汽包鍋爐汽包是蒸發(fā)受熱面與過熱受熱面的分界面，汽包水位是鍋爐汽水流量是否平衡的標(biāo)志。水位高于正常運(yùn)行水位的上限為滿水，低于下限為缺水。大容量電站鍋爐汽包容積相對(duì)較小（計(jì)算表明一臺(tái)600MW機(jī)組的汽包上下水位間的容積等于8.4s與額定蒸發(fā)量的乘積），在高加故障跳停、鍋爐出力或負(fù)荷突變以致汽壓驟變時(shí)，給水自動(dòng)控制裝置的性能難，以滿足維持水位的基本功能，汽包水位便發(fā)生大幅度波動(dòng)。汽包鍋爐嚴(yán)重滿水使汽溫急劇下降，危及汽輪機(jī)安全；嚴(yán)重缺水時(shí)水冷壁得不到應(yīng)有的冷卻，膨脹不暢導(dǎo)致水冷壁變形甚至過熱爆管，特別是亞臨界參數(shù)汽包爐蒸發(fā)受熱面的循環(huán)倍率一般只有3~4，水冷壁管出口處介質(zhì)含汽量相當(dāng)高，在異常工況下有發(fā)生第二類傳熱惡化的危險(xiǎn)。水冷壁大面積損壞、汽輪機(jī)燒瓦、振動(dòng)常常是缺滿水事故處理不當(dāng)擴(kuò)大化的結(jié)果。當(dāng)前存在以下隱患：

　　一、汽包水位測量問題

　　現(xiàn)在電廠普遍使用的汽包水位測量裝置有就地水位計(jì)（包括玻璃、云母、牛眼水位計(jì)及其電視遠(yuǎn)傳系統(tǒng)）、電極式水位計(jì)和差壓水位計(jì)。就地水位計(jì)的顯示原理決定其難以參與自動(dòng)控制及熱工保護(hù)，而且因水位計(jì)中水柱溫度常低于汽包內(nèi)飽和溫度，所以其顯示的水位要低于汽包內(nèi)實(shí)際重力水位，其差值與壓力、環(huán)境溫度、保溫質(zhì)量、液位高度有關(guān)。對(duì)高中壓鍋爐正常水位時(shí)其差值約為25~75mm，對(duì)超高壓、亞臨界參數(shù)鍋爐其差值可達(dá)125~175mm如不考慮此因素將使運(yùn)行水位不必要的偏高，容易導(dǎo)致滿水；對(duì)此一些鍋爐在安裝時(shí)就考慮了此差值并將‘0’位放低，以方便運(yùn)行控制。但是，要注意冷態(tài)時(shí)并不存在此差值，所以冷態(tài)核對(duì)水位時(shí)，需扣除此項(xiàng)修正；同時(shí)要注意安裝時(shí)水位計(jì)水連通管的走向及傾斜方向，以免造成假水位。

　　電極式水位計(jì)不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)測量，因而不能用于自動(dòng)調(diào)節(jié)。此外簡體內(nèi)介質(zhì)溫度低于飽和溫度的情況與上述就地水位計(jì)一樣，也存在偏差，而且目前各電廠對(duì)筒體的保溫情況不完全一樣，不實(shí)地測定難以明確差值。

　　差壓式水位計(jì)可用于自動(dòng)調(diào)節(jié)與熱工保護(hù)。汽側(cè)冷凝罐內(nèi)的水位提供汽包壓力之外的恒定正壓，水側(cè)壓力顯示汽包壓力加上與水位有關(guān)的重力壓頭，汽包水位愈低二者壓差愈大。此型水位裝置存在以下測量問題：①在鍋爐啟動(dòng)及水位表管沖洗后冷凝罐的水位一時(shí)難以迅速建立，便影響水位讀數(shù)。②上述恒定正壓除非有保溫套的修正，一般均需根據(jù)事前設(shè)定的環(huán)境溫度確定，一旦管內(nèi)溫度比原設(shè)定值高，則水位指示虛高。③差壓變送系統(tǒng)有許多中間環(huán)節(jié)易發(fā)生故障。因此，由于汽包水位對(duì)鍋爐安全的重要性，一般實(shí)行三取中的邏輯，并要求在正常水位附近與就地水位定期核對(duì)，以確保其值可靠。當(dāng)然三取中是建立在上述汽側(cè)正壓管熱穩(wěn)定的基礎(chǔ)上的，且三者必須相互獨(dú)立；與就地水位計(jì)核對(duì)也要考慮上述偏差。除上述測量問題外，由于鍋爐寬度方向熱負(fù)荷偏差，汽包長度方向的重力水位并不相同，因此在實(shí)行三取中的邏輯時(shí)，三者之間的偏差必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控報(bào)警（報(bào)警值可取30mm），以便判斷處理。

