PDF《锅炉汽包水位保护技术研究进展》

第八届工业仪表与自动化学术会议

1 锅炉汽包水位保护技术研究进展 The Research Progress of the Drum Water-level Protection Technology 李平杨平(上海电力学院电力与自动化学院,上海 200090) 摘要:锅炉汽包水位保护技术涉及到多个方面.

在水位保护系统中,信号摄取、保护逻辑设计、 信号质量校验、测量取样管泄漏的发现等方面,都取得了明显的进展. 关键词:锅炉汽包 水位监测 保护控制 Abstract:The drum water-level protection technology involves many aspects. It has made great improvement in the select of water-level protection signals, the design of the protection logic, the signal quality check, and the detection of the leakage of the sampling pipe. Keywords:Boiler drum Water-level monitor Protection

0 引言 锅炉汽包水位保护是保证锅炉安全稳定运行的重要手段. 国家电力公司在

2000 年发布的 《防 止电力生产重大事故的二十五项重点要求》[1] 中,对锅炉汽包水位保护逻辑有专门的要求.水位 保护系统应该能在锅炉缺水时及时动作,避免干锅和烧坏水冷壁,满水时能自动打开放水阀,水 位系统达到极限时能停炉、停机、关闭主汽门,防止设备损坏.在锅炉的实际运行中,常常因为 锅炉汽包水位测量信号的准确度不高,或水位表失灵,或电缆短路等问题,使得锅炉汽包水位保 护系统的可靠性大为降低,给机组的安全稳定运行带来隐患.

1 锅炉汽包水位保护逻辑 1.1 锅炉汽包水位保护信号的摄取 水位保护限值有3对,分别称为高

一、高

二、高三值和低

一、低

二、低三值.高

一、低一和 高

二、低二值为报警值,高

三、低三值为停炉值.保护回路对水位的测量信号要求高度可靠,要 对高、低

一、

二、三值进行可靠监视.对于各动作点开关量信号摄取应为"三取二"信号法,比 串并联法少用一个传感器,且可以提高信号单元的可靠性;

对于模拟量水位信号,常用信号多重 化摄取法中的"三取中"方法[2] . 1.2 锅炉汽包水位保护逻辑 汽包水位高保护逻辑如图1所示. 当水位达高

一、

二、三值时发出报警信号.当锅炉汽压过高,安全门开启时,蒸汽压力会瞬 时下降,从而汽包水位瞬时增高,此时不送出水位高的保护信号,而在安全门未动作或动作并闭 锁60s之后,在水位高

一、二值同时存在时,开事故放水门[3] .当水位恢复到高一值以下,则关 事故放水门,若水位继续上升到高三值时,紧急停止锅炉运行. 汽包水位低保护逻辑如图2所示.当水位达低

一、

二、三值时发出报警信号,在安全门动作 60s内、炉膛灭火、主汽压力高3个闭锁指令不存在的情况下,水位低二值信号存在,关定期排污 第八届工业仪表与自动化学术会议

2 总门.在水位在低

一、二值时,开备用给水门;

当水位低

二、三值相继出现时,锅炉严重缺水, 紧急停炉. 图1 水位高保护逻辑框图 图2 水位低保护逻辑框图 锅炉汽包水位高、 低保护按照要求应采用独立测量的三取二的逻辑判断方式. 当有一点因故 退出运行,应自动转为二取一的逻辑判断方式,限期恢复;

当有两点因故退出运行时,应自动转 为一取一的逻辑判断方式,限期恢复.逾期不能恢复,则应立即停止锅炉运行[1] .

2 锅炉汽包水位保护的改进 2.1 针对电接点水位计保护信号误动的改进 当电接点水位计筒体内水清洁度不够时,接点经常挂水珠,会引起高三值误动,导致锅炉 MFT(主燃料跳闸保护)动作.电接点水位计受环境温度影响较大,偏差白天小,夜晚大,稍有 波动,其他水位计还显示有水时,电接点水位计已发现低三值,锅炉MFT已动作.电接点水位计 第八届工业仪表与自动化学术会议

3 电极泄漏频繁,经常引起保护误动[4] ,而若频繁更换电极,易引起筒体上的螺纹滑丝.为防止以 上的误动,可对其水位保护回路进行改动,即高

一、

二、三值串联后输出作为电接点表计的汽包 水位高信号,低

一、

二、三值接点相串联后输出作为电接点表计的汽包水位低信号.这样使得低 三值或高三值某一个电极误动,其他信号不受到影响,电接点不会误发信号[5] . 2.2 针对差压式水位计测值偏高的改进 若差压式水位计测量的水位偏高, 可进行水位偏差校准实验. 当电接点水位计或牛眼水位计 接近低三值时,记录差压水位计的示值,此值抬高10mm就是差压水位计的水位低三值定值.当 电接点水位计达到高三值时,差压式水位计已经开路了.为防止这种情况出现,可加放保护拒动 的逻辑线路. 2.3 自动校验信号质量 一个汽包测量信号退出运行,可能原因是变送器质量不好,测量信号线断线、水位测量取样 管因严重泄漏等原因造成测量值超出变送器测量范围,这种情况可由DCS(分散控制系统)的质 量校验模块判断该测点质量的好坏.若有一个变送器质量坏,则退出保护,余下两个中任一个测 量值超限则保护动作,满足二取一逻辑要求;

当两个变送器质量坏,则两个退出保护,此时第三 个测量值超限则保护动作;

若3个变送器全坏,则立即停炉[1] . 2.4 自动检测取样管泄漏 测量取样管泄漏会使得测量值和实际值有较大偏差,数值失真,应退出运行.测量取样管泄 漏在实际运行中有3种情况:负压侧泄漏,正压侧泄漏,平衡阀泄漏.锅炉运行期间,汽包水位 计取样管泄漏的现象是正负压侧内介质的温度上升, 可以采用加装温度测点的方法来及时发现泄 漏,从而进行压力的在线补偿,温度取一个固定值(50℃或者60℃[2] ),加装温度测量点后,可直 接测量参比水柱温度进行温度在线补偿, 解决因环境变化或取样管泄漏而引起的测量偏差. 加装 温度测量点的温度与环境温度相比较,当有泄漏发生时,两者的温度偏差会增大,从而可推断出 测点质量坏,解决了因泄漏引起的水位保护误动拒动情况.

3 结束语 综上所述,汽包水位保护技术上的研究进展有多个方面.在保护信号的摄取上,对开关信号 采用三取二法较好,对模拟信号采用三取中法.在保护逻辑设计上,考虑了安全门开启时信号波 动.针对电接点水位计挂水,提出了串联接法.针对差压式水位计测值偏高,提出了进行水位偏 差校准.利用DCS的质量校验模块可自动校验保护信号的质量,加装温度测点可及时发现测量取 样管的泄漏、这些措施都有效地防止了水位保护误动或拒动,提高了水位保护系统的可靠性. 参考文献

1 国家电力公司. 防止电力生产重大事故的二十五项重点要求[M].北京:中国电力出版社,2000.

2 营莉娜.锅炉汽包水位保护控制方案的设计[J].安徽电力职工大学学报,2003,8(3):59-62.

3 朱克.基于PLC技术的锅炉汽包水位保护控制[J].华中电力,2005,(18):37-38.

4 靖长财.防止锅炉汽包水位保护拒动和误动的措施[J].锅炉技术,2006,37(1):47-49.

5 鲁学农,张朝阳.锅炉汽包水位保护逻辑优化[J].华北电力技术,2003,(6):42-44. 第一作者李平,女,1977年生,助理工程师;

上海电力学院电力与自动化工程学院.