超臨界鍋爐啟動分離器水位保護優(yōu)化

劉 云，張 晶

（大唐黃島發(fā)電有限公司，山東 黃島 266000）

超臨界鍋爐啟動分離器水位保護優(yōu)化

劉 云，張 晶

（大唐黃島發(fā)電有限公司，山東 黃島 266000）

在超臨界鍋爐運行中，汽水分離器水位的控制和監(jiān)視不容忽視，因環(huán)境溫度過低而超出所使用儀表的正常工作溫度區(qū)間，啟動分離器水位兩測量變送器一次門處可能出現(xiàn)凍結(jié)的現(xiàn)象，導(dǎo)致變送器顯示水位升高，觸發(fā)啟動分離器高越限MFT保護誤動停機。該廠用保護邏輯優(yōu)化、伴熱增加自動溫控裝置、加強日常巡檢及時發(fā)現(xiàn)問題的方法有效解決了分離器中出現(xiàn)虛假較高水位以及分離器水位高越限MFT保護誤動的情況，提高了測點的運行可靠性，保證機組經(jīng)濟穩(wěn)定運行。

分離器；水位；優(yōu)化

0 引言

在超超臨界鍋爐運行中，啟動分離器水位的控制和監(jiān)視不容忽視，如果控制、測量不當，可能會造成低溫蒸汽進入過熱蒸汽管道和汽輪機，損壞管道設(shè)備和擴大事故，或虛假水位導(dǎo)致保護誤動，直接影響機組運行安全。

1 鍋爐啟動分離器概述

某電廠660MW機組采用內(nèi)置式啟動系統(tǒng)，內(nèi)置式啟動系統(tǒng)參與機組運行全程，在機組啟停及低負荷運行階段，汽水分離器類似于汽包鍋爐的汽包；在機組正常運行階段，汽水分離器只是作為蒸汽的流通通道。

鍋爐分離器水位測量裝置共設(shè)有4個（分A、B側(cè)，每側(cè)各2個），測量方式為普通的差壓測量方式，測量出的差壓經(jīng)過分離器出口壓力修正后計算出分離器水位，分離器水位參與主保護，大于14.5m時MFT動作。

該廠用差壓變送器測量啟動分離器水位，差壓變送器利用液體自身重力產(chǎn)生的壓力差來測量容器內(nèi)液體的液位，其正壓側(cè)測量管始終處于充滿水狀態(tài)，保持壓力恒定；而負壓側(cè)測量管與容器組成聯(lián)通器，其壓力隨容器內(nèi)液位的變化成線性變化。

2 存在的問題

在冬季鍋爐運行過程中，當被測介質(zhì)通過測量管線傳送到變送器時0，常出現(xiàn)環(huán)境溫度過低時就會發(fā)生凝固、凍結(jié)現(xiàn)象，直接影響到儀表測量顯示的準確性。某年冬季因環(huán)境溫度過低而超出所使用儀表的正常工作溫度區(qū)間，啟動分離器水位兩測量變送器一次門處凍結(jié)，導(dǎo)致變送器顯示水位升高，觸發(fā)啟動分離器高越限MFT保護誤動停機。

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，此次保護誤動的原因為：該保護未能準確判斷水位是否為虛假水位；伴熱裝置未安裝自動溫度控制裝置，不能根據(jù)環(huán)境溫度及時調(diào)整加熱溫度；日常巡檢不到位，未能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題。

3 解決方法

自問題發(fā)現(xiàn)后，該廠組織專業(yè)人員進行分析和討論，并做了大量的工作，用以下三種方法解決該問題。

3.1 控制對象模型的選取

分離器水位高保護邏輯由“分離器水位大于14.5m，MFT動作”修改為“分離器出口溫度過熱度小于4℃時，分離器水位大于14.5m，MFT動作”。

這樣把測量液位的問題歸結(jié)為測量差壓的問題，而用差壓變送器很方便地把差壓測量出來，并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標準信號。

