王晋一(华能丹东电厂,辽宁丹东118300)【摘要】本文对影响汽包水位变化的因素进行了全面分析、研究，针对在启停机过程中、机组RB事故中、以及突发事件中水位的变化特点，提出了合理的汽包水位控制方案，从而进一步保证了机组的运行安全。【关键词】汽包水位；给水量；蒸汽量；自动调整0引言汽包水位是锅炉正常运行中最主要的监视参数之一。水位过高，蒸汽空间缩小将会引起蒸汽带水，使蒸汽品质恶化，以致在过热器管内产生盐垢沉积，使管子过热，金属强度降低而发生爆破；满水时蒸汽大量带水，将会引起管道和汽机内产生严重的水冲击,造成设备的损坏。水位过低，将会引起水循环的破坏，使水冷壁管超温过热；严重缺水时，还可能造成更严重的设备损坏事故。因此加强对水位的监视和调整至关重要。我厂锅炉汽包的主要参数如下:设计压力：20MPa，总长：20580mm，内径1830mm，旋风分离器数量：132个，中心线标高：50000mm，零水位在中心线上位置：51mm。汽包水位的控制范围:正常值:0±50mm，报警值:±100mm，跳闸值(MFT): 200/-300mm。1影响汽包水位变化的因素锅炉在运行中，水位是经常变化的。引起水位发生变化的原因主要是锅炉的外扰和内扰。当出现外扰和内扰时，将使蒸发设备的物质平衡关系(即蒸发量与给水量之间的平衡关系)发生破坏，或者工质状态发生变化(当锅炉压力变化时，水和蒸汽的比容发生变化)，从而造成汽包水位发生变化。汽包水位变化的剧烈程度，不仅与扰动量的大小有关，而且还与扰动速度有关。1.1锅炉负荷变化的影响汽包水位的变化与锅炉负荷(蒸发量)的变化有密切关系，因为蒸汽是从给水进入锅炉以后逐渐受热汽化而产生的。当负荷变化时，蒸发受热面中水消耗量发生变化，必然引起汽包水位的变化。当负荷增加时，如果给水量不变或增加不及时，则蒸发设备中的水量逐渐被消耗，其最终结果将使水位下降；反之，水位上升。所以水位变化的幅度反映了锅炉蒸发量与给水量之间平衡关系相称程度，如给水量大于蒸发量，则水位上升；给水量小于蒸发量，则水位下降，只有给水量等于蒸发量(排污及阀门泄漏除外)即蒸发设备中保持物质平衡时，水位才能保持稳定。当外界负荷突然增加，将引起锅炉汽压骤降，汽包水位瞬间升高(虚假水位)，这时为了恢复汽压而过分加强燃烧，则会引起蒸汽带水，恶化蒸汽品质；反之，如果外界负荷突减，则引起锅炉汽压骤升，汽包水位骤减，如此时大大减弱燃烧，则促使水位更低，若安全门动作又会使水位升高。所以，当负荷骤变时，必须严密监视水位，预防水位事故的发生。1.2燃烧工况变化的影响燃烧工况的改变对水位的影响也很大。在外界负荷及给水量不变的情况下，当燃料量突然增加，水位暂时升高而后下降；燃料突减，水位暂时降低而后升高，这是由于燃烧工况的改变使炉内放热量改变，而引起工质状态发生变化的缘故。当燃烧强化时，炉水吸热量增加，汽泡增多，体积膨胀，而使水位暂时升高。由于产生的蒸汽量不断增加，使汽压上升，饱和温度也相应地提高了，炉水中汽泡数量又随之减少，水位又下降。因此水位波动的大小，取决于燃烧工况改变的强烈程度以及运行调节的及时性。1.3给水压力的变化给水压力变化时，将使给水流量发生变化，从而破坏了给水量与蒸发量的平衡，引起水位变化。当给水压力增加时，给水流量增大，水位上升；给水压力下降时，给水流量减少，水位下降。给水压力波动过大，将使给水自动调节器失调。水压过低，则汽包进水困难，若给水压力低于汽包压力，给水将无法进入汽包，会造成锅炉严重缺水。