一、現(xiàn)狀簡(jiǎn)述
　　
　　大壩電廠4臺(tái)300MW機(jī)組所配鍋爐都是北京巴威公司生產(chǎn)的自然循環(huán)鍋爐，其額定蒸發(fā)量1025t／h，主汽壓力16．8MPa，主汽溫度540°C。汽包水位保護(hù)是鍋爐的一項(xiàng)主保護(hù)，設(shè)計(jì)作為BMS（鍋爐燃燒器管理系統(tǒng)）的MFT條件之一，是一項(xiàng)很重要的滅火保護(hù)條件。
　　
　　我廠zui初設(shè)計(jì)的汽包水位保護(hù)聯(lián)鎖條件及邏輯的設(shè)計(jì)原理是：汽包水位高或低I值（定值50mm）時(shí)發(fā)報(bào)警信號(hào)；水位高H值（100mm）時(shí)發(fā)信號(hào)，同時(shí)聯(lián)開事故放水門；水位放至低I值時(shí)聯(lián)關(guān)事故放水門；水位低Ⅱ值（100mm）發(fā)報(bào)警信號(hào)：水位高III值（+200mm）或低Ⅲ值（一200mm）時(shí)發(fā)報(bào)警信號(hào)，同時(shí)送信號(hào)到MFT回路，MFr動(dòng)作，鍋爐滅火。
　　
　　在汽包水位測(cè)量上，我們采用了四種水位測(cè)量?jī)x表。其一是就地牛眼水位計(jì)，伴有工業(yè)電視攝像系統(tǒng)將信號(hào)引入集控室的電視機(jī)，供運(yùn)行人員遠(yuǎn)方直觀監(jiān)視水位。第二種水位測(cè)量計(jì)是機(jī)械差壓水位計(jì)，已安裝在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)12．6米，它的好處是不需用任何電源，在機(jī)組儀表控制電源失去的情況下，運(yùn)行人員照樣可以監(jiān)視汽包水位。第三種是電接點(diǎn)水位計(jì)，安裝在集控室，它的特點(diǎn)是測(cè)量較準(zhǔn)確、可靠性高、維護(hù)量小。第四種就是用1151差壓變送器測(cè)量水位，再用汽包壓力等參數(shù)進(jìn)行修正，它的特點(diǎn)是能連續(xù)測(cè)量和記錄可直接參與自動(dòng)調(diào)節(jié)的水位信號(hào)，它的缺點(diǎn)是對(duì)變送器、儀表管、平衡容器的穩(wěn)定性、嚴(yán)密性要求較高，而且要增加其它測(cè)量參數(shù)，如汽包壓力等，系統(tǒng)維護(hù)量大。為了提高其測(cè)量的可靠性，我們采用
　　
　　了三臺(tái)變送器及三套平衡容器，把三路信號(hào)分別送入CCS系統(tǒng)進(jìn)行修正，然后求平均值，作為zui終參與自動(dòng)調(diào)節(jié)和聯(lián)鎖的汽包水位信號(hào)。
　　
　　我廠的CCS和BMS控制系統(tǒng)采用的設(shè)備均是美國(guó)貝利公司的N一90及INFI一90設(shè)備，為集散控制系統(tǒng)，因此汽包水位的測(cè)量、修正、自動(dòng)調(diào)節(jié)以及超限保護(hù)全部在N一90（1期）和INFI--90（Ⅱ期）內(nèi)實(shí)現(xiàn)。這套系統(tǒng)的特點(diǎn)是運(yùn)算速度高，通訊速度快，冗余設(shè)計(jì)，數(shù)字化處理精度高，系統(tǒng)可靠性高，組態(tài)方便，人機(jī)接口較簡(jiǎn)單，易操作。
　　
　　我廠#1、#2機(jī)組分別于1990年和1991年投產(chǎn)：#3、#4機(jī)組分別于1997年和1998年移交生產(chǎn)。汽包水位保護(hù)在機(jī)組試運(yùn)行及試生產(chǎn)初期都由于誤動(dòng)次數(shù)較多而被迫解除，主要原因有：（1）測(cè)量系統(tǒng)誤差大，邏輯不合適：（2）保護(hù)邏輯不完整：（3）保護(hù)接口不可靠。
　　
　　二、改進(jìn)方案
　　
　　1995—1997年，我們根據(jù)汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的需要，對(duì)汽包水位測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究。針對(duì)汽包水位測(cè)量偏差大、水位測(cè)量誤差隨機(jī)組負(fù)荷變化而變化的問題，我們對(duì)測(cè)量筒、平衡容量零位進(jìn)行了校正：對(duì)1151變送器零位量程重新定標(biāo)；對(duì)水位的壓力、溫度修正曲線進(jìn)行了修正。通過大量而復(fù)雜的—廠作，使汽包水位電接點(diǎn)測(cè)量值與1151變送器測(cè)量值偏差控制在±50mm以內(nèi)，zui穩(wěn)日寸小±30mm,而且消除了水位偏差隨機(jī)組負(fù)荷變化而增
　　
　　人或減小的現(xiàn)象，使兒個(gè)水位計(jì)的偏差值固定在一定范圍內(nèi)。在這方面我們主要解決了下面
　　
　　幾個(gè)重要的技術(shù)問題。
　　
　　1．對(duì)單室平衡容器蒸汽側(cè)水溫測(cè)量的處理
　　
