一种提高凝汽器差压液位测量准确度的安装方案

一种提高凝汽器差压液位测量准确度的安装方案

张建华，张坤

山东电力建设第三工程有限公司，山东青岛， 266100

An installation scheme for improving the accuracy of differential pressure level

measurement of condenser.

Zhang jianhua, Zhang kun

摘 要：凝汽器液位变送器是检测并有效反映凝汽器内凝结水真实水位高度的关键设备，其反馈到DCS画面的数值直接影响机组的连锁跳机等一系列动作。本文通过对巴基斯坦赫维利1230MW燃气联合循环电站凝汽器三台差压式液位变送器DCS画面偏差大导致凝泵跳机进行分析，结合差压式液位变送器的特点及变送器与取样点的连接方式，最终提出了一种提高凝汽器差压液位测量准确度的安装方案。

关键词：凝汽器液位变送器；偏差大；跳机；提高；安装方案。

Abstract: The condenser level transmitter is the key instrument to detect and effectively reflect the real water level of the condenser, and the value fed back to the DCS screen directly affects a series of actions such as interlock trip of the unit. This paper analyzes the condensate pump tripping caused by the deviation of three differential pressure level transmitters in the DCS screen for 1230MW CCPP Haveli Bahadur Shah Pakistan, Combined with the characteristics of differential pressure level transmitter and the connection type between transmitter and sampling point, an installation scheme is proposed to improve the accuracy of differential pressure level measurement of condenser.

Key words: Condenser level transmitter, large deviation, tripping, improve, installation scheme.

1 前言

巴基斯坦赫维利1230MW燃气联合循环电站凝汽器冷却方式为表面式，现场采用低位侧排汽的方式进行安装，设计压力（真空）5.52kpa。凝汽器设计有三台远传差压式液位变送器实现对凝汽器液位的测量并将相关数据采集到DCS系统，每一台差压式液位变送器的正、负压侧仪表取样管分别从凝汽器侧面预留的测量筒的上、下两个取样孔进行仪表管（316L，1/2〞×0.065〞）的连接，测量筒共计有三套,分别对应三套差压式液位变送器（YOKOGAWA，EJA110E，4～20mA直流输出）的安装。每台变送器与DCS柜之间均设计独立电缆（ZR-JKYJVP-0.5-90，1×2×1.0mm²）且在DCS端分别接至不同的AI卡件通道。DCS画面中共配置三个点，分别显示三台液位变送器反馈的数值，量程为0-1550mm，逻辑中设定当三台液位变送器之间示数偏差都超过100mm时，参与逻辑保护的整合值将会变为坏点进而引发跳泵等连锁。

2017年12月，调试部门进行凝结水系统调试，三台液位变送器正常投用，数值显示基本相同，与就地磁翻板液位显示基本一致。但随着时间的延长DCS画面的三台液位变送器显示逐渐开始出现偏差并且达到了任意两台液位变送器偏差均大于100mm的情况进而出现跳泵，系统停运。相同的情况在后续的系统调试运行过程中重复出现多次。

2 原因分析

2.1 就地取样阀门开、关状态检查

对就地一次门、五阀组检查，开关状态正常可用。测点投用时，取样一次门及五阀组隔离门打开，五阀组平衡门、排气门及仪表管排污门关闭，符合正常测点投用要求；系统调试过程中，取样一次门及五阀组未出现滴、漏水情况。

2.2 热工电缆接线、导通性及绝缘性测试

对电缆接线进行检查，电缆芯线鼻子及芯线端子压接紧固，无松动现象；计算机电缆屏蔽DCS侧单端接地，接地良好；拆除DCS端及就地变送器侧电缆的接线，使用万用表对电缆芯线分别进行导通性测试，接通性良好；使用500V摇表分别按芯线对芯线及芯线对屏蔽进行绝缘性测试，阻值全部高于600兆欧，满足电缆绝缘性的相关要求（国外项目一般要求10兆欧以上）；电缆敷设的施工路径不存在与高压电缆混放或近距离敷设的情况，变送器信号电缆与凝泵电机设备净距离大于1.5m。因此，电缆的接线、导通性及绝缘测试均满足要求。

2.3 变送器的线性输出检查

差压式液位变送器，即通过变送器测量正、负压侧取样的压力形成压力差进而转换成液位值，差压值与液位成反比。在单体调试及系统调试过程中，专业人员已经对变送器的量程使用HART 475手操器进行多次核实，双端量程一致；重新使用标准打压泵进行校验，在不同百分比（0,25%，50%，75%，100%）输出均正常。因此，变送器本身线性测量准确。

2.4 仪表管路严密性

重新使用第三方校验合格的打压泵按照管线运行压力的1.5倍进行管路压力严密性试验，15分钟之内无压力泄露现象。同时，对仪表管路使用除盐水进行排污冲洗，仪表管不存在堵塞现象。

2.5 凝汽器测量筒安装位置及测量筒正负压间距核实

三套测量筒统一安装在凝汽器垂直面上，三套测量筒与凝汽器本体的三个上部接口及三套测量筒与凝汽器本体的三个下部接口高度一致，三套测量筒与三台液位变送器正压侧仪表管连接的取样接口高度及三套测量筒与三台液位变送器负压侧仪表管连接的取样接口高度一致；测量筒与变送器取样接口连接的正负压接口间的间距为1550mm，与DCS画面设定及变送器就地设定量程一致。