给水泵故障、给水管道破裂、给水门故障等均能使给水压力降低，故应对给水压力和给水流量严加监视，注意控制给水流量与蒸汽流量相适应。1.4锅炉汽水管泄漏或排污阀不严密锅炉受热面管损坏(如炉管爆破、省煤器泄漏等)，将消耗大量的蒸汽和水，如果负荷过大给水不能满足要求时，将造成水位的逐渐下降，如果损坏严重将会造成锅炉严重减水。锅炉下联箱放水门不严或连续排污门不严时，泄漏大量的炉水，也将会造成汽包水位下降，致使汽包发生缺水事故。1.5炉水品质对水位变化的影响当锅炉给水品质不合格长期运行时，或化学监督不当，炉水处理或加药不当，以及锅炉排污不及时等，将使得炉水含盐量过大，不但会造成蒸汽的污染，而且会在水冷壁受热面上结垢，甚至会腐蚀受热面，同时由于炉水中的油脂、悬浮物或含盐浓度过高时，蒸汽泡的表面含有杂质而不易被撕破，在汽包水面上产生大量泡沫，使汽包水位急剧升高并产生强烈的波动现象。1.6汽包水位计不准确若水位计不准确，则在运行中将无法判断汽包水位的真实性。若水位表汽连通管堵塞或泄漏时，则水位表指示偏高；若水位表水连通管堵塞或泄漏时，则水位表指示偏低或不动作。另外电接点水位计电源中断或云母水位计泄漏等均影响水位计的准确性，易造成误判断。所以对水位计的监视、校对、冲洗、维护特别重要。发现水位表有缺陷，应及时消除，经常保持各水位表的指示正确、动作灵活。1.7给水自动失灵运行人员手动调节不及时运行中由于个别点超限产生坏点、操作不当致使给水压力过高、给水泵并列运行时发生RB现象，运行中的给水泵负荷过高以及给水自动调节系统故障等均会引起给水自动失灵，在手动调节时，对水位的变化趋势及给水量与蒸汽量的匹配重视不够，使得给水量猛增或猛减，最后导致水位的上下波动。2水位调节2.1启机过程中对汽包水位的控制2.1.1炉上水及点火初期的水位控制锅炉上水前应将电动给水泵启动，在冷态下使给水泵处于打循环状态，根据锅炉汽包的温度情况，将除氧器投加热，在除氧器水温不断提高的同时，电泵本体温度在不断上升，以达到暖泵的目的。当除氧器水温与汽包壁温差小于50℃时，可向锅炉上水，为防止汽包产生壁温差，上水速度不应过快，空炉上水一般控制在2-4小时，当汽包水位上至-50mm(点火水位)时停止上水，关闭给水门，电泵打循环将电泵转速控制在2100rpm。锅炉点火后随着油枪数量的增多，炉内的热负荷在不断增加，炉水温度在升高，水的体积在不断扩大，当炉水温度达100℃时，水中开始产生汽泡，炉水体积开始膨胀，水位开始升高，此时应用事故放水或连排对水位进行控制，但水位不应保持过低，宜保持高水位运行，这样将有利于控制汽包的壁温差不致过大。在汽轮机冲转前，随着锅炉压力的不断升高，由于锅炉受热面的疏水及主汽管道的疏水将使蒸汽不断损耗，水位开始有所下降，此时应根剧汽包水位的变化，用省煤器入口阀进行上水。2.1.2汽机冲转、并网、低负荷暖机时水位控制当汽轮机冲转并网后，由于蒸汽经汽轮机开始做功，蒸汽量在不断增加，因此所需给水量开始逐渐增多，因此应根据汽包水位、主汽压力的变化在保证合适的电泵转速的情况下及时开大省煤器入口调阀，在汽包水位稳定的情况下将该阀投入单冲量给水自动控制。根据省煤器入口调阀的开度及时改变电泵转速以适应汽包压力的变化。此时应尽快将A、B小机冲转，使转速保持在3000rpm等待备用。