□ 高登岸

引言：由于汽包壓力等級的不同，汽包內(nèi)水中含鹽量的不同，導致汽包內(nèi)蒸汽的溶解攜帶能力的差異，因此蒸氣密度處于動態(tài)變化過程中，如輸入定值進行校驗補償，勢必存在較大的差異，而水質(zhì)分析法是通過對不同高度的水或蒸汽進行直接取樣分析，根據(jù)含鹽量判斷水位值。

一、原理及影響因素分析

（一）單室平衡容器參比水柱補償法

1.原理及計算

原理圖如下：

計算公式如下：

其中：

ΔH：汽包水位，單位：米；

L：正壓側(cè)參比水柱高度，單位：米；

H0：水側(cè)取樣管中心線距離汽包零水位顯得距離，單位：米；

ΔP：水位差壓變送器來的差壓值，單位：Pa；

2017年，廣西新增城鎮(zhèn)綠色建筑竣工面積約1760.012萬平方米，竣工房建工程面積5497.54萬平方米，城鎮(zhèn)綠色建筑占新建建筑比重達32.015%，較2016年綠色建筑面積比重15.49%同比增長了16.525%。2018上半年，全區(qū)城鎮(zhèn)竣工民用建筑面積約2652.24萬平方米，折合節(jié)能量46.89萬噸標準煤；城鎮(zhèn)新增報建綠色建筑面積約1720.85萬平方米，綠色建筑評價標識項目27個。

ΔP/g：水位差壓變送器來的差壓值，單位：mmH2O；

ρa：冷凝水的密度，單位：kg/m3；

ρw：飽和水的密度，單位：kg/m3；

ρs：飽和汽的密度，單位：kg/m3；

2. 影響測量準確度的因素分析

（1）公式中的變量ρs、ρa受汽包壓力影響較大。壓力不同時，對應的蒸汽溶解鹽分的能力不同，壓力越高，溶解能力越強，不同的鹽分在相同壓力下的溶解能力也不同。因此，對于不同機組，盡管壓力等級相同，由于爐水含鹽量的差異，必然導致蒸汽中溶解的鹽量不同，對于同一臺機組，由于爐水含鹽量處于動態(tài)變化過程，仍然會導致蒸汽中溶解的鹽量不同，ρs、ρa始終是變化的，所以不能通過查閱參考數(shù)據(jù)來引用，必須通過在線測量才有分析價值。

（2）公式中的變量ρa還受環(huán)境溫度的影響。該管段的水樣溫度受環(huán)境影響較大，尤其是北方地區(qū)，工作環(huán)境高低溫差達60～70℃。

（3）公式中的變量ρw受汽包壓力和爐水溫度影響較大。壓力不同時，爐水中氣泡的含量和比例不同，密度就會有差異；爐水含鹽量處于動態(tài)變化中，含鹽量的高低必然會影響爐水密度。與ρs、ρa同理，不能通過查閱參考數(shù)據(jù)來引用，必須通過在線測量才有分析價值。

（二）聯(lián)通法

主要是在機組冷態(tài)下，利用連通器的連同原理，進行汽包內(nèi)零水位與汽包外就地水位計的零點校對。

（三）水質(zhì)分析法

1.分析原理

汽包內(nèi)設置有真實水位取出裝置，稱之為取樣缸。取樣缸安置在受下降管和分離器影響較小的汽包端部。取樣缸是一只直徑為φ140×6.5長為533mm兩段封閉的圓筒，取樣缸上垂直均勻分布著10個取樣點，內(nèi)側(cè)上下各開一只φ14mm的孔與汽包汽水側(cè)相通，使其具有一定的阻尼作用，保證筒內(nèi)水位平穩(wěn)，其精確度在50mm以內(nèi)。通過對汽包內(nèi)引出的及時水樣進行離子含量分析，根據(jù)汽、水對各種陰陽離子的溶解度的明顯差異，判斷汽包內(nèi)的實際水位。

2.影響測量和分析的因素

（1）由于取樣缸上取樣點之間的間距為50mm，導致測量結(jié)果的精確度在50mm以內(nèi)。

（2）受取樣環(huán)境的影響較大。為了保證水樣的代表性和即時性，將水、汽冷卻裝置設置在鍋爐廠房內(nèi)82米處的汽包端部2米處，該處的粉塵較大，對水樣的測量值有一定的影響，但不影響分析和判斷。

（3）分析儀表的準確度和精度對分析數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，該影響屬于系統(tǒng)誤差，不影響分析和判斷。

（4）爐水含鹽量的影響。要求在爐水含鹽量較高時進行汽包水位分析和校驗。含鹽量高時，再進行數(shù)據(jù)化驗和分析時，由于汽、水含鹽量的差值較大，有利于提高分析和判斷，同時還能夠彌補（2）、（3）兩項分析的不足。

二、水質(zhì)分析法的汽包水位校驗試驗

2012年12月25日下午14：00至23：30進行汽包液位實驗。其中22：00以后，機組負荷很低，汽包液位也不穩(wěn)定。所以我們選取了14：00～至20：00這一段實驗數(shù)據(jù)進行分析。分析項目為水樣中的鈉離子含量，以下是這一時段的實驗數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)分析：22：00以前的數(shù)據(jù)非常一致，其中-129mm的鈉離子含量平均值是1.97μg/L，可以認定該點的組分完全是蒸汽；-179mm的變化最大，最小0.5μg/L，最大325μg/L，這說明該點處于水汽的分界點左右。-229mm處的水樣最小鈉離子含量22.7μg/L，其他值都比較大，說明該點大部分處在水測，僅僅偶爾露出水面。-279mm點則一直處在水面以下。22：00汽包液位上升至195mm處，四個取樣點鈉離子含量都比較大，并且基本一致，這說明在195mm的液位下，這4個點都處在液面以下。數(shù)據(jù)分析說明：

汽包液位實際控制在-249mm時，汽水分界線在-229mm至-179mm之間，大約高出監(jiān)控值（單室平衡容器參比水柱補償法）20mm～70mm；-129mm處的鈉離子含量平均值1.97μg/L，遠低于飽和蒸汽的鈉離子含量9.6μg/L。這可能是#4機組蒸汽質(zhì)量不好，汽輪機葉片積鹽的原因。-129mm 處的取樣點處在取樣桶內(nèi)，只有上下兩個小孔和外界相連，并且該取樣桶處在汽包封頭處，相對擾動要比中間小得多，汽、水能夠完全分離，因此蒸汽品質(zhì)非常好。而飽和蒸汽的品質(zhì)比較差，機械攜帶量相對較高，說明整個汽包的汽水分離效果并不好。分析原因：可能是汽包夾層開焊，上升管內(nèi)的部分爐水沒有經(jīng)過旋風分離器直接進入汽包。

三、結(jié)論

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水質(zhì)分析法能夠最大程度避免汽包壓力、溫度和含鹽量變化帶來的影響因素，由于取樣點間距稍大，導致精確度不夠高，雖然還不能應用于DCS的在線監(jiān)控，但可以作為定期項目進行汽包水位的校驗，有效保證汽包水位的真實性，提高設備安全性和經(jīng)濟性。