启动锅炉汽包水位计故障分析及改造

蒋丙献

(浙江浙能台州第二发电有限责任公司，浙江 台州 317109)

0 问题概述

台州某电厂自2014年投产以来，启动锅炉PLC上的差压式远传汽包水位存在失真现象，一直未得到较好地解决。2020年初，该厂维护人员通过平衡容器改造的方法，彻底解决水位失真的问题。改造前，运行人员反应PLC上的汽包水位在锅炉点火燃烧后，逐渐偏离就地磁翻板水位计，甚至会达到PLC水位量程的显示下限，就地磁翻板水位计与远传差压水位计偏差情况见表1。

表1 锅炉汽包水位显示数值

通过表1可以发现，在锅炉燃烧2 h后，远传差压水位计数值比就地磁翻板水位计数值低很多，无法正确反应汽包水位。由于3个差压水位计的测量值参与汽包水位的自动调节回路，该故障会导致汽包水位无法实现自动控制。运行人员需要通过观察就地磁翻板水位计手动控制水位，大大加重了运行人员的操作强度。

1 原因分析

该厂维护人员针对该问题分别对PLC组态、差压变送器、取压管路和平衡容器进行检查，发现平衡容器结构存在缺陷是导致水位测量异常的主要原因。其锅炉所用的双室平衡容器与标准外置式双室平衡容器结构存在一定的差异，两者结构如图1所示。

图1 启动锅炉平衡容器与标准结构对比图

上图中，A为该厂使用的平衡容器，B为外置式双室平衡容器。与标准平衡容器相比，该厂启动锅炉所用的平衡容器缺少基准杯和凝汽室。汽包内的饱和蒸汽流入平衡容器后，在容器的外筒体内释放热量，形成饱和的凝结水。由于缺少基准杯和凝汽室的引流，大部分冷凝水都落入外筒后回流回汽包，无法为内筒的基准水柱提供充足的补水。锅炉点火燃烧后，内筒体的基准水柱受汽包水侧的高温饱和水加热不断蒸发，水位下降，造成了PLC上的汽包水位低于实际水位值。

2 整改措施以及效果

为解决锅炉运行时平衡容器基准水柱无法保持恒定液的问题，该厂维护人员在原平衡容器上进行结构改造，通过构建基准杯与凝汽室的方法来增加内筒体的补水来源。由于该厂的3个平衡容器上还分别安装电接点水位计与磁翻板水位计，考虑对平衡容器上安装的其他测量原理的水位计的影响，结构改造按照两种方案进行。

2.1 方案1

对于需要接入磁翻板水位计的平衡容器，将汽包水侧取样管、平衡容器内筒和磁翻板水位计通过开孔焊接的方式连接到一起，同时将差压变送器的正负压侧取样管路进行互换。改造前后的平衡容器结构如图2所示。

图2 接入磁翻板水位计的平衡容器改造前后结构图

对于图2中的改造后的平衡容器，汽包内的饱和蒸汽流入改造后的平衡容器凝结成水汇入外筒体中。外筒体的水位过高后，会通过汽包的汽侧取样管溢流回汽包，使得其水位高度保持L1不变，可作为水位测量的基准水柱。平衡容器内筒水位、磁翻板水位与汽包水位3者由于连通器原理将保持一致，不影响磁翻板水位计的显示。改造后，汽包水位的零点位置高度H0与改造前一致，而基准水柱高度由原来内筒体高度变为汽侧取样管高度L1，需在PLC的水位计算逻辑中进行修正。

2.2 方案2

对于需要接入电接点水位计的平衡容器，将内筒体割短后焊接一个口径较大的基准杯，并在基准杯上方环焊一圈圆环状的导流板，导流板中的内径小于基准杯直径。改造前后的平衡容器结构如图3所示。

图3 接入电接点水位计的平衡容器改造前后结构图

相比于原平衡容器的结构，图3中改造后的平衡容器增加导流环和基准杯，使得内筒能够有效收集汽包饱和蒸汽冷凝下来的水。当内筒满水后，过多的冷凝水会溢出基准杯，通过汽包水侧取样管回流至汽包中，内筒体的水柱高度能够保持L2不变。与图2相似，改造后的基准水柱高度也发生改变，也需要在PLC中对基准水柱对应的参数进行修正。

该电厂启动锅炉汽包的平衡容器于2020年3月进行改造，3个差压式水位计重新投运后PLC上显示正常，示数与就地磁翻板水位计一致，示数误差在5 %以内。在后续一年的时间内，启动锅炉共进行过3次点火保养，燃烧过程中锅炉汽包水位均未出现过异常现象，差压式水位计的故障得到了有效的解决。

3 总结

双室平衡容器的结构多种多样，但本质都是利用其巧妙的结构去自动补偿水位偏差，能更好地测量锅炉水位。但许多小型锅炉汽包上预留取样口不足，存在共用取样孔和平衡容器的情况，导致汽包差压水位计的测量存在误差。本文所描述的水位故障就是因共用的平衡容器结构设计不合理引起的。文中所采取的措施在不开新取样孔和不影响其他水位计的使用的前提下，根据平衡容器的结构特性，结合锅炉汽包取样孔和平衡容器的共用情况，通过改造平衡容器结构的方法，巧妙解决了差压水位计测量不准的问题，为业内其他同行企业提供了参考。同时建议锅炉厂家在设计时能为差压水位计设计全程独立的平衡容器与取样孔，提高汽包模拟量测量的准确性与可靠性，减少因该类故障停机的风险。