二期高加水位保护和测量系统设计改进方案

陈　晓

（秦皇岛发电有限责任公司自控部， 河北　秦皇岛　066000）

引言

秦皇岛发电有限公司二期高加系统设计有四个液位开关（低一值、高一值、高二值、高三值）和一个差压水位变送器，液位开关带高加系统联锁保护，差压水位变送器带自动调节。高加保护是汽轮机重要的局部保护。

1　目前二期高加系统水位保护和测量设计

1.1　二期高加系统水位保护设计

二期三台高加系统分别设计有四个液位开关（低一值、高一值、高二值、高三值）。高加水位低一值报警；高加水位高一值报警，联开高加危急疏水调整门；高加水位高二值报警，联开高加危急疏水调整门，联开高加危急疏水调整门前电动门，联锁投入，联开高加危急疏扩减温水门；高加水位高三值报警；高加解列条件为任一高加高一值或高二值与上高三值。

二期高加系统四个液位开关安装在高加罐体旁，四个液位开关共用一根取样管。高加液位开关以高加加热器壳体中心线为零点。

1.2　二期高加系统水位测量设计

二期三台高加系统分别设计有一个差压水位变送器。用于DCS画面液位监视和高加水位自动调节。

二期高加液位变送器以加热器底部为零点。

2　二期高加系统水位保护和测量存在问题

1）二期三台高加的高一值、高二值、高三值液位开关信号在同一块板卡上。高一值、高二值液位开关信号在同一接线端子板上。保护可靠性低，存在拒动风险。

2）二期高加液位罐距离高加加热器距离近，液位罐长期处于高温状态下，液位开关信号线触点与压线鼻处氧化严重。造成节点不动作，保护拒动[1]。

3）差压水位变送器在拆校后，汽侧存水基本排空，只有在高加系统投运后，汽侧凝结满水后，运行人员才可正常监视高加水位。

4）高加差压变送器的安装方式存在较多接口处，运行中由变送器安装问题导致出现漏点将直接影响水位信号的测量，进而干扰水位自动。

5）二期高加液位变送器与就地磁翻板液位计存在偏差，并且高加液位开关与液位变送器和就地液位计零点不一致（如图1所示）。对运行人员监测和判断造成一定影响，同时也不方便热工人员对定值进行管理。以3号机1号机为例：当差压液位变送器测量为287 mm时，对应水位高三值。

图1　高加水位测量示意图（单位：mm）

3　二期高加系统水位保护和测量优化方案

3.1　方案1

就地设备保持不变，将二期高加系统液位开关的高一值、高二值、高三值分别布置在不同板卡上，实现保护测点分散布置。同时增加高三值水位变送器的信号判断，修改逻辑，或上液位开关高三值，消除高三值液位信号单一判断。

该方案可提高保护可靠性。虽然实现液位开关信号在DCS板卡上的独立，但仍然不符合设计规程的要求。由于液位开关和差压变送器测量原理不同，还会造成开关和变送器信号判断值不一致。

3.2　方案2

重新安装液位开关，水位高二值液位开关不变，低一值和高一值液位开关定值更改为高三值，分别布置在不同板卡上，三取二作为水位保护。使用差压液位变送器信号带水位高一值和低一值报警及自动调节。

该方案符合设计规程要求，保存现有设备安装，改造工作量不大，但仍未解决上文第2部分中3）～5）存在的问题。

3.3　方案3

以目前高加加热器系统条件及环境要求，可将差压变送器和液位开关更换为三台E+H导波雷达液位计。

3.3.1　导波雷达液位计安装方式

更换后设备安装方式取样位置、方式均不变，更换相应汽水侧一次门，然后由热工专业在一次门后加装测量筒及E+H导波雷达液位计。

3.3.2　该设计方案的可行性

导波雷达液位计信号进入DCS系统MCS3控制器三个不同的AI卡，模拟量信号三取中作为液位自动调节信号；模拟量通过判断液位低一值、高一值、高二值、高三值信号。在MCS3控制器内增加两个DO板卡和端子板，将MCS3控制器内高三值信号分散至不同的板卡输出DO信号至SCS4控制器，输入至SCS4控制三个不同的DI板上，三个信号进行三取二作为高加解列条件。高加水位高二值可在MCS3控制器内三取二后输出一路DO信号至SCS4控制，用于相关设备的联锁条件。光字报警可从MCS3控制器输出信号至热工信号柜。

该方案虽然消除了目前高加系统存在的问题，但是不符合《火力发电厂热工检测及仪表设计规程》的要求。

3.4　方案4

重新安装液位开关，保留水位高二值液位开关。水位低一值、高一值液位开关定值全部更改为高三值，其中一个液位开关作为现场备用开关。差压液位变送器换型为导波雷达液位计。并新增加一个导波雷达液位计，如图2所示。

3.4.1　使用导波雷达液位计优势

1）液位测点高选后，消除单一测点故障对自动调节水位的影响。

2）高加系统汽、水侧投运即可正常显示高加水位。

3）消除多个接口而造成水位信号测量不准，影响自动调节。

4）导波雷达液位计以加热器底部为零点，与就地磁翻板液位计对应，保护定值基准也以热器底部为零点，方便运行人员监视。

3.4.2　该设计方案的可行性

图2　重新安装液位开关和液位计示意图（单位：mm）

1）从设备安装角度考虑，就地高加加热器汽、水侧一次门共有4个，一个用于就地磁翻板液位计，两个安装导波雷达液位计，一个给液位开关。

2）从DCS系统通道角度考虑：导波雷达液位计信号进入DCS系统MCS3控制器两个不同的AI卡，模拟量高选作为液位自动调节信号；模拟量高选后通过判断液位低一值、高一值、高三值信号。将MCS3控制器内高三值信号输出DO信号至SCS4控制器，输入至SCS4控制的DI板上，该信号与从就地过来两个的高三值信号进行三取二作为高加解列条件。高加水位高二值直接至SCS4控制器，用于相关设备的联锁条件。光字报警可从MCS3控制器输出信号至热工信号柜。

3）从设备可靠性角度考虑：目前导波雷达液位计在4号机热网加热器已投运三年，设备运行状态稳定；水位测量正常；保护联锁定值动作正确。

该方案符合设计规程要求，提高了保护的可靠性，并解决了上文第2部分中3）～5）存在的问题。还可以通过更换耐高温液位开关予以解决2.（2）存在的问题。

4　结语

方案4消除单一测点故障对自动调节水位的影响；通过信号独立，降低保护误动的风险；通过设备的改造换型提高保护可靠性，降低保护拒动风险。并且满足设计规定和相关规程的要求。鉴于高低加水位保护的重要性，建议根据目前现场的设备情况按照方案4进行完善。

[1]国家能源局.防止电力生产事故的二十五项重点要求[Z].2014：33-34.