　　二、關(guān)于保護(hù)定值問題

　　為防止鍋爐缺滿水事故導(dǎo)致設(shè)備損壞，最可靠的措施是水位超限時(shí)鍋爐迅速停用，主要指低水位時(shí)切斷鍋爐燃料供應(yīng)。目前，配備低水位保護(hù)裝置的要求已列入國標(biāo)（見GB/T16507—1996《固定式鍋爐建造規(guī)程》第8.12.1條）ASME鍋爐壓力容器規(guī)范1998 年版也已經(jīng)明確?，F(xiàn)在的問題是保護(hù)定值是否正確，是否合理的設(shè)置延時(shí)，以及保護(hù)裝置能否按要求動(dòng)作等。汽包水位保護(hù)動(dòng)作值的確定首先應(yīng)保證此種缺滿水情況下設(shè)備免遭損壞，其次必須在測量范圍之內(nèi)并有一定裕度。其值與鍋內(nèi)分離裝置的布置、下降管管徑、水速等有關(guān)，所以應(yīng)執(zhí)行制造廠規(guī)定。B&W公司提出的《火電機(jī)組控制系統(tǒng)儀表與控制裝置聯(lián)鎖導(dǎo)則》有以下相關(guān)內(nèi)容：①水位表（包括記錄儀）的測量范圍是正常水位上下318mm②跳爐的低水位值與汽包內(nèi)徑有關(guān)，內(nèi)徑為1524mm/1676mm/1828mm的汽包，動(dòng)作值分別為-178mm/203mm/229mm；③通常情況下跳爐值為汽包可見水位低限上12.7mm，只有在就地水位計(jì)外還有二臺(tái)相互獨(dú)立的水位計(jì)時(shí)才按上述規(guī)定執(zhí)行。國內(nèi)一些電廠低水位保護(hù)動(dòng)作值大致在-250~280mm/，過高的定值應(yīng)核實(shí)（包括水位表的測量范圍與制造的規(guī)定）。上面已經(jīng)說明無論就地水位計(jì)還是差壓水位計(jì)從原理上分析都存在測量偏差，此偏差難以通過二次儀表校驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，所以必須推行冷態(tài)實(shí)際傳動(dòng)試驗(yàn)。

　　鍋爐汽包水位高、低保護(hù)應(yīng)采用獨(dú)立測量的三取二的邏輯判斷方式。此外，一些控制循環(huán)鍋爐設(shè)置爐水循環(huán)泵差壓低保護(hù)，有一定理由認(rèn)為它能保證水冷壁冷卻，但在個(gè)別循環(huán)泵跳時(shí)只要降低鍋爐出力仍可維持安全的循環(huán)倍率，因此從某種意義上講它不完全是低水位保護(hù)。國內(nèi)一些引進(jìn)此類設(shè)備的電廠除有低差壓保護(hù)外，也設(shè)低水位保護(hù)。此外，ASME鍋爐壓力容器規(guī)范第七卷C2.320規(guī)定：在第一臺(tái)循環(huán)泵投入運(yùn)行和燃燒器點(diǎn)火之前，應(yīng)當(dāng)用使循環(huán)泵電氣開關(guān)跳閘的方法來檢查為防止循環(huán)泵差壓低保護(hù)動(dòng)作系統(tǒng)和器件是否可靠。對(duì)此規(guī)定應(yīng)予考慮。

　　三、水位控制問題

　　鍋爐汽包水位控制對(duì)鍋爐安全至關(guān)重要，從點(diǎn)火到停爐必須全程實(shí)行自動(dòng)控制與保護(hù)，除前述測量問題外，還有自動(dòng)控制調(diào)節(jié)品質(zhì)問題，主要是指“三沖量水位調(diào)節(jié)”在帶負(fù)荷前只能實(shí)現(xiàn)“單沖量調(diào)節(jié)”，而且不能適應(yīng)壓力變化對(duì)調(diào)節(jié)品質(zhì)的干擾。因此必須研究異常工況下的運(yùn)行方式，包括機(jī)爐協(xié)調(diào)控制方式，以減少水位波動(dòng)。

　　四、關(guān)于滿水保護(hù)問題

　　前已提到，在運(yùn)行中按“大火規(guī)”條文說明，開啟鍋爐放水，可能會(huì)造成擴(kuò)容器超壓。宜按ASME鍋爐壓力容器規(guī)范第七卷的要求，考慮B&W公司導(dǎo)則提出的高水位時(shí)報(bào)警—跳爐跳機(jī)—停給水泵的處理方式。

　　綜上所述，防止汽包鍋爐缺滿水事故，涉及設(shè)計(jì)、安裝，鍋爐與熱工專業(yè)；涉及保溫工藝與校驗(yàn)方法，也涉及一些規(guī)程的修改。《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》。