运行分析丨启动锅炉运行中给水泵跳闸的原因分析及处理

 2017-03-09 

一、 事情经过介绍

        某日夜班启动锅炉启动后除氧器水位下降至300MM左右，联系化学对除氧器进行补水，补水过程中发现给水泵跳闸，运行人员发现给水泵跳闸后，立马手动开启给水泵（泵可开启），这对启动锅炉的正常运行构成了严重威胁。

二、 燃机二期启动锅炉简介

(1) 启动锅炉简介

       锅炉形式为双锅筒纵置式D型结构，并采用了密封性能可靠、炉膛承压能力高的全膜式水冷壁结构方式。炉膛前墙膜式水冷壁上布置了水平燃烧器，炉膛出口处布置了水平式过热器（采用与烟气逆流布置），而后是对流管束，烟气为“之字型”横向冲刷对流管束。最后经过省煤器由烟囱排出。本锅炉微正压通风方式。

        启动锅炉汽水系统图如图所示：

(2) 启动锅炉除氧器系统简介

       除氧器是给上锅筒补水的除氧水储存容器，其不仅承担给除氧器补水的容器工具作用，也是除氧水品质保障的储藏工具。除氧器内的水通过三只给水泵可以分别给#1，#2启动锅炉供水，给水泵根据水位压差变送器测量值和设定值（5mm），PID运算调节给水阀开度的变化量。水位测量值略小于设定值（5mm），给水调节阀每秒开大开度的变化量；水位测量值略大于设定值（5mm），给水调节阀每秒关小开度的变化量。在实际运行当中，运行人员会通过手动调节给水泵的频率以及阀门的开度来控制流量和压差。除氧器的水位补水在运行之前需要补至一定水位。除氧器水位设定值如表一所示：

三、 启动锅炉给水泵跳闸现象

        现象一：本班运行人员发现给水泵跳闸情况出现次数较多，不属于偶然现象。在一次开启除氧水补水阀时，发现水位有突降现象，如图所示

        从图中可以看出，打开除氧器补水阀，水位从500mm左右突降至250mm多，突降范围近250mm。在2s时间过后，除氧器水位恢复500mm左右，并可补水至正常水位。

        现象二：水位的突降导致联锁反应，当除氧器中水位低于一定值时，导致给水泵跳闸，调出历史曲线，观察给水泵电流和水位变化曲线，如图所示

        现象三：位在启动锅炉的运行当中，需要消耗大量的高品质水，故在运行中，需多次开启补水阀进行除氧器补水，而在这过程中，存在二次跳泵的情况，如图

四、 原因分析及方法

造成启动锅炉运行中给水泵跳泵的原因：

        除氧器是装高品质水的容器，其大小决定了水位的高度，其高点可达两米至高，除氧器的补水阀布置在低点，而管道进水布置在除氧器的高点，补水阀与管道如图所示。

        从图中可以看出，除氧器的补水管道从最高点2米多垂直向内补水，在补水过程当中，当水位只有0.5米左右开始补水时，大流量的水从管道中近1.5米的高度落入水中，会产生强烈的水面冲击，瞬时会将水位“砸”低，待补水连续，水位激荡消失，水位恢复正常。而就在这个短短的时间内，“砸”低的水位引起给水泵跳闸联锁反应。这种补水存在不确定性，并不是每一次补水时都会造成给水泵跳闸，准确来说要造成液位变送器的水位瞬时变化才能引起跳闸。就地观察水位变化，发现瞬时水位有变化。

        除氧器内水温较高，化学补水来的水温较低，当冷水遇见高温水时，热胀冷缩会导致水收缩，也会一定程度导致水位下降。

寻找解决问题的方法： 

        当下运行班组对这不正常的现象进行非常规的处理，在水位降低至800mm即开始补水，此类保守的补水方法补水次数多，补水量小，未能真正解决问题。故而需寻求其他方法进行根治，可采用三种方法进行解决：

        1.改变液位传感器的位置或者降低管道进水位置。此种方法可以根治由于水位被“砸”低而引起给水泵跳闸问题，但技改项目多而复杂，需要长时间，在目前长期机组运行的情况下无法实现，且成本投入大。故而此方法不是最佳方法，不予采用。

        2.降低化学补水来进水量，在补水过程中，化学补水出口流量降低，如此可以降低开启进水阀时的水位冲击，从而避免水位瞬时降低的虚假水位过于低。

        3.加入“延迟5s”逻辑。此方法从热控角度出发，当开启除氧器进水电动阀进行补水而造成水位瞬时降低时，将给水泵跳闸联锁逻辑修改为水位降低延迟5s跳闸，此方法非常巧妙且有效，解决了次问题。在加入此逻辑后，改变了由于水位瞬时下降而造成给水泵跳闸的情况。如图所示

        如图所示，改变了跳闸逻辑后，给水泵正常运行，且在补水时水位剧烈波动的情况下不会跳闸。

防范措施：

        1.加强监盘,注意各参数的异常情况，注意参数前后对比，对一些异常参数要有敏感度。

        2.启动锅炉在运行过程中，要注意加强盘前监视和现场检查，对于新的设备要有改进优化的意识。进行班员培训，让大家知道补水跳闸逻辑，并且在今后的监盘中要特别留意补水过程的瞬时变化及给水泵的变化。

        3.关于启动锅炉设备建议：要优化设备程控逻辑，对于水位程控要做到自动化标准，目前运行以手动调节水位为主，自动无法长时间跟踪设定值，要根据水位压差变送器测量值和设定值，PID运算调节给水阀开度的变化量。水位测量值略小于设定值，给水调节阀每秒开大开度的变化量；水位测量值略大于设定值，给水调节阀每秒关小开度的变化量。由于锅筒储量较小，自动调节客观存在难度，需将程控优化，找到适中的水位偏差值，提高程控响应速度。

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        本文作者：杨龙华，华电半山燃机班长，工程师。