèi)氣相部分，紅光射向正前方，而綠光斜射到壁上被吸收。而在腔內(nèi)綠光斜射到壁上被吸收。而在腔內(nèi)液相部分，由于水的折射使綠光射液相部分，由于水的折射使綠光射向正前方，而紅光斜射到壁上。因向正前方，而紅光斜射到壁上。因此在此在 正前方觀察，顯示汽紅水綠。正前方觀察，顯示汽紅水綠。 石英管水位計：利用自然光在液體石英管水位計：利用自然光在液體中折射、反射原理。借助于紅、綠中折射、反射原理。借助于紅、綠色片，在測量時，使液相顯示綠色，色片，在測量時，使液相顯示綠色，汽相顯示為紅色。汽相顯示為紅色。缺點：環(huán)境溫度對云母水位計的影響由于云母

12、雙色水位計處缺點：環(huán)境溫度對云母水位計的影響由于云母雙色水位計處于環(huán)境溫度下，溫度較低。其冷凝水密度高于汽包內(nèi)飽和水于環(huán)境溫度下，溫度較低。其冷凝水密度高于汽包內(nèi)飽和水密度，因此指示水位必低于汽包內(nèi)重力水位。環(huán)境溫度越低，密度，因此指示水位必低于汽包內(nèi)重力水位。環(huán)境溫度越低，冷卻水平均密度越大，故誤差越大。冷卻水平均密度越大，故誤差越大。工作原理：在汽包水位取樣管上安裝工作原理：在汽包水位取樣管上安裝平衡容器，利用液體靜力學(xué)原理使水平衡容器，利用液體靜力學(xué)原理使水位轉(zhuǎn)換成差壓，用引壓管將差壓信號位轉(zhuǎn)換成差壓，用引壓管將差壓信號送至差壓計，由差壓計顯示汽包水位。送至差壓計，由差壓計顯示汽包水位。

13、從汽包汽側(cè)取樣孔引一管至平衡容器，從汽包汽側(cè)取樣孔引一管至平衡容器，進入平衡容器的飽和蒸汽不斷凝結(jié)成進入平衡容器的飽和蒸汽不斷凝結(jié)成水，多余的水由于溢流原理自取樣管水，多余的水由于溢流原理自取樣管流回汽包，使平衡容器內(nèi)的水位保持流回汽包，使平衡容器內(nèi)的水位保持恒定。因此，差壓變送器的正壓頭由恒定。因此，差壓變送器的正壓頭由于平衡容器有恒定的水柱而維持不變，于平衡容器有恒定的水柱而維持不變，負壓頭則隨著汽包水位的變化而變化。負壓頭則隨著汽包水位的變化而變化。為了避免汽包水位變化時，影響平衡為了避免汽包水位變化時，影響平衡容器內(nèi)水位變化，而影響汽包水位測容器內(nèi)水位變化，而影響汽包水位測量的準確性量

14、的準確性3.2差壓式水位計差壓式水位計 缺點：鍋爐啟動時缺點：鍋爐啟動時由于汽包內(nèi)溫度低、由于汽包內(nèi)溫度低、壓力低，平衡容器壓力低，平衡容器內(nèi)可能無水而無法內(nèi)可能無水而無法建立參比水柱。鍋建立參比水柱。鍋爐上水時向平衡容爐上水時向平衡容器內(nèi)注水，在汽包器內(nèi)注水，在汽包滿水時及時排出取滿水時及時排出取樣管路中的空氣泡樣管路中的空氣泡和雜質(zhì)，使差壓變和雜質(zhì)，使差壓變送器的取樣管路全送器的取樣管路全部充滿清潔的水。部充滿清潔的水。 3.33.3電接點水位計電接點水位計 電接點水位計根據(jù)電接點水位計根據(jù)水與汽電阻率不同而設(shè)水與汽電阻率不同而設(shè)計。測量筒的電極在水計。測量筒的電極在水中對筒體的阻抗小。在

15、中對筒體的阻抗小。在汽中對筒體的阻抗大。汽中對筒體的阻抗大。 隨著水位的變化，電極隨著水位的變化，電極在水中的數(shù)量產(chǎn)生變化。在水中的數(shù)量產(chǎn)生變化。轉(zhuǎn)換成電阻值的變化。轉(zhuǎn)換成電阻值的變化。傳送到二次儀表，從而傳送到二次儀表，從而實現(xiàn)水位的顯示、實現(xiàn)水位的顯示、 報報警、保護聯(lián)鎖等功能。警、保護聯(lián)鎖等功能。 缺點：缺點： 1.汽包水質(zhì)對電接點水位計的影響汽包內(nèi)的汽包水質(zhì)對電接點水位計的影響汽包內(nèi)的水質(zhì)結(jié)垢，化學(xué)腐蝕及氣泡堆堵造成水側(cè)水質(zhì)結(jié)垢，化學(xué)腐蝕及氣泡堆堵造成水側(cè)電接點與筒體的電接點與筒體的“開路開路”故障。會造成二故障。會造成二次表顯示水位不準，或水柱間斷顯示，誤次表顯示水位不準，或水柱間斷