從水和水蒸氣的性質(zhì)來說，過熱度指的是蒸汽溫度高于對應(yīng)壓力下的飽和溫度的程度，其飽和曲線在水蒸氣圖上是一條上升的曲線，即隨著壓力的升高，水的飽和溫度也是升高的。同理，對于處于某一溫度的水蒸氣來說，提高壓力，其對應(yīng)的飽和溫度也隨之升高，則其溫度高于飽和溫度的程度也降低，即蒸汽的過熱度降低，反之上升。

從理論上，在干態(tài)運行時分離器不應(yīng)存在水位，所以從邏輯方面考慮，與上分離器出口溫度過熱度確保分離器水位是實際高于14.5m時觸發(fā)啟動分離器水位高MFT，可以有效的在邏輯上防止保護誤動。

3.2 伴熱增加自動溫控裝置

為防凍，該廠對儀表和儀表測量管線進行防凍處理，需要伴熱保溫的對象主要有檢測管線、測量管線和安裝在儀表保溫箱內(nèi)的差壓變送器，但由于伴熱系統(tǒng)未能自動投用，分離器、儲水箱、下降管中的蒸汽處于靜止狀態(tài)，隨外界汽溫升高降低伴熱不能自動調(diào)節(jié)，導(dǎo)致啟動系統(tǒng)管路金屬溫度升高或降低，使系統(tǒng)中的水密度變小或蒸汽凝結(jié)。

按照要求，啟動分離器水位測量取樣管路溫度應(yīng)維持在15℃，調(diào)節(jié)控制數(shù)顯表設(shè)定下限10℃，位于保溫材料與管壁中間的溫度元件檢測的溫度信號傳輸給控制器，此時若溫度低于10℃控制器閉合開始加熱，當溫度高于30℃時，經(jīng)溫度元件檢測信號上傳的溫度高于給定上限溫度，控制器斷開停止加熱，由此實現(xiàn)伴熱設(shè)備的自動控制。檢修人員可以通過對溫度上下限的參數(shù)設(shè)定，控制監(jiān)視伴熱溫度。

這樣，外界溫度變化管壁溫度會一直控制在要求范圍內(nèi)，防凍的同時不會因加熱溫度過高導(dǎo)致水密度影響水位測量結(jié)果，確保測量的準確性。

3.3 加強日常巡檢及時發(fā)現(xiàn)問題

巡檢措施由熱控車間人員按預(yù)定巡檢路線定時巡檢。巡檢中要檢查保溫管線閥門是否正常、變送器閥門是否嚴密、接頭是否漏水、保溫箱是否正常、溫度自動控制系統(tǒng)是否正常、保溫材料包裝是否完好、電伴熱供電元器件是否正常等。對易凍裝置儀表進行重點檢查并做好巡檢記錄，進行儀表及其保溫防凍措施進行干燥、完整、潔凈的維護保養(yǎng)，及時解決現(xiàn)場發(fā)生的保溫伴熱問題。

4 結(jié)論

啟動分離器水位的伴熱系統(tǒng)自動投入運行、進行邏輯優(yōu)化、加強日常巡檢后，有效解決了分離器中出現(xiàn)虛假較高水位，有可能發(fā)生分離器水位高越限MFT保護誤動的情況，日后未出現(xiàn)分離水位異?，F(xiàn)象，提高了測點的運行可靠性，保證機組經(jīng)濟穩(wěn)定運行。

［1]王宗琪，王陶，章臣樾.直流鍋爐啟動分離器數(shù)學(xué)模型與仿真［J].熱能動力工程，1997（1）.

［2]張磊.直流鍋爐啟動系統(tǒng)模塊化建模與仿真［D].重慶：重慶大學(xué)，2013.

［3]綦明明，冷杰，俞輝.超臨界直流鍋爐內(nèi)置式汽水分離器數(shù)學(xué)模型及仿真［J].東北電力技術(shù)，2009（12）.

劉云（1986—），女，河北唐山人，助理工程師，研究方向：為熱工自動化及其控制系統(tǒng)。