主蒸汽流量测量方式对汽包水位自动调节系统的影响

主蒸汽流量测量方式对汽包水位自动调节系统的影响摘要：介绍目前最常见的两种主蒸汽流量测量方式，分析两种不同的测量方式在不同工况下对串级三冲量给水自动调节系统的影响。关键词：电厂锅炉主蒸汽流量汽包水位自动调节目前，国内大型火力发电厂汽包水位自动调节系统都采用串级三冲量给水自动调节系统。所谓串级就是指此调节系统中有两个调节器：主调节器和副调节器；三冲量是指引入调节系统的三个参数：汽包水位H、主蒸汽流量D、给水流量G。由于串级三冲量给水自动调节系统综合考虑了主蒸汽量和给水流量相等的原则，又考虑了水位偏差的大小，因而既能补偿“虚假水位”的影响，又能纠正给水量的扰动，是目前大型汽包锅炉普遍采用的给水自动调节系统。值得注意的是此调节系统对上述三个参数汽包水位H、主蒸汽流量D、给水流量G的测量仪表提出了更高的要求。（不像单冲量自动调节系统仅仅要求汽包水位H正常即可。）因为任何一块仪表故障都会引起串级三冲量给水自动调节系统误动作。譬如作为前馈信号的主蒸汽流量仪表开路，主蒸汽流量D显示为0，那么调节系统就会大幅动作减少给水流量，从而有可能引起事故的发生。我们在这里只讨论不同的主蒸汽流量测量方式对串级三冲量给水自动调节系统（以下简称给水调节系统）有何影响。目前，一些大型机组为了减少在主蒸汽管道上开孔，改变了传统的在主蒸汽管道上装设节流装置（流量孔板或者流量喷嘴），再配以差压式流量测量装置测量主蒸汽流量的方法，而采取借用汽轮机调节级压力通用公式计算得出主蒸汽流量的数值（如平圩发电厂#1、2机组2×600MW；渭河发电厂#5、6机组2×300MW；汕尾发电厂#1、2机组2×600MW）。由于这二者的位置不同，特性不同，在各种工况下对给水调节系统的影响就不同。现在分析比较如下。为了叙述的方便，分析前我们先设两个假定：1、假定主蒸汽管道上节流装置的位置安装在过热器安全门、过热器PCV阀的前面（按照主蒸汽流程）；2、我们把由差压式流量测量装置测得的主蒸汽流量数值设为D1，而把用汽轮机调节级压力通用公式计算得出的主蒸汽流量数值设为D2，并不考虑二者仪表的误差。汽轮机冲转前。此时主蒸汽管道的疏水一般开启，汽轮机旁路系统有可能投入。差压式流量测量装置因为流量小测得的数值误差很大，所以D1的数值不正确；而此时汽轮机调节级压力为0，D2就是0，这是个错误的数值。此时给水调节系统就不能投入。机组负荷在0~30％时。由于主蒸汽流量小，差压式流量测量装置测得的数值误差仍然很大，所以D1的数值不正确；此时汽轮机旁路系统关闭，主蒸汽管道上的疏水有可能开启有可能关闭。由于低负荷时主蒸汽压力低，主蒸汽管道上的疏水排放量小，所以D2的数值基本接近于实际数值。此工况下主蒸汽流量信号如果是D1，给水调节系统就不能正常动作；如果是D2，虽然主蒸汽流量数值误差不大，但作为三冲量的另一个信号给水流量G是采用差压式流量测量装置所测得的，它的数值也因为流量小误差大，所以也不宜投入给水调节系统。许多电厂设计在机组负荷小于30％的工况下采用单冲量给水自动调节系统。由于单冲量给水自动调节系统仅仅要求汽包水位数值H准确即可，对主蒸汽流量D和给水流量G不做要求，所以机组负荷在0~30％时此调节系统能正常工作。正常运行负荷大于30％时。由于差压式流量测量装置在机组负荷大于30％时能正常工作，所以D1的数值是正确的；此时汽轮机旁路系统关闭，主蒸汽管道上的疏水也处于关闭状态，故从主蒸汽管道上流出的蒸汽全部进入汽轮机调节级，D2的数值也是正确的。所以这一工况下不管给水调节系统中的主蒸汽流量信号是D1还是D2，此系统都能正常动作。机组绝大部分时间都处于此种工况下运行。事故情况下。1、过热器安全阀或者PCV阀动作。由于节流装置在安全阀和PCV阀前安装，所以D1的数值正确；由于一部分蒸汽经安全阀或者PCV阀排向大气而未进入汽轮机，所以D2不正确。给水调节系统中的主蒸汽流量信号如果是D1，此系统能正常动作。但是安全阀或者PCV阀动作会引起主蒸汽压力变化大，汽包的“虚假水位”明显，所以应该加强监视给水调节系统的动作情况，如有异常及时切换为手动方式；如果是D2，给水调节系统不能正常动作，应该及时切换为手动方式。2、汽包安全阀动作。不管是D1还是D2都不正确。而且汽包安全阀动作时“虚假水位”特别严重，任何一个汽包水位自动调节系统都不能正常动作，故应及时切换为手动方式。3、汽轮机甩部分负荷旁路系统投入时。D1的数值正确，而D2数值因一部分蒸汽流入旁路未进入调节级而不正确。给水调节系统中的主蒸汽流量信号如果是D1，此系统要经受大的扰动，但能正常动作；如果是D2就不能正常动作，应及时切换为手动方式。4、过热器系统发生泄漏时。由于泄漏的蒸汽占主蒸汽的份额小，D1和D2虽然比实际数值偏小，但不会影响给水调节系统的正常动作。两种不同测量方法的比较。由于差压式流量测量装置有可能发生泄漏，如果漏点在一次门前就不得不停炉处理；此装置在冬天如果仪表伴热系统投入不及时或者运行不正常时易发生冻结；同时在主蒸汽管道上装设节流装置，也产生了节流损失，经济性较差。而借用汽轮机调节级压力通用公式计算得出的主蒸汽流量数值就不存在上述三个问题，它的安全性、可靠性和经济性都较高。不管是自动方式还是运行人员手动方式调节汽包水位时，主蒸汽流量都是一个重要的参数。弄清楚上述两种不同方式测得的主蒸汽流量数值在不同的工况下有何不同，对于运行人员在正常运行和事故处理时准确判断正确操作具有现实意义。