　　由于單室平衡容器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它的水溫按垂直高度是梯度分布。我廠測(cè)量筒溫度分布—般是底部50℃左右，筒子上部110℃左右，所以筒內(nèi)溫度很難把它算成一個(gè)定值，而這個(gè)溫度對(duì)蒸汽側(cè)水的比重的計(jì)算又非常關(guān)鍵。為了算準(zhǔn)平衡容器筒內(nèi)的水的比重p，，我們采用積分的方法解決這個(gè)問題（圖1），即：
　　
　　1L
　　
　　pa=—∫F（p）dl
　　
　　L0
　　
　　通過查表和計(jì)算，基本上解決了水位與рa，
　　
　　的關(guān)系，使—卜式中的p，只與汽包壓力有關(guān)。
　　
　　L（рa—рs）-△P
　　
　　△H=___________________-H0
　　
　　рw-рs
　　
　　式中，△H為水位偏離零位的值；H0為
　　
　　零水位距水側(cè)取樣孔距離；△P為產(chǎn)生的壓差。
　　
　　則F1（x）=f：（P汽包）：F2（x）=（P汽包）也就是說，F(xiàn)1（x）和F2（x）都是汽包壓力P的函數(shù)。　　通過查圖，很容易畫出Fl（x）、F2（x）與P的函數(shù)曲線圖。另外，我們發(fā)現(xiàn)在北方，冬夏兩季平衡容器的溫度也不一樣，這就需要熱工人員不斷地測(cè)量溫度分布，及時(shí)修正p。以保證水位修正準(zhǔn)確。我們下一步的打算是在平衡容器外部裝／L支測(cè)溫元件，將平衡容器溫度引入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，經(jīng)過事先人工建立的數(shù)據(jù)庫，隨時(shí)可通過計(jì)算機(jī)修正рa.有人提出用保溫的方法使平衡容器保持恒溫，我們認(rèn)為不妥，因?yàn)橛捎谡羝募訜岷土鲃?dòng)，單室平衡容器的溫度梯度必然存在，不是用加保溫的方法能解決的。另外，由于加保溫，容器溫度也難以測(cè)得，不利于рa的計(jì)算，而且保溫也不能解決рa的問題。采用雙室平衡容器，由于要在鍋爐下降管開孔焊儀表管，這給鍋爐設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)帶來一定問題，特別是細(xì)儀表管長(zhǎng)期經(jīng)高壓蒸汽沖刷，安全上也帶來一定問題。
　　
　　對(duì)于三臺(tái)變送器測(cè)量修正值的求平均計(jì)算叵路，我們進(jìn)行了改進(jìn)。在原計(jì)算回路中，三路汽包水位測(cè)量值經(jīng)壓力修正和求平均值后為zui終汽包水位值，當(dāng)某一臺(tái)變送器測(cè)量值與平均值的偏差超過150mm時(shí)，認(rèn)為該臺(tái)變送器故障，汽包水位為另兩臺(tái)變送器測(cè)量值的平均值。這樣，當(dāng)某一臺(tái)變送器瞬間出現(xiàn)測(cè)量值越限（壞質(zhì)量）時(shí)，首先造成平均值瞬間上升很大、而故障變送器卻切除不掉的現(xiàn)象。在實(shí)際運(yùn)行中，這種現(xiàn)象發(fā)生較多，#3，#4爐試運(yùn)行中，就因?yàn)橐慌_(tái)變送器瞬間故障，修正后水位為+600mm以上，鍋爐因汽包水位高而總?cè)剂咸l（MFT）。我們經(jīng)過仔細(xì)分析和研究后，采取了兩種方法解決這一問題：一是把單臺(tái)值與平均值的偏差縮小到60mm為切除單臺(tái)變送器的條件之一：二是任一臺(tái)變送器與另兩臺(tái)變送器測(cè)量
　　
　　值的偏差均大于±lOOmm時(shí)，立即切除該臺(tái)變送器。
　　
　　2．保護(hù)邏輯的改進(jìn)
　　
　　在對(duì)保護(hù)邏輯的改進(jìn)中，我們根據(jù)1997年秦皇島電廠鍋爐汽包水位保護(hù)拒動(dòng)事故的教訓(xùn)，在保護(hù)的可靠性方面做了大量的試驗(yàn)和嘗試。首先，在原汽包水位平均值越限后鍋爐立即MFT的邏輯里，加上了三臺(tái)變送器有兩臺(tái)及以上變送器水位越限的條件，兩個(gè)條件“與”后再動(dòng)作MFT。此外，增加了任兩臺(tái)變送器故障自動(dòng)切除保護(hù)，并提醒運(yùn)行人員防止保護(hù)誤動(dòng)，具體邏輯圖如圖2。
　　
　　在保護(hù)接口上，特別是保護(hù)信號(hào)從CCS送往BMS的接口上，我們?nèi)∠送ㄓ崅鬏斝盘?hào)，避免了因通訊故障造成保護(hù)誤動(dòng)的現(xiàn)象（此現(xiàn)象發(fā)生過），采用從CCS輸出三路汽包水位跳閘信號(hào)，通過硬接線送到BMS三個(gè)輸入接口，在BMS內(nèi)部再對(duì)此三路進(jìn)行三取二邏輯運(yùn)算后，作為MFT的條件。在CCS送往BMS的信號(hào)接口，為防止CCS輸出DOD有擊穿現(xiàn)象（此現(xiàn)象發(fā)生過多次），我們?cè)诮涌谏霞恿藬U(kuò)展繼電器，可靠性大為提高。　　三、實(shí)施與效果
　　
　　1998年我們對(duì)#1一#4爐汽包水位保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了全面改進(jìn)，并全部投入運(yùn)行。在實(shí)際運(yùn)行的6個(gè)月中，汽包水位保護(hù)動(dòng)作了四次，全部為止確動(dòng)作，無一誤動(dòng)和拒動(dòng)現(xiàn)象，充分證明了這套汽包水位保護(hù)的可靠性。