鄭鍇

福建大唐國際寧德發(fā)電有限責(zé)任公司 355006

導(dǎo)波雷達(dá)在600MW機(jī)組低加液位測量中的應(yīng)用

鄭鍇

福建大唐國際寧德發(fā)電有限責(zé)任公司 355006

目前國產(chǎn)600MW機(jī)組的高低加液位測量普遍采用雙室平衡容器配差壓變送器來測量液位，但處于7、8號低加這種真空環(huán)境下測量存在啟動特性差，易受環(huán)境影響，維護(hù)量大等問題，新出現(xiàn)的導(dǎo)波雷達(dá)液位測量技術(shù)彌補(bǔ)了雙室平衡容器的缺陷，它的特點(diǎn)及在7、8號低加應(yīng)用改造后的效果表明，導(dǎo)波雷達(dá)在低加水位測量方面擁有無可比擬的優(yōu)越性。福建大唐寧德電廠3號機(jī)組的7、8號低加水位測量在更換為導(dǎo)波雷達(dá)后，實(shí)現(xiàn)了低加水位測量的精確性及穩(wěn)定性，同時(shí)也提高了經(jīng)濟(jì)效益。

7、8號低加；雙室平衡容器；導(dǎo)波雷達(dá)

前言

在火力發(fā)電廠，設(shè)計(jì)要求液位測量是實(shí)際的水位值。目前大多數(shù)設(shè)計(jì)中，采用平衡容器配差壓變送器測量。而低壓加熱器的結(jié)構(gòu)、負(fù)壓工作環(huán)境給測量方案帶來挑戰(zhàn)。許多新投產(chǎn)機(jī)組就將7、8號低加液位改造列入技改項(xiàng)目，大唐寧德電廠采用導(dǎo)波雷達(dá)改造低加液位計(jì)取得了很好的效果，值得其它同類型機(jī)組改造方案借鑒。

1 7、8號低加水位測量改造前存在的問題

寧德電廠600MW機(jī)組7、8號低加水位測量采用雙室平衡容器配差壓變送器測量，是具備自我補(bǔ)償能力的水位測量裝置。在平時(shí)的應(yīng)用中雙室平衡容器主要存在以下問題：

1.1 7、8號低加容器的壓力變化影響水位測量準(zhǔn)確性

因?yàn)榈图悠麄?cè)工作在負(fù)壓區(qū)，一旦有漏點(diǎn)吸入空氣后導(dǎo)致低加汽側(cè)蒸汽分壓力下降，對應(yīng)的飽和溫度下降，凝結(jié)在平衡容器汽側(cè)水室和變送器汽側(cè)（正壓端）表管內(nèi)的凝結(jié)水少量蒸發(fā)，使變送器正壓端靜壓力下降，而變送器水側(cè)（負(fù)壓端）與低加水側(cè)連通不受影響，這樣，變送器測得差壓值變小，差壓值變小測量水位值就變大，出現(xiàn)虛假水位。當(dāng)?shù)图尤炕虿糠纸饬袑?dǎo)致凝結(jié)水溫度急降，引起低壓加熱器內(nèi)部壓力急降，進(jìn)而平衡容器差壓式水位值顯示偏高且波動大，從而引起水位調(diào)節(jié)閥誤動作，這在生產(chǎn)實(shí)踐中常常遇到。

1.2 溫度變化影響水位測量準(zhǔn)確性

（a)差壓變送器溫度補(bǔ)償采用取容器內(nèi)平均溫度，室外環(huán)境溫差較大時(shí)，會導(dǎo)致容器內(nèi)溫度的變化，因此無法采用溫度跟蹤測量。

（b)環(huán)境溫度變化影響變送器汽側(cè)（正壓端）表管內(nèi)的凝結(jié)水凝結(jié)速度，溫度低時(shí)快，溫度高時(shí)慢，從而出現(xiàn)正壓側(cè)取樣管內(nèi)水位不能滿度。溫度變化每10℃影響測量出現(xiàn)誤差2%。

（c)低加容器內(nèi)溫度的變化會使水的比重產(chǎn)生影響，出現(xiàn)測量誤差。

1.3 啟動特性差

每次啟動都至少需要1小時(shí)，汽側(cè)凝結(jié)水才能使正壓管內(nèi)水滿，影響低加水位的監(jiān)視與水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)和水位保護(hù)的投入。

1.4 安裝要求高

平衡容器差壓原理配差壓變送器測量，一般要求測量取點(diǎn)位置要好，否則將出現(xiàn)2%～5%的測量誤差。

大唐寧德電廠3號機(jī)組投產(chǎn)后因雙室平衡容器存在上述問題，導(dǎo)致7、8號低加水位自動投入率低，負(fù)荷波動時(shí)需要手動頻繁調(diào)整，水位保護(hù)頻繁動作，為此不得不保持事故疏水一定開度維持低加水位壓低限運(yùn)行，這必然導(dǎo)致高溫蒸汽未經(jīng)疏水冷卻段而走短路回凝汽器，造成機(jī)組熱耗增大。為此采取了多種方法處理均未解決上述問題。

2 導(dǎo)波雷達(dá)液位變送器的原理及特點(diǎn)

