关于影响火电厂高压加热器性能的思考

关于影响火电厂高压加热器性能的思考

邢柏华

大唐鲁北发电有限责任公司

摘要：随着经济规模进一步扩大,能源需求还会持续较快增加,能源将是我国当前和今后相当长一个时期内制约经济社会发展的突出瓶颈。本文从耗能最大的火电厂出发进行研究,通过对我国某电厂燃煤汽轮发电机组高压加热器性能的试验研究及技术改造,设定合适的高加水位提高给水温度,以达到节能降耗的效果。火力发电机组均设计高压加热器等分别对给水进行加热来提高机组热效率，此类设备上设计了水位自动控制系统、保护系统来保证机组安全经济运行。本文根据现场安装的案例分析及所提观点及改造经验供同行参考与探讨，在设计相应系统时做出更好的选择。

关键词：高压加热器;DCS;自动系统;保护系统;冗余;高压加热器

0前言

电厂330MW机组的高压加热器原设计为保护系统采用进口耐高温液位开关、自动调节系统采用差压测量方式。由于温度液位开关经常误动及拒动，严重危急机组的安全，须根据实际情况进行设计及选取最佳水位测量方式、控制策略才能保证机组安全经济运行。针对这当前设计方式上存在问题采取改变保护信号的测量方式及控制策略，改进后取得了良好的效果。

1、保护装置

高加保护装置应保证在高加发生漏泄、疏水调节阀卡涩等异常情况时，保护汽轮机不进水、高加筒体不爆破、锅炉不断水。

一般用于高加的保护装置有：

(1)给水旁路管道，当高加停用时可通过它继续向锅炉供水。旁路阀和进、出水阀应能与高加高水位自动控制联动。对未采用联成阀的给水旁路系统，为防止锅炉发生断水，应保证在旁路阀打开后再关闭进、出水阀；

(2)高加进汽管道上的逆止阀和电动关断阀，它们由相应高加的高水位信号联动关闭。如装有双重逆止阀，则这两个逆止阀都应按高加水位讯号联动关闭，以防高加满水倒流进入汽轮机。除氧器与高加使用同一段抽汽时，应分别装设逆止阀；

(3)高加汽侧和水侧防爆安全阀(水侧出口装有逆止阀时无此阀)；

(4)按照高加水位过高讯号而联动开启的危急疏水阀；

(5)高加水位报警装置。

第9条制造厂提供的保护装置应保持完好，并在高加投运时同时投入。如原设计的保护系统不够完善，应逐步改进或补充辅助的保护装置。

2疏水系统

每台高加应设置疏水自动调节装置，保证在正常运行工况下高加筒体内凝结的疏水连续不断地排出，并保持一定的水位。该疏水阀，特别是通往除氧器的疏水阀，应尽量靠近下一级加热器的入口。

抽汽压力最低的高加，除了有通往除氧器的疏水管道外，还应有一条通往低压加热器或凝汽器等的疏水管道，使机组抽汽压力降低时，仍能排出疏水。

对装有外置式疏水冷却器的系统，疏水冷却器应经常投入使用，如有缺陷应及时消除。

3、监视、测量仪表

每台高加应就地装设给水进、出口温度表，疏水出口温度表，汽、水侧压力表，水位计等。

在控制室内应有高加的总的进、出口水温，各级进汽温度，各高加筒体水位，各疏水调节阀开度等指示仪表。

四、放空气系统及其他

每台高加都应在汽侧的适当部位装设排放空气的管道，以便运行时可以连续或定时排放空气。

每台高加的汽侧和水侧均应有放水阀，用于停运和检修时泄压和排尽积水。

在高加水侧管系的最高点应有放气阀，用于注水时排放管系内的空气。

设计机组的管路系统时，应考虑能在不停机的情况下安全地进入高加，进行检修

4加热器水位测量

4.1水位测量作用及方式

加热器水位测量的目地是提供远程水位监视信号，同时提供给控制系统及保护系统用信号。当水位高时保护动作，及时切断进入加热器的汽源及防止水流进入汽轮机，造成汽轮机水冲击。水位测量方式多种多样，如差压法、U型管方式测量法、浮力法、电容法、超声波法等，而电厂在加热器测量方式主要是差压方式及U型管原理测量方式为代表。通常远程监视及自动控制系统用信号采用差压式测量方式：差压变送器输出标准4～20mA信号与水位差成反比线性关系方式计算出水位高度；水位高低报警及加热器保护系统信号采用U型管原理测量方式：采用浮球耐高温液位开关设备来测出水位是否超过了设定点。

4.2差压式水位测量

差压式测量工作原理是把液位高度变化转换成差压变化，也就是根据容器内水位与参比水柱高度差来计算出加热器的实际水位，如图1所示：参比水柱为L，实际水位为H，高度差为h。因加热器压力为中压，其内外水的比重差基本上相等，均按1mmH2O=10Pa来计算其量程值。当水位差h=0mm时，变送器输出为4mA，水位为最大值L；当水位差h=Lmm时，变送器输出为20mA，水位为最小值0mm；因为变送器的输出信号与水位差h成反比线性关系，根据变送器输出信号就能计算出实际水位。

4.3U型管方式水位测量

电厂加热器水位采用U型管方式来测量水位，并不能测量实时的水位值，只是测量水位高过或低于某一点的水位值，当水位达到其动作点后发出触点动作信号作为报警或保护系统用。这种原理方式测量的设备多种多样，最多是使用电接点水位计及浮球式液位开关，但因电接点水位计的电极泄漏问题，此类设备在大机组的设计中基本不采用，取而代之的是采用新材料新工艺能适应各种环境温度的浮球式液位开关，而用液位开关作保护用信号从设计角度来仅是考虑开关量信号的抗干扰能力强。

5设备安装及控制策略

对于采用液位开关量测量方式，保护系统采用高二动作值串高三动作值来实现抽汽逆止门保护，但此方式要求高，二个开关设备必须动作正常，否则就会出现拒动。从上分析，对于高压加热器等加热容器内工质温度较高，因环境温度高，设备故障频发，就会出现拒动此类情况，无法可靠保证保护动作正确率为100%且日常试验也不容易。本章节是针对采用差压式测量方式后设备可靠、控制策略更完美且易于维护等，但须严格按要求安装就地设备、设计DCS系统的控制策略及DCS通道分配设计等方面来增加保护系统的可靠性。

6结束语

改造后设备可靠性得到保证，保护系统可靠的投入，确保了机组的安全运行。

采用模护量信号作为保护系统信号体现出设计策略上的优势：可靠、动作正确率高、易维护、经济性。

参考文献

[1]火力发电厂分散控制系统在线验收测试规程：中华人民共和国电力工业部1998发布.

[2]防上电力生产重大事故的二十五项重点要求：国家电力公司2000年发布.

[3]《XDPS功能说明》GE新华公司.