水泥窯尾余熱鍋爐汽包水位測量儀表的應(yīng)用分析

1　汽包水位測量的重要性  

　　維持汽包水位在一定范圍內(nèi)是保證鍋爐和汽輪機安全運行的必要條件。汽包水位過高，直接影響汽水分離的效果，使飽和蒸汽濕度增大，含鹽量增多。當(dāng)水位高到一定程度時，蒸汽就要帶水，而水中含鹽濃度遠(yuǎn)比蒸汽的高，致使蒸汽品質(zhì)惡化，鹽類將在過熱器管壁上結(jié)垢，導(dǎo)致過熱器管被燒壞、爆破，嚴(yán)重時會導(dǎo)致汽輪機進(jìn)水。若汽包水位過低，則破壞了鍋爐的汽水自然循環(huán)，致使水冷壁管被燒壞，嚴(yán)重缺水時還會發(fā)生爆管等事故。因此，汽包水位測量儀表的應(yīng)用是保證余熱鍋爐穩(wěn)定安全運行的重要的環(huán)節(jié)。 

2　幾種汽包水位測量儀表應(yīng)用介紹 

目前，余熱鍋爐的汽包水位測量儀表主要有以下3種:雙色水位計、差壓式水位計和電極式水位計。 

2.1　雙色水位計 
　　
采用連通器原理制成，通過光學(xué)原理所顯示的鍋爐水汽部分都是有色的，汽呈紅色，水呈綠色。這種水位計屬于鍋爐的附屬設(shè)備，就地安裝。直接觀測水位，汽紅水綠，汽滿全紅，水滿全綠，隨水位變化自動而連續(xù)。在鍋爐啟、停時用以監(jiān)視汽包水位和正常運行時定期校對其他型式的水位計。雙色水位計觀測明顯直觀，但在實際運行中，由于鍋爐加藥腐蝕和水汽沖刷，運行一段時間以后，石英玻璃管內(nèi)壁磨損嚴(yán)重，引起汽水分界不明顯。尤其現(xiàn)在一般采用工業(yè)電視監(jiān)視，現(xiàn)場攝像頭受光線變化影響使水位顯示更加模糊不清，另外由于水位計處于汽包上，環(huán)境溫度高，使水位計的照明維護工作量明顯增加。 

2.2　差壓式水位計 
　　
根據(jù)液體靜力學(xué)原理，通過測量變動水位和恒定水位之間的靜壓差，將差壓值轉(zhuǎn)換為水位值，再通過差壓變送器將汽包水位轉(zhuǎn)換為隨水位連續(xù)變化的電信號，作為自動給水控制系統(tǒng)中的重要參數(shù)。 
　　
實際應(yīng)用中差壓式水位計存在的問題是:測量鍋爐汽包水位時，汽包壓力變化使得“水位-差壓”的關(guān)系也發(fā)生變化，因而給測量帶來很大的誤差?，F(xiàn)在普遍采用具有汽包壓力補償作用的平衡容器測量方法，但其準(zhǔn)確度仍受到很大限制。因為設(shè)計計算的平衡容器補償裝置是按水位處于零水位情況下得出的，而運行中鍋爐水位偏離零水位時，就會引起測量誤差。當(dāng)蒸汽壓力突然下降時，正壓容器內(nèi)的凝結(jié)水被蒸發(fā)掉還會導(dǎo)致儀表指示失常。這些都給鍋爐運行操作造成很大困難，尤其投入自動給水調(diào)節(jié)時將產(chǎn)生錯誤動作，導(dǎo)致鍋爐事故發(fā)生。 
　　
差壓式水位計比較適合于鍋爐穩(wěn)定運行時的水位測量，當(dāng)運行參數(shù)變化很大時誤差也就很大。因此在實際運行中盡量避免在差壓測量系統(tǒng)上工作(例如排污、校驗時等)。如必須工作時，須與鍋爐操作人員聯(lián)系好，盡量減少對差壓測量的影響，例如，在2號窯余熱鍋爐運行初期，曾因在差壓水位計的平衡容器上拆除保溫引起汽包水位指示錯誤產(chǎn)生了鍋爐事故(因未與鍋爐運行人員事先聯(lián)系，自動給水系統(tǒng)未解除)。 

2.3　電極式水位計 
　　
利用飽和蒸汽與飽和蒸汽凝結(jié)水的電導(dǎo)率的差異，將非電量的鍋爐水位變化轉(zhuǎn)換為電信號，并由二次儀表遠(yuǎn)距離地顯示水位。電極式水位計基本上克服了汽包壓力變化的影響，可用于鍋爐啟停及變參數(shù)運行中。電極式水位計離汽包很近，電極至二次儀表全部是電氣信號傳遞，所以這種儀表不僅遲延小而且誤差小，不需要進(jìn)行誤差計算與調(diào)整，使得儀表的檢修與校驗大為簡化。 
　　
在實際應(yīng)用中，電極式水位計水位的測量是斷續(xù)的，并且對與汽包連通的水位容器選擇必須適當(dāng)，以減小測量誤差。 
　　
綜上所述，雙色水位計作為就地儀表在鍋爐啟、停時監(jiān)視汽包水位和正常運行時定期校對其他型式的水位計；差壓式水位計用于穩(wěn)定參數(shù)運行時的水位指示，并且適用于給水的自動調(diào)節(jié)；電極式水位計比較適應(yīng)鍋爐變參數(shù)運行，準(zhǔn)確度好，是對差壓式水位計測量的監(jiān)視和補充。因此，在鍋爐汽包水位測量上一般同時采用這3種儀表。 

3　實際應(yīng)用中的注意事項 

　　鍋爐汽包水位決定于汽包中的貯水量和水面下的汽泡容積，引起汽包中貯水量和水面下汽泡容積變化的因素很多，如鍋爐的蒸汽負(fù)荷、給水流量和爐膛熱負(fù)荷等。在實際中，如當(dāng)蒸汽流量增大(負(fù)荷增加時)，雖然鍋爐的給水量小于蒸發(fā)量，但水位不僅不下降，反而迅速上升；反之，當(dāng)負(fù)荷減小時，水位反而先下降，這就是“虛假水位”現(xiàn)象。原因就是負(fù)荷增加(減少)時，水面下汽泡容積增加(減少)得很快而造成的。而雙色水位計、電極式水位計、差壓式水位計不能克服“虛假水位”的影響。因此在鍋爐運行中監(jiān)視汽包水位指示時，必須同時嚴(yán)密監(jiān)視蒸汽流量、給水量等參數(shù)的變化，及時掌握汽包水位的實際狀況，保證鍋爐的穩(wěn)定安全運行。 

4　我廠應(yīng)用情況 

　　我廠2號窯尾余熱發(fā)電工程有CPC補燃爐和SP余熱爐各1臺。設(shè)計時CPC爐采用雙色水位計，單色水位計和差壓式水位計，SP爐采用雙色水位計和差壓式水位計。初期試運時鍋爐運行工況變化大，以及SP爐與CPC爐頻繁解汽、并汽，使水位波動大，其間出現(xiàn)了幾次缺水和滿水的重大事故。因此在CPC爐、SP爐又加裝了一套電極式水位計。運行時，利用差壓式水位計自動投入給水，利用雙色水位計(工業(yè)電視監(jiān)視)和電極式水位計來觀察校驗水位，并且兩者之間互相校驗，當(dāng)出現(xiàn)異常時解除自動給水轉(zhuǎn)入手動。經(jīng)過一段時間運行，證明這種方式效果非常好。