2.1 Magnetrol導(dǎo)波雷達(dá)液位變送器采用了TDR(時(shí)域反射) 原理。這種原理是由發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)沿導(dǎo)波桿(探頭) 向下傳送的電磁脈沖波，但遇到比先前傳導(dǎo)介質(zhì)(空氣或蒸汽) 介電常數(shù)大的液體表面時(shí)脈沖被反射，再用超高速計(jì)時(shí)電路計(jì)算出脈沖波從發(fā)射到接受的傳導(dǎo)時(shí)間，傳導(dǎo)時(shí)間與電磁脈沖波速度乘積的一半即為液體表面到變送器底部的位移，從而實(shí)現(xiàn)對液位的精確測量。

2.2 Magnetrol導(dǎo)波雷達(dá)液位變送器對液位測量性能不受工藝條件的影響，如：

（a)壓力：只要在耐壓工作范圍內(nèi)，壓力的變化或真空(負(fù)壓) 不影響測量。飽和蒸汽工況可耐壓11MPa.

（b)溫度：只要在耐溫工作范圍內(nèi)，溫度的變化不影響測量。飽和蒸汽工況可耐溫315C。

（c)比重：比重的變化不影響測量。

（d)介電常數(shù)：介電常數(shù)的變化不影響測量。

除卻以上四點(diǎn)以外，Magnetrol導(dǎo)波雷達(dá)液位變送器液位測量還有其他的優(yōu)秀性能：如無需現(xiàn)場校驗(yàn)，組態(tài)時(shí)無需改變液位且非常簡單；由于采用時(shí)域反射原理，測量的將是實(shí)際的液位；電磁脈沖波的傳導(dǎo)采用同軸金屬桿，大大提高了測量精度，測量誤差可達(dá)0.1%；安裝可選用頂部安裝和外筒側(cè)裝兩種方式，等等。

綜上所述，Magnetrol導(dǎo)波雷達(dá)液位變送器對負(fù)壓工作環(huán)境下的低加和凝汽器水位測量帶來了新的契機(jī)，同時(shí)給維護(hù)、安裝、校驗(yàn)帶來了極大方便。

3 7、8號低加液位計(jì)改造方案及改造后效果

3.1 7、8號低加的導(dǎo)波雷達(dá)液位改造方案

今年3號機(jī)組小修時(shí)完成7、8號低加的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)改造工作，改造后一定程度上減少了運(yùn)行調(diào)整量，同時(shí)使得機(jī)組經(jīng)濟(jì)性有了明顯的提高，實(shí)際安裝原理為：該導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)液位測量筒上分汽側(cè)及水側(cè)兩個(gè)取樣口，安裝時(shí)需在低加容器上汽側(cè)及水側(cè)重新開孔，這樣不但工作量大，且重新開孔易增加凝汽器真空泄露的可能性，為了減少工作量及提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，于是在原低加容器磁翻板液位計(jì)的汽側(cè)及水側(cè)取樣管上各增加一個(gè)三通閥，將導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)通過三通閥與磁翻板的取樣管焊接在一起，這樣就不需要在低加容器上另外開孔，減少了費(fèi)用及工作量，同時(shí)也便于以后的維護(hù)。

3.2 改造后的效果比較

以7A低加為例，7A低加改造前的水位與疏水門的曲線見圖1，7A低加改造后的水位與疏水門的曲線見圖2。

對比改造前后低加水位與疏水門的開度變化，在改造前，低加水位測量受壓力及溫度等因素影響較大，水位發(fā)生波動時(shí)，疏水門無法對實(shí)際水位進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，改造后，低加水位測量的干擾因素已被清除，低加水位與疏水門的曲線波動趨于一致，相對于改造前的曲線要穩(wěn)定許多，可以實(shí)現(xiàn)低加水位的自動調(diào)節(jié)。

圖1 改造前的水位與疏水門的曲線圖

圖2 改造后的水位與疏水門的曲線圖

4 結(jié)論

從經(jīng)濟(jì)效益角度來看，此次技改的費(fèi)用約為24萬元，投資成本不高日常維護(hù)費(fèi)用較低，按年利用小時(shí)5000h粗略計(jì)算三年可收回成本。

從安全生產(chǎn)角度來看，此次技改后7、8號低加水位均可投入自動調(diào)整，避免了人為調(diào)整不及時(shí)水位失控滿水造成汽輪機(jī)進(jìn)水的惡性事故發(fā)生，同時(shí)由于水位控制在了標(biāo)準(zhǔn)水位附近避免了汽液兩相流沖刷事故疏水及正常疏水閥門、管道，提高了設(shè)備的安全性。

總之，大唐寧德電廠#3機(jī)7、8號低加液位計(jì)改造比較成功，基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)期效果，非常值得同類型的600MW機(jī)組借鑒。

[1]魏偉.國產(chǎn)600MW機(jī)組7、8號低加疏水異常分析及對策.青海電力，1006-8198(2007)02-0053-05

[2]劉永芬.導(dǎo)波雷達(dá)液位變送器的設(shè)計(jì)選型及應(yīng)用.儀器儀表與分析監(jiān)測，1002-3720.0.2002-03-006

[3]王博,呂迅. 雙室平衡容器引起液位誤差的簡單分析. 科技信息，0.2009-23-664

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.013