李 堅

(廣東粵電集團靖海發(fā)電有限公司，廣東 揭陽 515223)

某電廠高加水位波動大的分析與處理

李 堅

(廣東粵電集團靖海發(fā)電有限公司，廣東 揭陽 515223)

惠來廠2#機組3#高加水位波動大，造成3#高加疏水調(diào)節(jié)門無法投入自動。高加在低水位運行，端差偏大，熱交換效率降低，對相關設備的沖蝕嚴重，威脅著3#高加及除氧器的安全、經(jīng)濟運行。該文就可能引起高加水位波動的原因，結合現(xiàn)場實際情況，提出了處理水位波動的方法。

水位；波動；原因；處理

惠來電廠2#汽輪發(fā)電機組是東方鍋爐、汽輪機、發(fā)電機廠提供的600 MW超臨界燃煤機組，采取單抽三缸四排汽再熱凝汽式汽輪機。

高壓加熱器是汽輪發(fā)電機組的主要輔助設備，它利用汽輪機抽汽以提高鍋爐給水溫度和回收熱量及工質，從而提高機組的熱效率，對于提高電廠的經(jīng)濟效益具有重要意義?；輥黼姀S高加采用臥式U行管結構，分水側和汽側，汽側由過熱蒸汽冷卻段、凝結段、疏水冷卻段3個段組成。在高加中的蒸汽流程為：蒸汽進口→蒸汽進口擋板→進過熱段→出過熱段→進入凝結段凝結成水聚集在加熱器底部→進入疏水冷卻段疏水出口管疏水調(diào)節(jié)閥→進下一級加熱器。3#高加的疏水最終進入除氧器。由于3#高加接受來自1#高加和2#高加的疏水，所以其疏水量很大，水位容易波動，特別是在變負荷的時候。

正常運行時，3#高加水位要求在-38～38 mm之間。如果水位過低，蒸汽經(jīng)疏水管進入除氧器，雖然蒸汽和熱量沒有流出系統(tǒng)，也沒有發(fā)生明顯的熱量和工質損失，但是蒸汽的品位能級卻由高變低，能量發(fā)生了貶值，因而熱經(jīng)濟性降低。而且，加熱器水位偏低，水封喪失，疏水段水中帶汽，管子受高速汽流沖刷，易引起管子振動和疲勞破壞，損害嚴重處多集中在水封進口底層的管排上，并可能使除氧器超壓。同時，水位過低造成的汽水共流使疏水容積流量增大，有效疏水流量減少，有可能出現(xiàn)疏水流動不暢現(xiàn)象，易造成水位波動，工況變化時，疏水閥可能會頻繁動作。

2010年年初2#機3#高加水位出現(xiàn)大幅波動，造成3#高加正常疏水調(diào)節(jié)門無法投入自動，只能通過運行人員手動操作，手動操作時無法將水位穩(wěn)定，只能通過把調(diào)節(jié)門開度增大來維持運行。因此，3#高加水位一直處于-100 mm左右的低水位運行，導致部分汽水混合物進入除氧器，對管道系統(tǒng)及其附件造成嚴重沖刷損壞，嚴重影響機組的安全、經(jīng)濟運行。

1 水位波動的原因分析

水位波動的影響因素很多，除了高加自身的因素，外在因素的影響也很大，使得3#高加的水位控制更加復雜，成為所有加熱器中最難控制的一個加熱器。在2#機組3#高加出現(xiàn)水位波動后，經(jīng)過一段時間的觀察研究，發(fā)現(xiàn)兩個水位測量裝置的測量值接近，但測點2會不定時地出現(xiàn)擾動。通過對高加的結構及熱工儀表的分析，初步認為造成水位波動的原因有如下幾個方面。

1)水位測量的表計問題

在高加DCS中出現(xiàn)水位波動時，立即與就地表計進行對比工作，發(fā)現(xiàn)DCS中水位波動與就地水位同時波動，就地磁翻板波動幅度小一點，但趨勢接近。考慮到兩者的不同工作方式，加上DCS中有雙表計測量，而且變化趨勢也相近，故排除水位波動是表計引起的。

