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关于锅炉汽包水位监控保护安全问题及对策

2003-11-03   来源:本站原创    热度:   收藏   发表评论 0

    测孔或“合用”二次水位信号。这在国内极为普遍。“合用”二次水位信号与现代分散控制系统(DCS)的“信息共享”不能混为一谈。DCS对于信息的处理与应用,是分等级的。DCS的精髓在于“危险分散”。 “合用信号”却将“危险集中”, 不符合我国《火力发电厂设计技术规程DL5000 94》、《火力发电厂热工自动化设计技术规程DNGJ16 89》,关于“保护用的接点信号应取自专用的开关量仪表”,“强制性主燃料跳闸的检查元件和线路,应与其他控制监视系统分开”的规定。汽包满、缺水停炉保护属保安系统,水位自动调节属过程控制系统。国际上一些有权威的标准对控制与保安系统的独立性作出了明确的规定。“当前,许多国际标准均要求控制系统与保安系统分开,即保证安全保护系统的独立性。AICHE指出,在基本控制系统和安全联锁系统之间应在地理上和功能上分开;IECTC65WG10标准规定,受控设备的控制系统应与安全相关系统及减小危险的外部设施相分开和独立;ISASP84标准也指出,用于控制系统的传感器不应用于安全系统。美国核工业系统有关规定也指出,安全系统应考虑冗余,冗余系统应相互独立,并在地理上和功能上互相分开”

     从上述规程和标准可见,保安系统的独立性比过程控制系统的独立性更为重要。对于这两个三重冗余系统来说,“地理上分开”原则的含义有两层:

     (1) 系统内部的三个信号应从取样端彼此独立,即各有独立的取样点和取样装置。否则,可能因合用测孔管路堵塞或取样装置泄漏,使三重冗余系统失效。

     (2) 两系统之间的信号必须相互隔离,从取样端彼此独立。否则,同一个测孔、管路、二次信号装置、线路出现故障,将使两系统同时瘫痪。很多运行设备严重损坏事故案例证明,这是极为危险的。华能淮阴电厂的满、缺水停炉保护与仪表、自调合用同一对测孔管路,经常因后两系统排污、泄漏或维修而退出运行,曾2次引发误动停炉事故。此例应引以为戒。

     使水位表数量过少,冗余度达不到规程要求,影响了运行人员对水位监控与事故判断处理的准确性和可靠性。按照规程规定和实际需要,若能在任何情况下充分满足监视的需要,应有6个相互独立的水位表。

    很多大型锅炉的水位表数量达不到上述要求。例如秦皇岛热电厂的控制室只有一个常规的电接点水位表,和一个水位电视(就地水位表的电视画面,即水位TV),以及CRT中水位画面。正如事故报告中所述,“该炉水位计配置不尽合理,就地水位表量程±200mm,电接点水位表量程±300mm,CRT水位计±400mm,而保护定值是+300mm,-384mm,在非常情况下,缺乏充分监视和比较分析手段” 。如果水位在+ 200mm~300mm,-200mm~300mm时,只有一个常规的电接点水位表和CRT水位计可监视水位;如果水位在+ 300mm~+400mm,-300mm~-400m时,只有靠CRT水位计监视水位。如此配置,在水位事故状态下完全不能满足运行人员的监视需求。在事故情况下没有参比的常规水位表,若要求运行人员正确翻页寻找CRT水位画面,而正确判断处理水位事故,已超出了人员应有的能力。从人机安全工程学原理分析,这种方式十分危险,是因为“有关数据表明,面对危险情况需在60秒内作出正确响应,而运行人员通常在99.9%时间作出错误反应”[注4]。因此,必须增加常规水位表的冗余度,保证让运行人员能随时醒目地看到至少两个可靠的常规水位表。

    6、 汽包水位系列技术改造的目标与要求

     完善的控制保安系统应具有如下功能:全工况水位自顶调节,水位高低2值工况保护联锁,水位高低1、2、3值热工信号报警,满缺水停炉保护。

     具备完善的水位监视系统:至少有2个就地水位表;控制室内至少有2个独立的可靠的主要水位表(量程应大于满、缺水停炉定值),1个独立的大量程全工况远传满水水位表,就地水位表的工业电视,DCS中的CRT水位。如采用电接点水位计为主要水位表,在控制室仪表电源失去时应能继续工作30分钟。

     提高控制保安系统的可靠性:

     满缺水停炉保护信号应是“3取2”冗余逻辑;水位自调信号应是“3取中”冗余逻辑;水位工况保护联锁及热工信号报警视具体条件采用冗余设置。

     提高主要水位表和保护定值系统的测量精度。

     7、华能淮阴电厂汽包水位系列技术改造的关键技术措施

     系列技术改造的核心任务是,解决满缺水停炉保护可靠性问题,解决由于电接点水位计测量负误差而引起的高水位运行问题。为此,必须解决独立水位信号不足、测量精度低及稳定性差的问题。那么,在汽包封头增加水位测孔和研制测量准确、性能可靠、带有开关量的仪表,是完成上述任务的技术关键。

     在汽包封头增加水位测孔。

     研究出“汽包与测量装置之间多测孔接管(简称多测孔接管)”最新技术(专利号ZL 97 2 07095.8)。这是一种免开孔增孔技术,可将一对测孔改造为多对测孔。对于大多数在役汽包,利用多测孔接管,可在封头上增加2~4对独立测孔。

     这项技术已在江苏华能淮阴电厂和河北马头电厂获得成功。前者为哈锅670t/h锅炉,后者为东锅670t/h锅炉。在一台汽包封头上,仅用8天就制作安装了2对多测孔接管,增加4对(8个)内径为Φ20的独立测孔。测孔独立性试验和长期的安全运行证明,所增的测孔具有良好的取样独立性。这些测孔取样管截面符合测量技术要求,如同开在封头上一样,可避开汽水流的干扰。

     研制高精度高可靠性电接点水位取样测量筒

     差压式水位计的问题在于平衡容器的取样不准、不稳定,需要准确的温度补偿。单、双室平衡容器的正压侧取样动态慢,往往在较长一段时间内没有差压输出或取样误差很大,使仪表失去作用。带温度补偿的单室平衡容器的补偿误差较大,且不稳定。双室平衡容器在系统正常时,尽管取样误差很小,但输出差压经变送器变换后,同样需经过压力温度非线性补偿校正,才能正确显示水位。校正环节的本身就有误