水泥窑尾余热锅炉汽包水位测量仪表的应用分析
水泥 2007-04-26
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维持汽包水位在一定范围内是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。汽包水位过高，直接影响汽水分离的效果，使饱和蒸汽湿度增大，含盐量增多。当水位高到一定程度时，蒸汽就要带水，而水中含盐浓度远比蒸汽的高，致使蒸汽品质恶化，盐类将在过热器管壁上结垢，导致过热器管被烧坏、爆破，严重时会导致汽轮机进水。若汽包水位过低，则破坏了锅炉的汽水自然循环，致使水冷壁管被烧坏，严重缺水时还会发生爆管等事故。因此，汽包水位测量仪表的应用是保证余热锅炉稳定安全运行的重要的环节。
2 几种汽包水位测量仪表应用介绍
目前，余热锅炉的汽包水位测量仪表主要有以下3种:双色水位计、差压式水位计和电极式水位计。
2.1 双色水位计
采用连通器原理制成，通过光学原理所显示的锅炉水汽部分都是有色的，汽呈红色，水呈绿色。这种水位计属于锅炉的附属设备，就地安装。直接观测水位，汽红水绿，汽满全红，水满全绿，随水位变化自动而连续。在锅炉启、停时用以监视汽包水位和正常运行时定期校对其他型式的水位计。双色水位计观测明显直观，但在实际运行中，由于锅炉加药腐蚀和水汽冲刷，运行一段时间以后，石英玻璃管内壁磨损严重，引起汽水分界不明显。尤其现在一般采用工业电视监视，现场摄像头受光线变化影响使水位显示更加模糊不清，另外由于水位计处于汽包上，环境温度高，使水位计的照明维护工作量明显增加。
2.2 差压式水位计
根据液体静力学原理，通过测量变动水位和恒定水位之间的静压差，将差压值转换为水位值，再通过差压变送器将汽包水位转换为随水位连续变化的电信号，作为自动给水控制系统中的重要参数。
实际应用中差压式水位计存在的问题是:测量锅炉汽包水位时，汽包压力变化使得“水位-差压”的关系也发生变化，因而给测量带来很大的误差。现在普遍采用具有汽包压力补偿作用的平衡容器测量方法，但其准确度仍受到很大限制。因为设计计算的平衡容器补偿装置是按水位处于零水位情况下得出的，而运行中锅炉水位偏离零水位时，就会引起测量误差。当蒸汽压力突然下降时，正压容器内的凝结水被蒸发掉还会导致仪表指示失常。这些都给锅炉运行操作造成很大困难，尤其投入自动给水调节时将产生错误动作，导致锅炉事故发生。
差压式水位计比较适合于锅炉稳定运行时的水位测量，当运行参数变化很大时误差也就很大。因此在实际运行中尽量避免在差压测量系统上工作(例如排污、校验时等)。如必须工作时，须与锅炉操作人员联系好，尽量减少对差压测量的影响，例如，在2号窑余热锅炉运行初期，曾因在差压水位计的平衡容器上拆除保温引起汽包水位指示错误产生了锅炉事故(因未与锅炉运行人员事先联系，自动给水系统未解除)。
2.3 电极式水位计
利用饱和蒸汽与饱和蒸汽凝结水的电导率的差异，将非电量的锅炉水位变化转换为电信号，并由二次仪表远距离地显示水位。电极式水位计基本上克服了汽包压力变化的影响，可用于锅炉启停及变参数运行中。电极式水位计离汽包很近，电极至二次仪表全部是电气信号传递，所以这种仪表不仅迟延小而且误差小，不需要进行误差计算与调整，使得仪表的检修与校验大为简化。
在实际应用中，电极式水位计水位的测量是断续的，并且对与汽包连通的水位容器选择必须适当，以减小测量误差。
综上所述，双色水位计作为就地仪表在锅炉启、停时监视汽包水位和正常运行时定期校对其他型式的水位计；差压式水位计用于稳定参数运行时的水位指示，并且适用于给水的自动调节；电极式水位计比较适应锅炉变参数运行，准确度好，是对差压式水位计测量的监视和补充。因此，在锅炉汽包水位测量上一般同时采用这3种仪表。
3 实际应用中的注意事项
锅炉汽包水位决定于汽包中的贮水量和水面下的汽泡容积，引起汽包中贮水量和水面下汽泡容积变化的因素很多，如锅炉的蒸汽负荷、给水流量和炉膛热负荷等。在实际中，如当蒸汽流量增大(负荷增加时)，虽然锅炉的给水量小于蒸发量，但水位不仅不下降，反而迅速上升；反之，当负荷减小时，水位反而先下降，这就是“虚假水位”现象。原因就是负荷增加(减少)时，水面下汽泡容积增加(减少)得很快而造成的。而双色水位计、电极式水位计、差压式水位计不能克服“虚假水位”的影响。因此在锅炉运行中监视汽包水位指示时，必须同时严密监视蒸汽流量、给水量等参数的变化，及时掌握汽包水位的实际状况，保证锅炉的稳定安全运行。
4 我厂应用情况
我厂2号窑尾余热发电工程有CPC补燃炉和SP余热炉各1台。设计时CPC炉采用双色水位计，单色水位计和差压式水位计，SP炉采用双色水位计和差压式水位计。初期试运时锅炉运行工况变化大，以及SP炉与CPC炉频繁解汽、并汽，使水位波动大，其间出现了几次缺水和满水的重大事故。因此在CPC炉、SP炉又加装了一套电极式水位计。运行时，利用差压式水位计自动投入给水，利用双色水位计(工业电视监视)和电极式水位计来观察校验水位，并且两者之间互相校验，当出现异常时解除自动给水转入手动。经过一段时间运行，证明这种方式效果非常好。
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