污水流量計對鍋爐連續(xù)排污流量測量改造

摘要：采用LGPW-2型連排流量測量系統(tǒng)對鍋爐連續(xù)排污流量測量進行改造，此系統(tǒng)替代了原來的標準孔板節(jié)流裝置，并加裝來流壓力變送器，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試和一個階段的使用表明，該連排流量計測量精確、靈敏度高，能夠?qū)C組各種工況下的連排流量進行準確測量，效果顯著，提高了機組的經(jīng)濟運行指標。

電站的給水和補充水都經(jīng)過化學(xué)處理，品質(zhì)能夠達到一定要求，但仍攜帶少量雜質(zhì) ,進入鍋爐逐漸加熱后進入高溫高壓大蒸發(fā)量汽包，雜質(zhì)將越積越多，如不及時排出高雜質(zhì)的爐水，爐水中的雜質(zhì)將通過汽包內(nèi)高溫高壓飽和的蒸汽進行機械攜帶和溶解性攜帶或選擇性攜帶，大大影響了蒸汽的品質(zhì)。如果從鍋爐產(chǎn)生的蒸汽品質(zhì)較差，攜帶鹽分較多，在流經(jīng)過熱器時，會在過熱器管壁上結(jié)垢，使過熱器超溫甚至燒壞。蒸汽流過汽輪機使汽輪機通流部分結(jié)垢，造成汽輪機出力下降，軸向推力增加，嚴重將影響轉(zhuǎn)子平衡，甚至造成重大事故。

鍋爐連續(xù)排污，就是為了機組在正常運行中保證汽水的品質(zhì)，使蒸汽含鹽量不超過0.1～0.2mg/kg。為了保證汽水品質(zhì)，必須把爐水質(zhì)量控制在允許范圍內(nèi)。所以要連續(xù)不斷的從汽包排出雜質(zhì)較高的一部分爐水，使爐水含鹽量不致過高。但排污水的溫度和壓力都較高，除了引起工質(zhì)損失外，還會造成可觀的熱量損失。鍋爐運行過程中排污量DPW與鍋爐蒸發(fā)量D之比排污率p應(yīng)控制在1%～2%，在爐水品質(zhì)合格的前提下，應(yīng)**將連續(xù)排污流量調(diào)整到*小*佳狀態(tài)。鍋爐汽包的連續(xù)排污流量是火力發(fā)電廠一項重要的經(jīng)濟指標，準確測量鍋爐連續(xù)排污流量尤顯重要。本文以寶雞寶雞*二發(fā)電有限責(zé)任公司4×300MW機組的#1～#4機組連排流量測量系統(tǒng)為研究對象，對系統(tǒng)改造前后的性能進行了分析。

一、改造前的測量系統(tǒng)狀況

寶雞*二發(fā)電有限責(zé)任公司4×300MW機組的#1～#4機組連排流量測量系統(tǒng)原采用差壓標準孔板節(jié)流裝置，配一臺量程為(0～120)kPa的1151差壓變送器進行測量。

從鍋爐汽包排出的處于飽和狀態(tài)的爐水經(jīng)過排污管道、連排電動門和連排調(diào)節(jié)閥門等的節(jié)流后進入排污擴容器，管道內(nèi)的介質(zhì)是汽水兩相混合物，且流動情況復(fù)雜。原標準節(jié)流孔板只能在被測介質(zhì)是單相的工況下，由變送器測出通過孔板的水的差壓，然后將差壓信號送到分散控制系統(tǒng)中，由分散控制系統(tǒng)對差壓信號和流量進行轉(zhuǎn)換，*后以瞬時流量的形式顯示在CRT上供運行人員監(jiān)視。一旦測量的介質(zhì)中是蒸汽或汽水混合物時，測量值要么無顯示，要么波動大。該套測量裝置便無法準確測量流量，給運行人員開關(guān)排污門的大小帶來影響，排污流量不準確，為機組的經(jīng)濟運行帶來不利的影響。因此2002年9月決定采用LGPW-2型連排流量測量裝置替換原來的測量系統(tǒng)。

二、現(xiàn)連排流量測量系統(tǒng)工作原理

LGPW-2鍋爐連續(xù)排污流量測量裝置由節(jié)流件(該節(jié)流件是異型孔板)、變送器及二次顯示儀表組成。它的工作原理是當被測介質(zhì)通過節(jié)流件異型孔板時，節(jié)流件前后產(chǎn)生壓差△P，經(jīng)壓力P差壓變送器將來流壓力及差壓變換為4-20mA標準電流信號，并將信號送入二次儀表。在二次儀表中，信號經(jīng)單片微處理器處理，按照多相流量測量原理獲得被測介質(zhì)的瞬時流量和累計流量，分別顯示在二次儀表上，另外還輸出與瞬時流量相對應(yīng)的標準電流信號至分散控制系統(tǒng)供CRT顯示用。理論原理為：假設(shè)汽液兩相分別流過孔板，無相間動量交換，無相變過程，滿足絕熱條件。由此得到理想化的孔板分離流模型為：