2.1.3加负荷过程(30MW-150MW)中对水位的控制电泵的容量只能满足30(105MW)额定出力，因此，在这个阶段必须完成电泵与一台汽泵的并列工作，在汽包水位及负荷稳定的情况下，将待并泵(假如A汽泵)的转速逐渐提高，使A汽泵的出口压力略低于电泵的出口压力时，在密切监视给水量的同时开启A汽泵出口门，如果给水量上涨，可降低电泵转速以保持给水量不变。当A汽泵出口门全开时，如果给水量及汽包水位均无太大的变化时，可适当降低电泵转速同时增加A汽泵的转速，调整A汽泵的转速控制给水量电泵作为辅助调节。当需要启磨增加负荷时，此阶段水位最难控制，当磨煤机转起后，根据主汽压力的变化，应采用合适的速率在DEH上及时增加负荷，尽量保持主汽压力稳定，根据蒸汽量的变化及时增加给水泵的转速提高给水量以控制汽包水位,当负荷增加至25(87.5MW)给水主站来三冲量信号，此时可将省煤器入口调阀改手动并将该阀开至适当的位置，在水位及给水量变化不大时，将A汽泵转速投自动，然后将给水主站投入自动，此时仍应密切监视给水量的变化，必要时用电泵配合以保证蒸汽量与给水量的差值，尽量保证水位的稳定。当给水自动投入良好时，适当减少电泵负荷由A汽泵对水位进行自动调节，电泵(带固定负荷)做配合。在此种配合条件下机组负荷可加到90(315MW)。2.1.4负荷150-350MW汽包水位的控制当第一台磨运行正常后，在水位稳定的情况下，可进行另一台泵的并泵工作。将B泵的转速逐渐提高，当其出口压力接近于A泵出口压力时，开启B泵出口门，监视给水量的变化，如给水量有所增加可降低电泵转速以维持给水量不变，从而保持汽包水位的稳定。当B汽泵出口门全开后逐渐增加转速，当两台汽泵转速接近时，将B汽泵投入自动，当水位稳定时可将电泵退出停止备用并投入自动联锁状态。此时可逐渐启磨加负荷直至带额定负荷。2.2机组发生RB时对汽包水位的控制2.2.1三台磨运行时一台磨跳闸机组发生RB当机组正常运行中一台磨跳闸时如果机组负荷不高(250MW以下)时，此种情况对汽包的水位影响一般不大，此时应加强对水位自动的监视，并根据给水情况与汽包水位的变化加强燃烧调整，如果水位自动良好应保持水位处于自动调整状态。当机组负荷较高时(250MW以上)一台磨跳闸，机组此时处于快减负荷状态，燃料量的突然减小(汽泡破灭)可能造成汽包水位下降，如果水位自动良好，应及时将水位设定值提高，但当水位有所回升时必须立即将水位设定值降低(因为此时的水位是虚假水位)，减少给水量以防汽包满水。2.2.2当锅炉发生RB半侧运行时对水位的控制当锅炉运行中的一台风机跳闸发生RB时，跟据情况应及时投油稳燃，将机组的出力减至一台风机所能承受的最大负荷，此时密切注意水位的变化，一般情况水位先低而后升高，因此当水位自动好用的情况下注意当水位回升时及时将水位设定值调低，以防水位自动过调导致水位升高。2.2.3当一台汽泵跳闸导致机组RB时对水位的调节机组在正常运行中一台汽动给水泵跳闸时，电泵应该同时联动启动，三台磨运行时保留对角磨，另一台磨跳闸，机组降出力。此时对汽包水位影响较大，因为电泵联启后方能开启出口门(功能组要求)而此时如负荷较大的话，另一台汽泵的转速将会上升以满足汽包水位，但如果运行中的给水泵因冲击过大，转速调整将会由“Auto”改为“Local”，因此将会对水位的调整增加了难度。在这种情况下，当一台汽泵跳闸时，为了最大限度地保持水位而不致跳机，当电泵联启后就应该立即增加电泵转速，尽快提高电泵出口压力使电泵尽快带负荷，如运行的汽泵“Auto”跳至“Local”[1][2]下一页