2)高加疏水至除氧器調(diào)節(jié)閥損壞

經(jīng)過與機務專業(yè)的交流，得知他們在停機時對調(diào)節(jié)閥已經(jīng)進行解體檢查，閥芯套筒及閥座完好，定好行程與開關動作試驗都正常。

3)取樣管道有空氣

3#高加水位的測量是利用差壓原理，兩個取樣口獨立取樣，水位取樣口在26 m除氧器平臺，但變送器安裝在13 m平臺，中間有多個彎頭，所以很容易形成空氣柱。如果取樣管道中有空氣柱，那么測量值會有波動，而且在變工況時變化更明顯。在對水位歷史趨勢研究之后發(fā)現(xiàn)，在穩(wěn)定工況時，水位測點2也有擾動，如圖1所示。

圖1 測點2水位控制圖

當然，水位測點2的擾動除了取樣管道有空氣柱外，如果低壓側取樣管有漏點，或者高壓側取樣口處有壓力擾動，也會出現(xiàn)同樣的水位趨勢。由于高壓側取樣口離3#高加進汽口很近，抽汽壓力的變化對水位測量影響很大，也有可能引起水位波動。

4)高加疏水至除氧器調(diào)節(jié)閥定位器調(diào)節(jié)性能差

圖1所示的“3#高壓加熱器水位1”曲線即為定位器反饋。3#高加正常疏水調(diào)節(jié)門采用的是西門子PS2型單控電氣定位器。從反饋趨勢圖上可以看出，在指令96%不變時，反饋會有向上的突起。在幾次試投入自動時，閥門開關延遲太多，達10 s以上，導致水位無法控制，波動很大。

從圖中還可以看出，在高負荷時，水位測點2的擾動更大更頻繁，而在低負荷時，兩個水位測點的測量值比較接近。

5)高加內(nèi)漏

如果高加內(nèi)的管子有破損，會出現(xiàn)疏水量變大，水位也會有波動，在高負荷時表現(xiàn)得更加明顯。但與機務專業(yè)交流后得知，他們檢修時已經(jīng)進行水壓試驗，查漏結果是沒有漏點。

2 處理措施

2.1 對水位測量取樣裝置進行檢查

取樣裝置包含取樣管和幾個針型閥。經(jīng)過幾次排污，發(fā)現(xiàn)水位波動情況沒有任何的好轉。因此，否定了取樣管道中有空氣柱的可能。

在排污后對取樣管道進行了檢查，在20 m左右高處發(fā)現(xiàn)有蒸汽從測點2的高壓側取樣管中溢出。在對漏點處理后，測點2的趨勢與測點1的趨勢接近，而且沒有擾動出現(xiàn)，如圖2所示。

圖2 查漏堵漏后效果

2.2 對取樣裝置進行改造

在查出漏點后雖然兩個測點所測數(shù)據(jù)一致，但水位仍然有大幅波動，于是決定對取樣裝置進行改造。改造前的水位取樣裝置采用的是單室平衡容器，容易受外界的干擾，而且兩側受壓不一致，就會導致測點波動，特別是瞬間波動。差壓變送器的高壓側取自高加中的汽側(在高加上部)，低壓側取自高加中的水側(在高加下部)，兩個取樣口位置相距較遠，呈U型，正常情況下容器內(nèi)的壓力分布是均勻的，但如果高加內(nèi)部存在干擾，容器內(nèi)的壓力分布就會不均勻，汽側或者是水側發(fā)生的單側壓力波動，會導致測量出的差壓波動。

經(jīng)過討論，決定在取樣裝置中串一個壓力緩沖罐，如圖3所示。

圖3 水位測量取樣裝置的改造

改造后的取樣裝置增加了一個中間容器，壓力變送器的高低壓側取樣都取自此容器，相對于原先的取樣距離已經(jīng)很小，而且不管是汽側還是水側發(fā)生的單側壓力波動，經(jīng)過中間容器后，會同時作用在差壓變送器的兩側取樣管內(nèi)，以克服壓力波動帶來的干擾。