16、顯示，誤發(fā)水位報警信號等異常現(xiàn)象。發(fā)水位報警信號等異?，F(xiàn)象。 2.電接點水位計的測量筒因隨環(huán)境溫度的快電接點水位計的測量筒因隨環(huán)境溫度的快速冷凝及水浪沖擊，造成高導(dǎo)電的爐水沿速冷凝及水浪沖擊，造成高導(dǎo)電的爐水沿電極和筒壁濺延，導(dǎo)致電極上形成電極和筒壁濺延，導(dǎo)致電極上形成 “掛水掛水” 短路現(xiàn)象。掛水后形成電極間連通，同樣短路現(xiàn)象。掛水后形成電極間連通，同樣會造成水位顯示的錯誤。會造成水位顯示的錯誤。4.汽包水位取樣孔與汽包水位取樣孔與0水位水位 鍋爐廠汽包圖紙以汽包鍋爐廠汽包圖紙以汽包中心線為基準表示汽側(cè)取樣中心線為基準表示汽側(cè)取樣孔、水側(cè)取樣孔和孔、水側(cè)取樣孔和0水位線水位線位置。汽側(cè)取樣孔

17、距汽包中位置。汽側(cè)取樣孔距汽包中心線距離為心線距離為JQ，水側(cè)取樣孔，水側(cè)取樣孔距汽包中心線距離為距汽包中心線距離為JS，0水位線距汽包中心線距離水位線距汽包中心線距離H0 。 為了水位測量裝置制造為了水位測量裝置制造方便，儀表廠通常以的方便，儀表廠通常以的0水水位為基準表示汽、水側(cè)取樣位為基準表示汽、水側(cè)取樣管和管和0水位的三者關(guān)系：水位的三者關(guān)系：jQ為汽側(cè)取樣管距為汽側(cè)取樣管距0水位距離，水位距離，jS為水側(cè)取樣管距為水側(cè)取樣管距0水位距離。水位距離。 我廠的鍋爐為哈鍋的亞臨界機組。量程為我廠的鍋爐為哈鍋的亞臨界機組。量程為0-1260mm0-1260mm水柱，以水柱，以0 0水位線為基

18、準則是水位線為基準則是-510mm750mm-510mm750mm 正常運行水位，高限在正常運行水位，高限在0水位線水位線之上之上* * * *mm，低限，低限在在0水位線水位線之下之下*。顯然，水位高低顯然，水位高低1值報警為值報警為*mm。 旋風(fēng)分離器筒體底部位置是確定汽包缺水停爐保護旋風(fēng)分離器筒體底部位置是確定汽包缺水停爐保護定值（低定值（低3值）的參考點，筒體底部位置一般值）的參考點，筒體底部位置一般-200 mm。水位低水位低至至-200 mm時分離器已時分離器已“脫底脫底”，適當留些余量。，適當留些余量。我廠高二值我廠高二值為為* * * *mmmm，低二值為，低二值為- -* *

19、 * *mmmm。 水位測量汽側(cè)取樣孔高度一般位于旋風(fēng)分離器頂帽水位測量汽側(cè)取樣孔高度一般位于旋風(fēng)分離器頂帽處，水位升高到此處時旋風(fēng)分離器的粗分離作用幾乎消處，水位升高到此處時旋風(fēng)分離器的粗分離作用幾乎消失，飽和汽已嚴重帶水，將導(dǎo)致過熱汽溫急劇下降而威失，飽和汽已嚴重帶水，將導(dǎo)致過熱汽溫急劇下降而威脅汽輪機安全。故可參考汽側(cè)取樣孔高度和分離器頂帽脅汽輪機安全。故可參考汽側(cè)取樣孔高度和分離器頂帽處的高度確定滿水停爐保護定值（高處的高度確定滿水停爐保護定值（高3值）。我廠高三值）。我廠高三值值為為* * * *mmmm，低三值，低三值為為* * * *mmmm。5.汽包水位計算公式汽包水位計算公式

20、由圖可得差壓變送器差壓和汽包由圖可得差壓變送器差壓和汽包水位之間的關(guān)系如下式所示：水位之間的關(guān)系如下式所示： P=P +P- 注意正壓取壓管連在參比水柱端，注意正壓取壓管連在參比水柱端，負壓取壓管連在汽包水測取壓端負壓取壓管連在汽包水測取壓端 =Lcg(Hwg(L H)sg) =LcgHwgL sgHsg =L(cs)g H(ws)g H(ws)g= L( c s)g P 式式1 L：參比水柱高度，單位：參比水柱高度，單位m ； H：汽包水位，單位：汽包水位，單位m ；此高度是；此高度是相對與水測取樣管的高度！相對與水測取樣管的高度！ c：參比水柱平均密度，單位：參比水柱平均密度，單位kgm3

