火力发电机组各加热器水位测量方式浅析

摘 要：在火力发电机组的运行过程中，各加热器水位参数的准确程度关系到机组的安全性、稳定性与经济性，是非常重要的。由于汽包水位的各类分析文章较多，在此不对汽包水位进行赘述，本文以黄岛电厂三期国产660MW机组为例，主要针对中间再热机组的各级加热器、除氧器、凝汽器等的常见水位测量装置进行介绍和比较，并对常见故障和注意事项进行阐述。

关键词：加热器；水位；测量

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.153

1 模拟量水位测量装置。

火力发电机组各加热器上较常见的模拟信号水位测量方式有两种，一种是连接平衡容器，建立参比水柱，采用差压变送器进行测量。另一种是将容器连接至一个水位测量筒，在测量筒上部安装一个导波雷达水位计，采用雷达原理进行测量。

1.1 差压式水位测量装置

1.1.1 单室平衡容器

单室平衡容器结构正压侧取样管连至一个平衡容器后连入变送器正压侧，负压侧取样管直接连至变送器负压侧。蒸汽在平衡容器中凝结，在平衡容器和正压侧仪表管中形成一段参比水柱。当参比水柱注满时，多余的水会从正压侧取样管溢流回被测容器内，从而保持参比水柱水位恒定。通过变送器测得的差压值p，就可测出参比水柱与被测容器水位之间的高度差，由于参比水位是恒定的，容器水位就很容易求得。

1.1.2 双室平衡容器

双室平衡容器有多种结构，较常见的有两种，普通双室平衡容器和中间抽头式双室平衡容器。普通双室平衡容器包括内室和外室，内室与负压测仪表管联通。蒸汽在外室上部冷凝，冷凝水将外室与正压侧仪表管充满，多余的水从内室的管口处溢流至内室，回到被测容器内。中间抽头式双室平衡容器在普通双室平衡容器的基础上增加了一个基准杯，水在凝汽室中凝结后流入基准杯，建立基准水位。多余的水溢流至溢流室，从外室下部与汽包下降管连接，回到汽包。由于溢流室需要连接下降管，一般仅可用于汽包水位的测量，不在其他容器上使用。双室平衡容器是由单室平衡容器改进而来的，优点是多余的凝结水不断回流回被测容器，从而使平衡容器内不断有工质在流动，对平衡容器中的工质进行加热，从而减小平衡容器与被测容器中工质的温差，减轻水和蒸汽密度对水位测量产生的影响，尤其适合高温、高压容器的水位测量，中间抽头式双室平衡容器效果尤为明显。此外，由于被测容器内的水被引入较为平静的平衡容器，取样口附近内的紊流不易传递至取样管道内，可以有效减轻因被测容器内的工质波动而引起的水位波动。

2 开关量水位测量装置

加热器上常见的开关量水位测量装置主要有浮球开关。浮球开关有多种样式，但原理都是靠浮球漂浮在水面上，从而跟随容器中的水位上下浮动，从而动作开关。浮球开关普遍用于发电机组的各种容器液位测量，因其是机械式的测量方法，可靠性较高，常用作保护、联锁回路的触发条件。通常从容器中单独引出一个浮筒，将浮球装于浮筒中，便于检修、维护时进行隔离。

3 水位测量中的常见故障

3.1 差压式水位计常见故障

（1）正压侧参比水柱不满。正压侧参比水柱不满是差压式水位计最常见的故障之一。当参比水柱不满，甚至排空时，测得的水位会明显偏高，甚至超过量程上限，且水位信号可能发生不规律的波动。导致参比水柱不满的原因有多种：容器内是正压时，正压侧漏水；容器内是负压时，正压侧漏气，空气将参比水柱从汽侧取样孔顶回了容器内部；容器或变送器刚刚投运，正压侧尚未凝结出足够的凝结水；容器内的压力突然降低，导致部分水柱迅速蒸发甚至沸腾；平衡门内漏，水从正压侧漏至负压测；正压侧管道内有气柱；人为操作不当，将参比水柱误泄。黄岛电厂5号机组凝汽器水位测点曾多次因正压侧参比水柱不满而导致显示不准，严重影响机组安全运行。经过检查，取样管路因使用时间较长，工作环境恶劣，多处接头已锈蚀，甚至管路表面部分磨损，导致密封较差。凝汽器建立真空后，正压侧参比水柱被凝汽器吸走，导致水位不准。经过对部分严重锈蚀和磨损的取样管进行更换，并对取样管路上各接头涂抹黄油进行密封处理，水位测点已恢复正常。

（2）负压侧取样管内有空气。负压侧取样管内有空气，一般由于水位计投运时空气没有排净引起，会导致测量水位偏低。如果取样管路敷设不合理（倾斜度不符合要求、管路上存在倒U形等），会增大积存空气的可能。当负压侧取样管内积存空气时，应检查管路是否有走向不合理的地方。然后通过振动取样管路的方法促使空气向上运动，从取样口排入被测容器内。对于正压容器，或负压容器在未投运时，可以开排污门排污，再开启变送器排气孔，排出取样管内的空气。

（3）取样管路堵塞。取样管路不同程度堵塞会引起水位测点不同程度偏高或偏低，并可能引起波动。堵塞取样管路的物质通常是水中的杂质、沉淀，可以开启排污门对管路进行排污。但应当注意，不要直接通过变送器排气孔进行排污，否则容易使排气孔堵塞。

（4）取样管路冻结。取样管路冻结产生的现象与管路堵塞类似。对可能冻结的取样管路应良好保温，并适当做好伴热。

（5）取样管温度引起的测量偏差。取样管温度不均匀，正负压侧取样管温度偏差大，均可能因取样管中水的密度变化而导致明显的测量偏差。正负压侧取样管应平行布置并尽可能靠近，共同保温，以使温度尽可能相等。对取样管路进行保温、伴热时都应均匀，防止受热不均。

3.2 浮球开关常见故障

（1）浮球卡涩。水位浮球开关经过长时间使用后，浮筒内壁会逐渐附着杂质而导致浮球卡涩。浮球卡涩后会使得浮球开关定值的复现性变差，甚至使得浮球不能及时动作或复位，影响联锁、保护的正常动作。由于浮筒一般较难拆开，处理浮球卡涩通常是采用敲击外壳的方式促使浮球活动，或进行排污。平时有加热器停运机会时，重新投运前应进行排污，及时排出浮筒中的杂质，降低浮球开关卡涩的可能。此外，在大修结束后，进行水位联锁试验时，应严格遵守相关规定，采用实际注水方式进行传动试验，并注意比对浮球实际动作值是否正确，以提前发现可能存在的浮球卡涩故障。

（2）线路故障。浮球开关的安装位置一般离被测容器较近，容易受到高温影响而导致线路老化、氧化等，应注意定期检查。