汽轮机凝汽器水位信号测量方法的改进

〔关键词〕凝汽器；水位测量；差压式水位计；导波雷达液位计
维持汽轮机凝汽器水位在允许工作范围内, 对 确保汽轮机组安全、经济运行起着重要作用。凝汽 器水位过高会使凝结水过冷度增加、真空下降，严 重时可能造成汽轮机低压缸安全门爆破；凝汽器水 位过低将引起凝结水泵汽化。无论发生哪种异常工 况都会直接影响到机组的安全性和经济性。通常采 用调节化学补给水调节阀开度的方式来控制凝汽器 水位，当水位上升时，关小补水调门；反之则开大 调门补水。所以凝汽器水位测量信号作为被调量， 务必准确地引入凝汽器水位自动调节系统，以保证 自动调节系统正确、快速地进行调节，维持凝汽器 水位在允许工作范围内。
图 1 GGH系统示意
3 原因分析 ( 1) GGH吹灰器密封风机因运行中有灰进入风
叶，导致机械卡死最终电机烧毁。 ( 2) GGH密封风机电机解体后发现, 2 台电机
因前轴承跑外圈引起转子扫膛。经观察，该风机的
( 2) 雷达液位计的安装位置距罐壁距离应大于 300 mm，探头的末端固定到罐底, 或使其居中，以 免将罐壁上的虚假信号误作为回波信号；
( 3) 凝汽器水位计运行一段时间后, 负压侧会产 生多余冷凝水，即 H段水位升高，造成变送器测得 的差压减小，水位信号偏小，所以常常要通过排污 罐排去多余的冷凝水。
3 应用导波雷达液位计测量凝汽器水位
3. 1 测量原理 近年来，随着科学技术的发展，导波雷达物位
计越来越多地应用于物位的测量。它主要由天线、 信号转换器、密封系统和过程连接等几部分组成， 采用电源两线制技术，24 V DC，传输信号为 4～ 20 mA DC和数字通讯( HART) ，操作者可通过 PC 软件或 HART 进行控制。其工作原理是以时域反射 原理为基础，即发射—反射—接收的工作模式。雷 达液位计的天线以光速发射电磁脉冲信号，发射波 在被测介质表面产生反射，反射的回波信号仍由天 线接收，信号经智能处理后得出介质与天线之间的 距离，送终端显示、报警和操作等。电磁脉冲信号 从发射到接收的时间间隔与天线到介质表面的距离 成正比，即：
大唐桂冠合山发电有限公司 2 × 330 MW脱硫 系统的烟气换热器( GGH) 为回转式换热器，型号 2GVN30 0， 豪顿 工 程有 限公 司 生产 。运 行 中该 换 热 器曾发生其密封风机和吹灰器密封风机的电机烧毁 导致脱硫系统停运。
1 GGH在脱硫系统的作用
未处理的原烟气经升压风机升压约 4 100 Pa ， 通过 GGH，原烟气中的热量与吸收塔净化后出来的 冷烟气热交换，原烟气温度由 145 ℃降至115. 4 ℃， 进入吸收塔向上流动穿过托盘及喷淋层，烟气被冷 却、中和，烟气中的 S0 被吸收。经过喷淋洗涤的
生。
( 收稿日期: 200 8- 06- 25；修回日期：2008- 09- 22 )
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电力安全技术
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图 2 重度式水位测量法示意
2. 2 实际应用 在凝汽器重度式差压水位计的实际应用中，常
常出现测量不准确的情况，原因主要有以下几点： ( 1) 真空系统对测量管路的严密性要求极高，
严，造成了隐患的存在。
3 改进措施
3. 1 规范安装工艺要求和验收手段 该型号 GI S 产品是三相共筒设计，在设备安装
阶段，虽然有相应的施工监理措施，但是由于 GI S 设备安装的特殊性，较难发现类似导电杆装配不到 位的问题。因此，应该在导电杆上导体插入深度位 置标识 35 mm装配线，现场安装人员必须按要求进
图 3 导波雷达液位计安装示意
在安装时应注意以下几点： ( 1) 雷达液位计天线的轴线必须与液位的反射 表面垂直，保证液面将电磁脉冲波反射回天线；
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脱硫系统烟气换热器密封系统改进
李建波，陈志忠，兰建辉 （大唐桂冠合山发电有限公司，广西 合山 546501）
无法测出实际水位。
图 1 平衡容器式水位测量法示意
2 采用重度式差压水位计测量凝汽器水位 2. 1 测量方法
根据凝汽器的工作特性，遵循物理学重度的测 量原理，凝汽器逐渐采用重度式水位测量方法，如 图 2 所示。取消了冷凝器，并将正、负压侧取样管 对调，正压侧取自凝汽器热井底部，负压侧引接自 凝汽器上部蒸汽侧，管路从取样点水平引出后，再 垂直向上至少 80 0 mm，防止饱和蒸汽在管路中凝 结，然后向下连接到变送器。另外，水位计投运一 段时间后, 负压侧或多或少地会产生冷凝水，所以 要加装排污罐排水，排污管的取样口需与正压侧取 样口水平高度一致，否则需进行零点迁移，而负压 管 H段则必须充满冷凝水。根据变送器的差压与水 位成正比例关系，测出差压即可得出水位值。
D= CT/ 2
