聊城发电厂#1机组汽包水位波动原因分析

摘　要　主要分析汽包水位波动大产生的原因

关键词　误差 牛眼 差压式水位计  参比端温度

1、引言

聊城发电厂600MW机组锅炉为英国三井巴布可克公（Mitsul Babcock）司产品，亚临界自然循环W型火焰单炉膛一次中间再热平衡通风固态排渣汽包炉，汽包半径为915mm，安装有两台就地牛眼水位计，两台电接点水位计，4套差压式水位变送器，汽包水位的调节、报警和保护分别取自4套差压变送器,汽包每侧装有两套水位变送器,二取一后进行压力补偿,补偿后与另一侧信号二取一作为调节信号，汽包两侧的水位变送器信号补偿后进行高低值监视,同时满足时发出汽包水位高、低信号MFT。原设计汽包两侧的电接点水位计同时满足高低水位监视时，发出高、低水位MFT信号，由于电接点水位计无任何补偿且各电极间间距较大，机组试运过程中发生误动现象，后将电接点水位计高、低水位MFT信号取消，汽包水位的高、低报警信号也改取自水位变送器。

2003年2月11日10：55：16，#1机组汽包水位突然升至430mmH2O，在11：39：10又降至—147mmH2O，随后的两个小时内水位波动较大。至15：48恢复正常。经检查发现10：44分钟左右，二级减温水给出50t/h流量虚假脉冲信号和10：50左右小机B指令与反馈响应延迟增大最大20s，在转速控制指令4700转不变情况下，汽泵有30～40转速波动。

2、原因分析

机组正常运行过程中，造成汽包水位波动大的原因很多，主要有调节系统不稳定、机组负荷升减速率过快和汽泵转速故障。这几个主要信号都反应在给水流量、蒸汽流量和汽包水位上。当机组负荷大于15%后给水调节系统自动切换为三冲量控制来维持汽包水位，这种串级控制，内回路控制给水流量和蒸汽流量的平衡，外回路控制汽包水位。

引起这次水位波动主要原因是不是虚假二级减温水呢？也就是说50t/h二级减温水流量到底能影响多少水位？我们不妨先从汽包容积算起，椭圆汽包总长26491mm，有两个半球加一个圆柱体。

即V汽包=πr12μ+4/3πr23

      =3.14(0.9152×24.311+4/3×1.093)

=68.88m3

其中：r1为汽包圆柱体半径0.915m

r2为两半球体半径1.09m

μ为圆柱长度24.311m

几何中心线汽包容积为34.44m3，英巴设计正常水位线在几何中心线以上51mm处，加上当时汽包水位设定值106mmH2O，当时汽包存水量大约为：

其中sinθ=0.157/0.915→θ=9.8o

h为高于几何中心线水平面高度51+106=156mm

所以V存水量=9.16+34.44=43.6m3

另外根据汽包水位控制SAMA图中PID参数可求控制解：

根据双泵运行在定压85%负荷下流呈特性曲线：由4700转降43转，两泵就有30m3/h流量左右，本来汽包需要30m3/h流量，现在要减去30m3/h，相当于每小时可供60m3水，从趋势图可以得知持续1分多钟（大约80秒钟）

少补1.33m3水到底影响汽包水位多少呢？用刚才计算出的汽包几何中心线上水位9.16m3-1.33m3    =7.83m3为汽包中水的剩余量。

因为50t/h二级减温水流量的扰动，在以后6分钟内，汽包水位在140mmH2O～30mmH2O之间波动，共4个波形，可以得出PID参数需要进一步优化；另一方面也得出小机30～40转波动对汽包水位就有着31mmH2O左右波动。

从DCS操作员记录中可以查到10：51：30汽包水位控制由自动方式切为手动方式，运行人员强切自动，此时实际水位-40mmH2O，设定值110 mmH2O，无疑是雪上加霜，脉冲信号取消积分作用可以换算如下：

U(t)=kk1 (kp*kpe)

   =-0.05×0.55×0.167×3.55×150

   =2.45%

（转），实际转速升高180转，根据查双泵流量特性4940转对应960t/h，4760转对应810t/h，曲线影响150t/h，延迟60秒钟左右。

汽包水位1分钟内突升至220mm水柱，对于稳定的调节系统也无法承受如此大的阶跃扰动。

3、结论

通过以上分析可以看出，运行人员的操作水平及经验对汽包水位的影响也有着很大的关系，在监视一套控制系统切手动后，应分析清原因再投入自动，象分析事故一样抓住不放，才能保证机组的安全稳定运行。

作者:  张 宁 乔桂增 徐香云（山东中华发电有限公司聊城发电厂