式中G為質(zhì)量流量，A=2·a·F，△P為差壓方根的統(tǒng)計平均值，X為相質(zhì)量流量比份(Xc為蒸汽干度)，ρ為密度，腳碼c為相汽，d為液相。

繼續(xù)假設(shè)：汽液兩相以環(huán)狀流過孔板，汽相自由流動且不含液滴，液相被孔板阻滯、累積，然后以脈沖形式噴放。

孔板相分離模型可得：

式中，△Po為孔板差壓噪聲方根的幅值，θ為孔板相分離系數(shù)，主要取決于孔板的孔徑比和汽液兩相的密度比。式(3)顯示了孔板測量汽液兩相流式，差壓噪聲方根幅值的統(tǒng)計平均值正比于液相流量。換言之，干度越小，差壓噪聲越大。

將式(3)的兩邊分別除以式(2)的兩邊，可得：

式(5)、(6)即為利用孔板差壓噪聲測量汽液兩相流雙參數(shù)(例如質(zhì)量流量和干度) 的理論模型。根據(jù)上述的模型，配單異形孔板的測量儀表，把壓力變送器和差壓變送器的4～20毫安直流信號經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換再經(jīng)A/D變換成數(shù)字量，再經(jīng)數(shù)字濾波和統(tǒng)計估計可得數(shù)學(xué)模型計算所需的參數(shù)，并按壓力P由相應(yīng)子程序計算密度和熱焓，從而算出汽水兩相流的質(zhì)量流量并可遠傳至DCS顯示。同時對流量進行累積運算并顯示。

三、LGPW-2型連排流量計的改造安裝

異形孔板安裝在鍋爐30米處連排管段，截去一段加裝U形管段的來流直管段上，根據(jù)安裝要求，測點位置選在距離上游直管段1810mm，距離下游直管段1085mm處。符合“距離上游直管段>10D(D=56mm，管道內(nèi)徑)，距離下游直管段>5D”的要求。孔板的取壓管為垂直向下，圓缺孔板的弦與管道橫截面水平中心線平行安裝。其改造安裝圖如圖1所示。

圖1表示該系統(tǒng)的核心部分采是異型孔板，虛線內(nèi)表示改造部分，異型孔板安裝改造后的U形管段的來流直管段上。該孔板能夠測量在兩向流工況下的流體差壓。其節(jié)流件安裝如圖2所示。

圖2是表示流量件與差壓變送器的連接圖，節(jié)流孔板的安裝必須使節(jié)流件刀口的方向與介質(zhì)的流向相垂直，而且刀口有刃的一面背對來流方向，來流壓力變?nèi)河谡龎簜?cè)，才能保證測量的準確性。

這種方法是標準的安裝方法，信號的可傳輸測量距離更長些，讀數(shù)也更精確。信號經(jīng)電纜連接至12.6米電子間內(nèi)的顯示儀表上。顯示儀表現(xiàn)場接線完畢后，用遙控器對儀表進行初始化，設(shè)置有關(guān)特性參數(shù)，如大氣壓力、排污管道的管徑、管道材料熱膨脹系數(shù)、流量濾波系數(shù)、弓高等，二次顯示儀表就可工作。當有兩相流排污時，該系統(tǒng)可通過來流壓力、孔板差壓、汽包壓力等三個信號進行綜合測量瞬時流量并送DCS畫面顯示，同時二次顯示儀表可顯示累積流量，十分準確。

四、改造后流量系統(tǒng)的特點

1.在測量管段不全是單相介質(zhì)的情況下，大流量和小流量均能測量，且準確度較高。

2.安裝方便，該流量計的安裝比較簡單，只需要將異形孔板安裝在鍋爐30米預(yù)先在連排管段做好的U形水平管段上，按要求將孔板方向按要求調(diào)好，然后將三個信號送到二次儀表上即可，而不像原測量系統(tǒng)先將介質(zhì)由引壓管路引入變送器，再經(jīng)由計算機進行開方運算，*后顯示出來。

3.維護和使用方便，儀表安裝完畢后使用遙控器對儀表進行初始化，將所需參數(shù)輸入儀表，然后將儀表零點和滿度調(diào)好，當儀表正常工作后，運行和檢修人員不需要再對儀表進行任何操作。

4.測量系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)試完畢后，為進一步檢驗儀表的準確度和靈敏度，進行動態(tài)調(diào)試實驗，根據(jù)實驗結(jié)果閥門的開度與連排流量的瞬時值成比例關(guān)系，且連排流量的瞬時值與兩個調(diào)閥開度值吻合，符合設(shè)計要求。

五、結(jié)論

LGPW-2型流量計比原測量系統(tǒng)反應(yīng)靈敏度高，準確度較高。不再出現(xiàn)雖排污門有開度但無流量顯示，或工況一變就測量誤差大等現(xiàn)象，有效地保證了機組的連排流量的測量。經(jīng)過此次改造，證明采用LGPW-2型連排流量測量系統(tǒng)對鍋爐連續(xù)排污流量測量進行改造是成功的，它能準確的測量工況復(fù)雜的連續(xù)排污介質(zhì)的瞬時流量，為運行人員提供可靠的運行參數(shù)，為機組的經(jīng)濟運行提供了有利可靠的保證。