式中： D —天线到介质表面的距离； C —光速； T —电磁脉冲波从发射到接收的时间间隔。 雷达液位计记录电磁脉冲波经历的时间，而光 速是一常数，则可算出介质表面到天线的距离，从 而得出液位值。 3. 2 性能特点 ( 1) 导波雷达液位计采用一体化设计，主要由 电子元件和天线构成，无可动部件，不易泄漏，机 械性能稳定，不存在机械磨损，使用寿命长。 ( 2) 天线采用高质量的材料，化学性能稳定，抗 腐蚀能力强，能适应腐蚀性很强的环境。 ( 3) 雷达液位计发出的电磁波能穿过真空，不 需传输媒介，不受大气、蒸汽、槽内挥发物的影响。 ( 4) 几乎能用于所有液体的液位测量。 ( 5) 采用非接触式测量，不受槽内液体的密度、 浓度、温度、压力等物理特性的影响。 ( 6) 测量范围大，最大的测量范围可达 0～27 m，可用于高温、高压的液体。 ( 7) 干扰回波可由内部的模糊逻辑自动抑制。 ( 8) 参数设定方便，可通过 PC 软件或 HART 在远程或直接在液位计的通信端设定。 3. 3 安装应用 导波雷达液位计既然在真空状态下也可以进行 测量，所以将其应用于凝汽器水位的测量是可行 的。安装示意如图 3 所示，将凝汽器热井内的水引 入旁通管，雷达液位计通过法兰、垫圈等与旁通管 紧密连接，位于旁通管底部的排污门可排出水中的 杂质、沉积物等，保证天线的正常工作。
稍有泄漏，测量管路内的冷凝水就会被吸入凝汽 器，水位计因此无法正常工作。在这套测量装置中， 共有 8 个阀门，外加若干接头、焊点，泄漏率极高， 并且真空系统的泄漏尚无较为有效的办法判断漏 点、堵住漏点，造成水位信号测量不准确。
( 2) 凝汽器水位计的负压管 H段必须充满冷凝 水，在水位计刚投运、机组启动或是负压侧漏真空时， 会造成该段冷凝水减少，低于正压侧取样口的水平 高度，变送器测得的差压增大，水位信号偏大，这 时就需要向负压管灌水，再排污，维护不便。
以它必将越来越广泛地应用于各行各业、各种介质
的物位测量中。
( 收稿日期：2008- 10- 1 5)
( 3) 安装完毕以后，可用PC软件观察反射波曲 线图，判断液位计安装是否恰当，降低干扰波的强 度，有效去除干扰波的影响。 3. 4 日常维护
导波雷达液位计采用一体化设计，无可动部 件，不易泄漏，因而维护量少，通常只有在机组检 修后再次启动时，由于测量管路中可能会有杂质、 污物，需打开排污门排出杂质即可。
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袁昕 （湛江发电厂，广东 湛江 524099）
〔摘 要〕分析了在凝汽器特殊的运行工况下采用差压式水位计测量凝汽器水位存在的问题，阐述了应 用导波雷达液位计测量凝汽器水位的可行性和可靠性以及设备安装和使用的注意事项。
导波雷达液位计是基于电磁脉冲波沿着天线传 输的时域反射原理，电磁脉冲波以光速发射，从介 质表面被反射并返回到信号转换器，因为光速是一 常数，并且与罐内气体成分无关，因此无需标定。
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在日常维护中，可以用 PC机远程观察反射波 曲线图，对于其后可能新产生的干扰波，可以利用 液位计识别虚假波的功能，除去这些干扰反射波的 影响，保证测量的准确性。
4 结束语
导波雷达物位计无可动部件、不易泄漏、没有
机械磨损、非接触式测量、维护量少、无需标定、精
度高，无论是有毒介质还是腐蚀性介质，无论是固
体、液体还是粉尘性、浆状介质，也无论是真空还
是受压状态，它都可进行测量。测量不受粉尘、蒸
汽和泡沫的影响，不受介电常数、温度和压力变化
的影响，不受物料的影响，也不受罐形状的影响，所
1 采用平衡容器式差压水位计测量凝汽器水位
早在上个世纪六、七十年代，凝汽器水位信号 的测量也同大多数容器( 如高加等) 一样, 通常采用平 衡容器式差压水位计测量，在蒸汽侧取样管上安装 冷凝 器来 建立 一 个恒 定的 基准 压头 ，如 图 1 所示 。但 是与工作在正压状态的容器不同，凝汽器的运行工 况有其自身的特殊性，凝汽器内部工质的变化是利 用循环冷却水把汽轮机低压缸的排汽热量带走，将 蒸汽凝结为水的过程，其工作压力低于大气压，也 就是我们通常所说的真空状态。在真空状态下, 冷 凝器很难贮存到冷凝水, 无法建立恒定的压头, 因而
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行装配，保证导电杆安装到位，同时便于使监理、验
收单位对导电杆是否安装到位进行检查。
3. 2 研究设备状态监测和预防性试验手段
GI S 设备最通常的故障特征是在绝缘完全击穿
前发生局部放电，因此通过对局部放电的在线监
测，可以及时发现 GI S 设备内存在的缺陷；同时应
研究 SF6 气体组分测试手段，开展 GI S 设备气体质 量普查工作，加强预防性措施，避免重大事故的发
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净烟气进入 GGH 的冷端 ，离开 GGH 后被加热至 82 ℃，目的是避免净烟气在烟囱中结露。为保证 GGH 的传 热效果，运行中需用蒸汽吹扫 换热器， GGH 吹灰器密封风机的作用是冷却吹灰器吹枪及 防止从 GGH 上、下支撑轴承处向外泄漏，同时也 起到冷却轴承温度的作用。GGH系统如图 1 所示。