电接点汽包水位测量误差与汽包水位保护.doc

电接点汽包水位计测量误差与汽包水位保护 电接点水位计（或报警器）以其简单可靠、显示直观、维护量小的特点，作为远传表计或联锁保护信号发信器广泛地应用在各种容器的水位测量上，尤其在汽包水位测量和保护系统中发挥着重要的作用。近年来，由于火电机组的运行参数逐步向超高参数方向发展，电接点汽包水位计在超高压、亚临界（13.7MPa/16.7MPa）DCS软件补偿的差压汽包水位计应用越来越多，在汽包水位调节系统中发挥了重要的作用，同时在汽包水位保护系统中也大有取代电接点水位计之势。《国家电力公司电站锅炉汽包水位测量系统配置、安装和使用若干规定》文件中第2.2条规定，超高压、亚临界锅炉汽包水位的调节、报警和保护应分别取自3个独立的差压变送器进行逻辑判断后的信号，并且该信号应进行压力、温度修正。虽然如此，笔者认为与差压式汽包水位计相比，电接点汽包水位计(或报警器) 更适合在水位保护系统中应用。 1 电接点汽包水位计的现状及其在汽包水位保护中的地位 目前, 火电机组的远传汽包水位计中，200MW及以下机组的锅炉上一般分别配备了双色水位计（汽包水位TV）、电接点汽包水位计和差压式汽包水位计，电接点水位计用于汽包水位保护、报警, 差压水位计用于水位自动调节系统；300MW及以上机组的锅炉上一般仅配备双色水位计（汽包水位TV）、差压式汽包水位计，差压式汽包水位计同时应用于水位保护、报警和自动调节系统中。 考虑安全性，保留电接点汽包水位计是十分必要的。众所周知，同一工作原理的水位计，在某种特定因素的影响下，一致的误差方向和误差值会使运行操作人员产生误判断并造成保护的误动作，因此在《防止电力生产重大事故二十五项重点要求》中规定，必须配备2种以上工作原理的汽包水位计，当不能保证2种类型水位计正常运行时必须停炉处理。目前汽包水位测量仪表有2种：差压式的和连通管式的。在连通管工作原理的远传水位计中有双色水位计（汽包水位TV）和电接点水位计2种，前者的量程一般不能覆盖全量程（一般不大于±200mm），并且一般只配置1套。因此笔者认为十分有必要保留电接点汽包水位计，当双色水位计故障时，仍能保证有2种原理的远传水位计在正常运行。 从可靠性、稳定性上考虑，在汽包水位保护系统中电接点水位计与差压水位计相比有着绝对的优势。分析误差来源，除安装误差外，电接点水位计仅存在密度误差；而差压水位计较电接点水位计还有着更多的误差源，并且更不容易控制和发现，如参考水柱的温度、水位变送器的静压效应和温度效应、补偿公式误差等等。分析误差方向，除安装误差外，电接点水位计的密度误差仅是单一的负方向；而差压水位计的众多误差源有不同的作用和方向，并且很难定量计算。分析水位零点稳定性，电接点汽包水位计的零点稳定性只受安装误差影响，跟其它因素无关；差压水位计的零点是由水位变送器测得的差压决定的，而零水位的差压值并不是固定的，除受汽包压力影响外，还受多种误差源的影响。同时不管电接点汽包水位计运行在零水位附近时误差如何，由于其是基于连通管工作原理的， 当锅炉汽包实际水位超过电接点测量筒连接管的测量范围时，必然会出现无水或满水的显示并发出保护信号。 综上所述，若汽包水位保护、报警和自动调节系统共取同一水位信号时，对机组安全稳定运行存在着不利的影响；同时这也违反了《火力发电厂热工自动化设计技术规定》（NDGJ16—1989）第6.1.4 条，保护用的接点信号应取自专用的开关量仪表的规定，因此保留电接点水位计不仅有必要，而且较差压水位计更适合应用在汽包水位保护系统中。 2 电接点汽包水位计的误差分析及规律 电接点汽包水位计实质上是简单的连通管式的直接接触式的水位测量系统，工作原理简单、测量转换系统稳定可靠是其最突出的特点，只是应用在汽包等高温高压容器的饱和水的水位测量上才产生一系列问题。产生问题的原因是，饱和水从高温高压的蒸发容器中引出到测量筒后，不可避免地要损失热量，饱和水变成过冷水后重度增加，显示的液位高度必然会降低，这种原因引起的测量误差叫做密度误差，它是由转换系统造成的，再准确的直接液面测量仪表也无法彻底消除这种误差。 测量筒中介质温度的分布十分复杂（因受保温条件和环境温度的影响），定量计算整个测量筒的液位是不可能的；但可以把其中一小段水柱的温度视为均匀的，根据下式计算汽包压力为绝对压力0.1MPa～21MPa，水柱温度下降0～30℃时的读数误差，所计算的误差值可以表征测量筒液位的变化规律。根据计算结果可以绘制图1 曲线，并可发现下列规律。 δh= (ρW - ρW′)/( ρW′- ρS) ×100% 式中　 δh′——测量筒中水位值的读数误差，%； ρS——饱和蒸汽的密度，kg/m3； ρW ——饱和水的密度，kg/m3； ρW′——测量筒中过冷水的密度，kg/m3。 (1)尽量提高测量筒