锅炉汽包水位保护逻辑改进与优化

论文导读：
【摘要】汽包水位保护逻辑是热工保护中最重要的一项保护，各发电厂的汽包水位高低保护都应符合《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》，对汽包水位保护在判断有无故障、坏点信号的功能上，北京京能热电股份有限公司再次改进及优化了汽包水位保护逻辑方案，增加水位信号偏差大转换保护。
【关键词】锅炉汽包水位；汽包水位保护逻辑；水位信号偏差大；DCS
锅炉汽包水位是机组运行中影响安全稳定的一项重要参数，锅炉汽包水位保护作为机组主要保护之一，汽包水位测量的准确性，汽包水位保护的严谨性、可靠性，都直接影响着机组的安全运行。北京京能热电股份有限公司对原有水位测量系统进行了改进，并且利用本厂使用的DCS系统特有功能增加水位信号偏差大转换保护，对汽包水位保护进一步加以完善。

1.汽包水位测量改进

1.1 改造前汽包水位测量系统存在的问题

我公司锅炉汽包水位测量，共安装三台就地云母水位计，一台电接点水位计，三台模拟差压变送器（补偿式双室平衡容器），信号送DCS。其中有一台模拟表与就地云母水位计共用一对取样孔；一台模拟表与就地电接点水位计共用一对取样孔，不符合取样独立的原则，不同的模拟表的测量数据偏差较大。为此需要对现有的水位测量系统进行改进。

1.2汽包水位测量系统改造方案

汽包水位测量系统改造方案：首先拆除原有的双室平衡容器、电接点水位测量筒，安装DYZ-16型外置式单室平衡容器，加装PT100热电阻进行温度补偿，汽包内将水侧取样管引至汽包的两端头（水位较稳定区）并加装稳流罩。所引出的水侧取样管应保持水平，确保汽包端头汽水侧取样管的中心间距为670mm。引至汽包两端头的取样管采用ф28的20号碳钢管。加装管座与现有的水取样孔进行焊接，焊接后接取样管。在汽包外汽水侧取样管处加装一次门（DN20）。其次对汽包水位测量公式进行修改，在DCS控制系统中优化补偿公式。最后加装两套水位摄像系统镜头及视频分割器，实现两套云母水位信号（左、右）进单元控制室显示。安装示意图如下：
汽包水位测量装置安装示意图
如图所示，汽包水位补偿公式：
H=
ΔP：汽包水位差压（KPa）
H：汽包水位测量值（±335源于：毕业设计论文致谢www.7ctime.com
mm）
g:重力加速度9.80665（m/s）
ρw:饱和水密度
ρs：饱和蒸汽密度
ρa：平衡室内凝结水密度

2.汽包水位保护逻辑优化

根据安全性评价检查发现，本厂汽包水位保护中在发生三个测量信号偏差大时，汽包水位保护逻辑自动转换的控制逻辑，只考虑了在发生坏质量时的保护逻辑转换功能。建议利用本厂使用的DCS系统的功能添加水位信号偏差大转换保护逻辑的控制逻辑。

2.1改进前汽包水位保护逻辑说明

当汽包水位1、2、3信号均正常时，保护逻辑为“三取二”，即汽包水位信号中有任意两个发高三值信号，则报汽包水位高三值；当有任意一个汽包水位信号发故障品质坏点时，该汽包水位高三值信号将被屏蔽掉，逻辑将对其他两个汽包水位信号进行逻辑判断，保护逻辑为“二取一”，即余下两个水位保护信号中有任意一个发高三值信号，则报汽包水位高三值；当有任意两个汽包水位信号发故障品质坏点时，这两个汽包水位高三值信号将被屏蔽掉，逻辑将对余下汽包水位信号进行逻辑判断，保护逻辑为“一取一”，即若余下汽包水位信号发出高三值信号，则报汽包水位高三值。

2.2 汽包水位保护逻辑改进及优化

根据安全性评价要求，在汽包水位保护逻辑中增加了水位信号偏差大切换功能，将在DCS中设置水位偏差大、坏点判断，作为该点水位保护判断条件，从而实现了汽包水位在实际运行中保护信号的自动切换。
改进与优化后,保护逻辑将进行汽包水位信号坏点与汽包水位信号偏差判断，保护执行过程如下：
当三个汽包水位均无品质坏点或测量信号偏差大发出时，汽包水位保护采用“三取二”，即汽包水位信号中有任意两个发高三值信号，则报汽包水位高三值；当三个汽包水位信号中有任意一个报品质坏点或测量信号偏差大时，该汽包水位高三值信号将被屏蔽掉，逻辑将对其他两个汽包水位信号进行逻辑判断，保护逻辑为“二取二”，即余下两个水位保护信号均发高三值信号，则报汽包水位高三值；当三个汽包水位信号中有任意两个报品质坏点或测量信号偏差大时，该两个汽包水位高三值信号将被屏蔽掉，逻辑将对余下一个汽包水位信号进行逻辑判断，保护逻辑为“一取一”，即余下一个水位保护信号发高三值信号，则报汽包水位高三值。

3.改进后汽包水位逻辑注意事项

汽包水位保护逻辑改进后必须要进行全面检查，以保证逻辑动作正确、可靠，试验中要做好相关数据记录。针对修改后的逻辑,试验应涉及到以下几种情况：
(1)三个汽包水位信号均正常时,检修人员就地模拟将任意两个汽包水位信号，调整到保护动作值，此时汽包水位保护应动作触发MFT。
(2)当汽包水位信号中任意一个信号发生品质坏点或测量信号偏差大时，检修人员就地模拟另外两个汽包水位信号，将任意一个汽包水位信号调整到保护动作值，此时汽包水位保护应动作触发MFT。
(3)当汽包水位信号中任意两个信号发生品质坏点或测量信号偏差大时，检修人员就地模拟余下的汽包水位信号，将其调整到保护动作值，此时汽包水位保护应动作触发MFT。
4.结束语
通过对汽包水位保护逻辑进行改进及优化，增加了对测量信号偏差大这一前提条件的判断后，将偏差大或品质坏点的汽包水位测量信号自动排除，从“三取二”、“二取一”到“一取一”，减少了机组运行中保护误动，给机组安全稳定运行提供了保障。　[科]
【参考文献】
［１］侯子良,刘吉川,侯云浩,等.锅炉汽包水位测量系统[M].北京:中国电力出版社,2005.
［２］电力行业电力规划设计标准化技术委员会.DL/T 5428-2009火力发电厂热工保护系统设计规定[S].北京：中国电力出版社，2009:43-46.
［３］李俊峰.火电厂汽包水位保护投入的实现方案.科技创新导报,2012,5:104.
［４］吴金辉.汽包水位保护逻辑改造在三河电厂的应用.电力设备,2006,7(6):74～76.