汽包水位高精度取样电极传感器及其应用

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1、刊登于《中国电力》2002年10期汽包水位高精度取样电极传感器及其应用收稿日期：2002-02-20；修回日期：2002-07-作者简介：高澎（1974－），男，江苏睢宁人，工程师，从事火电厂热工自动化研究工作。高澎1，滕会英2，傅刚3，荆予华4(1.淮安维信仪器仪表公司，江苏淮安223001；2.衡丰发电有限公司，河北衡水053000；3.马头发电总厂，河北邯郸056044；4.焦作发电厂，河南焦作473056；)摘要：简述汽包现用几种水位表缺陷,介绍GJT-2000汽包水位高精度取样电极传感器真实取

2、样、可靠传感原理及其用于汽包水位监视基准表和水位停炉保护的思路，并介绍该产品在电厂的实际应用效果和性能测试情况。关键词：锅炉；汽包水位；高精度取样；电极传感器；1锅炉汽包现用水位表缺陷云母水位计（水位TV）0水位负误差在汽包压力为18.40～19.60MPa时达到150mm，已不能用来校核差压水位计。降低仪表安装0位（或下移刻度标尺）虽能实现0位定点校正，但在汽包水位升高接近满水停炉值时读数依然偏低很多，接近缺水停炉值时反而偏高150mm，将会干扰运行人员的事故水位判断，影响果断手动停炉。此表量程一般不

3、能覆盖满、缺水停炉定值，在水位极高或极低时已失去监视作用。水位TV显示不清晰，牛眼式水位计盲区大，均不利于准确监视。由于平衡容器“水位－差压”转换不稳定，正负压脉冲管路产生附加差压，差压水位计易出现较大辐度“0飘”。如压力与环境温度修正误差超差或者出错，将使指示严重失真。所以，在规定差压水位计为监视基准表时，不得不再规定以就地水位计为准，定期（每班）对其核对、校正。差压水位计易实现0位上下小范围内的准确测量和监督，故主要用于汽包水位自调系统，“0飘”引起自调失控的不安全后果较小，运行人员易于处理。但用于

4、水位停炉保护则问题严重得多。保护动作测量值接近量程上下限，较大辐度“0飘”将可能导致保护动作超前（误动）或滞后（拒动）。因此，不得不规定以水位实际传动法校验保护动作实测值。但差压式水位保护水位传动校验性能很差，校验问题多。在滑参数停炉前用汽包上水法进行实际高水位传动校验的风险大。锅炉启动前或停炉前校验，只能检验冷态或低压热态的高低保护动作实测值误差。对高压运行状态下保护实际动作而言，由于实测值误差可能很大，故校验准确性很模糊，只能证明继电信号传动正确性和定值准确性。由于一次测量不稳定，很多电厂1025t

5、/h锅炉在点火升压、升负荷阶段不敢贸然投入保护，一般要等负荷升至额定负荷的40%～50%时才投入保护。显然不利于“锅炉水位保护未投入，严禁锅炉启动”规定的贯彻执行。7电接点水位计在其量程内有水即可稳定测量，检测可信，即便某点显示有误，仍可根据其余点判断水位，显示直观醒目。故30多年来用于监视主表、差压水位计核对和保护报警。但随着使用压力增高，传感器（测量筒）取样负误差增大，亚临界压力下负误差在0位可达150mm，高水位停炉值可达250mm。在监控保护系统中已失去使用价值。不能用于停炉保护是因为：高水位动

6、作严重滞后，饱和蒸汽早已严重带水，可视为保护拒动；电极机械密封泄漏率高，水质差，电极易污染，需经常排污冲洗，增加保护切投次数和故障率。大量程电接点水位计供停炉后汽包满水冷却上水操作和满水监视，供缺水停炉后具体水位事故值监视以便判断能否补水及时恢复运行。但测量筒在锅炉运行时“满水”或“缺水”必须解列，停炉后又需及时恢复测量，使用不方便。显然，要有效防止锅炉满水、缺水事故，需要有更准确、更可靠的汽包水位表。为此，淮安维信仪器仪表公司选定电接点测量筒为技术突破点，研制出GJT-2000系列汽包水位高精度取样电

7、极传感器（即测量筒）。该专利产品已在几家电厂作为监视基准表和保护仪表成功运行，并通过了河南、河北省电力公司技术鉴定。2高精度取样电极传感器关键技术原理GJT-2000A高精度取样电极测量筒采用综合技术，实现全工况真实取样、高可靠性测量传感。原理示意见图1。2.1高精度取样利用传热学原理使水样平均温度逼近汽包内饱和水温，取样水柱逼近汽包内水位，使电极如同在汽包内部一样检测，实现水位高精度测量。2.1.1加热水样在测量筒内部设置笼式内加热器，利用饱和汽加热水样。加热器由不同传热元件构成。加热方式有内热和外热

8、。内热既有水柱径向传热元件，又有轴向分层传热元件。加热器上口敞开，来自汽侧取样管的饱和蒸汽进入加热器，像汽笼一样加热水柱。传热方式与结构设计既有利于增加加热面积（GJT-2000设计可做到加热面积是筒体散热面积的1.4倍），又有利于热交换。饱和蒸汽在加热器中放出汽化潜热，其凝结水由排水管引至下降管，以下降管与汽包为一侧，以排水管与加热器为另一侧构成连通器。裸露的排水管中平均水温低于下降管水温，水位则低于下降管侧。连通点标高愈低，压力愈高，水