21、； w：汽包飽和水密度，單位：汽包飽和水密度，單位kgm3； s：汽包飽和蒸汽密度，單位：汽包飽和蒸汽密度，單位kgm3； P ：測量的差壓，單位：測量的差壓，單位Pa； 現(xiàn)將現(xiàn)將H、L單位單位m換成換成H1、L1單位單位mm(1mm=1/1000m)，則式，則式1變?yōu)樽優(yōu)?(H1/1000)(ws)g= (L1/1000)(cs)gP 式式2 現(xiàn)將現(xiàn)將P單位單位Pa換成換成P1單位單位mmH2O(1mmH2O=9.8Pa)，則式，則式2變?yōu)樽優(yōu)?(H1/1000)(w-s)g= (L1/1000)(c-s)g-9.8*P1 式式3 整理后整理后 H1=(cs) L19.8*P1*1000/g

22、/ (ws) =(cs) L1P1*1000/ (ws) 式式4 差壓越大水位越低差壓越大水位越低 如果如果H1變?yōu)閰⒈绕闼蛔優(yōu)閰⒈绕闼籋0，則，則 H=(cs) L1P1*1000/ (ws)H06.汽包水位偏差分析汽包水位偏差分析7.汽包水位調(diào)節(jié)汽包水位調(diào)節(jié) 汽包水位三沖量：鍋爐汽包液位汽包水位三沖量：鍋爐汽包液位沖量、蒸汽沖量、給水流量的沖沖量、蒸汽沖量、給水流量的沖量。量。 汽包液位是被控變量汽包液位是被控變量,是主沖量是主沖量信號信號,蒸汽流量和給水流量是輔蒸汽流量和給水流量是輔助沖量信號。系統(tǒng)將蒸汽流量和助沖量信號。系統(tǒng)將蒸汽流量和給水流量前饋到汽包液位調(diào)節(jié)系給水流量前

23、饋到汽包液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)中去統(tǒng)中去,一旦蒸汽流量或給水流一旦蒸汽流量或給水流量發(fā)生波動量發(fā)生波動,不是等到影響到液不是等到影響到液位才進行調(diào)節(jié)位才進行調(diào)節(jié),而是在這兩個流而是在這兩個流量改變之時就能通過加法器立即量改變之時就能通過加法器立即去改變調(diào)節(jié)閥開度進行校正去改變調(diào)節(jié)閥開度進行校正,故故大大提高了液位這個被調(diào)參數(shù)的大大提高了液位這個被調(diào)參數(shù)的調(diào)節(jié)精度。調(diào)節(jié)精度。 在穩(wěn)定狀態(tài)下在穩(wěn)定狀態(tài)下,液位測量信號等于給定值液位測量信號等于給定值,液位調(diào)節(jié)器的輸出液位調(diào)節(jié)器的輸出,蒸汽蒸汽流量及給水流量等三個信號流量及給水流量等三個信號,通過加法器得到的輸出電流通過加法器得到的輸出電流:I0 = K1 I

24、1 - K2 I2 + K3 I3式中式中, I1 為液位調(diào)節(jié)器的輸出電流為液位調(diào)節(jié)器的輸出電流; I2 為蒸汽流量變送器為蒸汽流量變送器的電流的電流; I3 為給水流量變送器的電流為給水流量變送器的電流; K1 、K2 、K3 分別為加法器各分別為加法器各通道的衰減系數(shù)。設(shè)計通道的衰減系數(shù)。設(shè)計K2 I2 = K3 I3此時此時I0 正是調(diào)節(jié)閥處于正常開度時正是調(diào)節(jié)閥處于正常開度時所需要的電流信號所需要的電流信號(為了安全調(diào)節(jié)閥必須用氣關(guān)閥為了安全調(diào)節(jié)閥必須用氣關(guān)閥) 。假定在某一時刻。假定在某一時刻,蒸汽負荷突然增加蒸汽負荷突然增加,蒸汽流量變送器的輸出電流蒸汽流量變送器的輸出電流I2 相應(yīng)增加相應(yīng)增加,加法器的加法器的輸出電流輸出電流I0 就減少就減少,從而開大給水調(diào)節(jié)閥。但是與此同時出現(xiàn)了假液從而開大給水調(diào)節(jié)閥。但是與此同時出現(xiàn)了假液位現(xiàn)象位現(xiàn)象,液位調(diào)節(jié)器輸出電流液位調(diào)節(jié)器輸出電流I1 將增大。由于進入加法器的兩個信號將增大。由于進入加法器的兩個信號相反相反,