改造后的水位測量效果明顯有所改善。對邏輯中的PID參數(shù)進行優(yōu)化后，在400 MW負荷以下，可以投入自動，而且效果很好。在400～550 MW負荷之間，水位波動又開始變大，而且在變負荷時，即使水位設定值為-20 mm，也會出現(xiàn)38 mm的高水位報警。超過550 MW負荷時，自動無法投入，水位有時候會呈現(xiàn)擴散。在邏輯中對參數(shù)優(yōu)化也無法達到理想效果。所以，在高負荷時，只能退出自動，開大3#高加正常疏水門，使3#高加的水位維持在很低水位運行。此時下部端差也高達20 ℃(即是由汽動給水泵過來到3#高加的進水溫度與3#高加的正常疏水溫度之差的絕對值)，比設計值高出很多。安全性、經(jīng)濟性都很差。

改造后的水位控制效果如圖4所示。

圖4 對測量取樣裝置改造后的效果

2.3 更換定位器

在對測量裝置檢查改造后發(fā)現(xiàn)，即使優(yōu)化了控制系統(tǒng)也無法達到令人滿意的效果。經(jīng)過對過程曲線的詳細分析，認為定位器的調(diào)節(jié)性能可能也是一個很重要的因素。雖然之前已對定位器進行了檢查，在靜態(tài)時操作沒有任何問題，但是在機組帶負荷運行的條件下，定位器的反應速度和控制精度都有所欠缺。特別是在65%～75%之間，閥門1%的開度變化都會對水位造成很大的影響，水位會突然上升或者突然下降。而在小于65%開度范圍內(nèi)，閥門控制水位比較理想，不會出現(xiàn)大幅波動。機組在500 MW負荷以下，閥門開度開始通常不會超過60%，所以水位控制比較理想。但在600 MW時，閥門開度在68%左右波動。通過分析認為，定位器的控制達不到要求是在高負荷時引起水位波動的重要因素。

更換定位器后，經(jīng)過對PID參數(shù)的重新整定，其控制效果比較理想。投入自動后，即使在600 MW負荷時，水位波動也維持在25 mm左右的水平。變負荷時，水位波動也不會太大。更換定位器后的效果如圖5所示。

圖5 更換定位器后的控制效果

3 結束語

3#高加水位是所有高加、低加中最難控制的，一方面測量影響因素比較多，另外對水位的控制也比較復雜。這次解決問題主要也是從這兩方面著手。首先是要解決測量問題，測量準確了，才可以進行下一步的控制工作。改造成功后，自動投入率提高了，運行人員的操作難度降低了，機組安全經(jīng)濟的運行也得到了保證。

[1] 郭紹霞.熱工測量技術[M].北京：中國電力出版社，1997.

[2] 吳永生，方可人.熱工測量及儀表[M].北京：中國電力出版社，1995.

AnalysisoftheSharpFluctuationoftheWaterLeveloftheHighPressureHeaterinaPowerPlant

LI Jian

(Jinghai Power Generation Co.,Ltd. of Guangdong Yudean Group Co.,Ltd.，Jieyang Guangdong 515223，P.R.China)

The water level of the 3#high pressure heater of the 2#unit in Huilai Power Plant fluctuated sharply，which stopped the automatic operation of the steam trap of the heater．The big terminal temperature difference and the lowered heat exchange efficiency due to the operation of the heater at a low water level caused serious erosion to related equipment and threatened the secure and economical operation of the heater and the deaerator．Based on possible causes of the fluctuation of the water level，in combination with the actual on-the-spot situation，this paper puts forward relevant solutions．

water level；fluctuation；causes；solutions

TM621

A

1008- 8032(2017)05- 0035- 04

2017-09-02

李 堅(1982-)，工程師，研究方向為熱能與動力工程。