2.6 变送器安装位置检查

就地三台液位变送器统一安装在同一仪表架上，仪表架安装位置远离凝汽器的水平距离超过10m且仪表架安装位置低于变送器取样点高度，变送器安装牢固，无晃动现象；仪表架安装位置远离凝结水泵基础5米以上，在凝结水泵启动、运行、停止过程中，振动对仪表架无影响；仪表架周边除凝结水泵外，无其他大型转动设备。

2.7 凝汽器系统特性分析

凝汽器属于电站内的大型设备之一，在系统运行时，尤其是汽轮机正式运转时，凝汽器本体会带动测量筒有轻微的振动，加之系统正常运行时凝汽器内部会处于负压（0～-1bar之间）状态，导致正压侧仪表管内的水柱会产生波动并在负压的作用下里吸，正压侧仪表管内的水柱降低（水柱高度理应保持满管的状态基本不变），取样管径较细时吸入一定的水份对正压侧的压力影响较大（详见下文3.2解释），而负压侧因取样点靠近凝汽器的低端，一直会处于满管的状态且随着凝汽器内水位的高度变化而变化，因此测量筒轻微的振动及负压作用下对其影响不大。另外，采用差压式液位变送器其自身差压量程较小，系统运行时，鉴于凝汽器内部为负压，当管接头处存在轻微泄露时不便于察觉，轻微的泄露会对压差产生很大的影响。结合此特性分析，可以断定本身仪表的选用可能不是很合理。其次，设计的仪表管路安装方式存在不妥。

3 解决方案

结合以上2.7的分析，主要解决方案有两种：

1） 将差压式液位变送器更换为导波雷达液位计，对应的安装位置及安装方式需要重新设计。鉴于更换为导波雷达液位计则需要重新采购，且采购费用较高，采购周期较长。此外，需要重新与主机厂家（GE）协商在凝汽器本体上开孔事宜。因此采取此种措施不利于工期及成本。

2） 根据差压液位变送器的测量原理，其主要功能是通过正、负压侧形成的差压值来计算对应的液位值。我们电站中提到的压力值（单位bar）其实是指我们物理学中的压强，根据液体介质压强的计算公式：P=ρgh

其中，ρ代表液体的密度

g代表重力加速度，通常为9.8N/kg

h代表水柱的高度。

可以看出单侧管（正压或负压）压强的大小与取样管径的粗细无关，而是与取样管内水柱的高度有关。因此，在正压侧取样点高度一定的情况下，可以通过改进取样管管径尽可能保证在测量筒轻微振动及负压作用下正压侧仪表管内的水柱高度基本不变，即保证正压侧压力不变。

经过对现场现状的检查，决定在测量筒的差压变送器正压侧取样点（一次门后）处增加一高度为20cm，不锈钢大管径（4〞左右）的补水装置（类似冷凝罐）。

制作方式：

1）选用现场剩余的大管径施工材料，最终选定4〞不锈钢管。

2）将不锈钢管切割成长度为20cm长的短管，双端切割平齐光滑，圆柱状短管侧面靠近顶部1.5cm处开直径为1〞圆孔。

3）切割直径与圆柱状短管直径一致的不锈钢圆片，安装在圆柱状短管顶部的圆片靠近边缘1cm出开直径为12.9mm的圆孔，安装在圆柱状短管底部的圆片中央开直径为12.9mm的圆孔。

4）使用氩弧焊将圆片分别焊接到圆柱状短管的两端，焊接规范。

5）将焊接好的补水装置安装至正压侧取样点（一次门后）处，并完成从闭式水来水--补水管路与补水装置的连接。注意：在每路闭式水来水--补水管路处增加一手动隔离门，确保正压侧水柱出现下降时可快速完成补水操作，且在不使用时将阀门手柄移除，防止机组运行过程中出现误操作。

本次共计制作补水装置三套，完成相关制作及管路改造共计耗时两天，节省了时间及相关成本。自管路改造完成后，系统运行过程中DCS液位显示比较稳定，自此凝汽器三台差压式液位变送器DCS画面偏差大导致的凝泵跳机问题得以成功解决。

4 参考文献

1. 武新. 凝汽器水位测量失真原因分析及处理[J]. 陕西电力, 2007(12):63-65.

2. 胡国群. 300MW机组凝汽器水位测量探讨[J]. 大科技·科技天地, 2011, 000(008):171.

3. 刘中流. 凝汽器水位测量的改进及新方法[J]. 城市建设理论研究, 2014, 000(013):11292-11296.

4. 吴懋绩. 差压变送器测量凝汽器水位的改进[J]. 四川电力技术, 1997, 020(005):35-36.

5. 马宁, 马路雯, 张乐堂. 差压式液位计测量误差的解决方法[J]. 河北化工, 2006.

作者简介

张建华 专科，助理工程师，现任山东电力建设第三工程有限公司项目部热控专业主管，主要从事热控专业的技术管理工作

张坤 专科，现任山东电力建设第三工程有限公司项目部热控专业技术员，主要从事热控专业的技术工作

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