汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置在電力行業(yè)的應用

      針對原浮球式水位控制裝置容易卡塞、投用率低、可靠性較差以及電動、氣動液位調(diào)節(jié)閥使用壽命短、檢修維護工作量大的情況，介紹汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置的原理及其特點。實踐表明，該汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置使用壽命長，免維護，運行穩(wěn)定，可靠性高，提高了機組的熱經(jīng)濟性能，適合在電力行業(yè)高低加、連排擴容器、軸封加熱器等需要液位自調(diào)節(jié)的技改項目中推廣應用。
      高低壓加熱器是火力發(fā)電機組給水加熱系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分它是利用汽輪機中已經(jīng)作過功的蒸汽來逐級加熱給水以提高機組的熱經(jīng)濟性能對電廠給水加熱系統(tǒng)加熱器在正常工作時要求殼側(cè)水位維持在一定范圍內(nèi)水位過高或過低不僅降低機組的熱經(jīng)濟性而且會危及主機的安全運行如水位過高將造成汽輪機進水而引起葉片斷裂大軸彎曲加熱器爆破等重大事故，水位過低甚至無水位運行造成大量蒸氣從加熱器內(nèi)逸出潛熱沒有充分利用’加熱器傳熱效果嚴重惡化，給水溫度下降，使機組煤耗增加。所以，保證加熱器的水位穩(wěn)定是非常重要的。
      通過對多個電廠高低加連排擴容器軸封加熱器水位控制裝置運行和換型改造情況的調(diào)研指出了傳統(tǒng)液位控制裝置存在的問題和原因簡述汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置的使用效果在系統(tǒng)設計裝置選型等方面提出了合理化建議
1、傳統(tǒng)液位調(diào)節(jié)裝置缺陷
      (1)浮球式水位控制器機械傳動部件較多在運行中易磨損腐蝕而經(jīng)常發(fā)生卡澀故障使設備投用率降低加熱器大部分時間處于無水位運行狀態(tài)影響機組的經(jīng)濟運行更嚴重的是可能會由于卡澀導致疏水不暢造成滿水而發(fā)生汽輪機葉片損壞的惡性事故，傳統(tǒng)的電動氣動水位調(diào)節(jié)閥有復雜的電氣動元件和傳動部件由于頻繁動作容易發(fā)生故障導致系統(tǒng)長期低`無水位運行或發(fā)生更嚴重的滿水事故。同時，由于設備故障率高，檢修維護量大，也增加了機組運行成本汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置與傳統(tǒng)液位調(diào)節(jié)裝置比較.
表1性能比較
表2成本比較
2、汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置的系統(tǒng)組成工作原理
2.1汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置的系統(tǒng)組
      汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置是基于汽液兩相流動自身的流體力學特性對輸出流體流量進行控制實現(xiàn)自動控制液位的目的下面結(jié)合圖1對自動調(diào)節(jié)水位控制器的系統(tǒng)組成和工作原理作詳細說明汽液兩相流液位自動調(diào)節(jié)裝置是由信號管和調(diào)節(jié)器兩大部分組成。調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)見圖2,是一個沒有機械運動部件的裝置，調(diào)節(jié)器由殼體和閥芯兩部分組成閥芯由漸縮漸擴兩段組成在其漸縮漸擴兩段之間有一小環(huán)形縫隙殼體側(cè)面是信號管接口為了保證調(diào)節(jié)器故障時工業(yè)設備照常工作與調(diào)節(jié)器并聯(lián)安裝了一個旁路旁路上配置一連通閥該旁路的另一用途是用于調(diào)節(jié)設計參數(shù)與運行參數(shù)發(fā)生的偏差。
1信號管；加熱器；3.間圖；4.旁路閥；5.調(diào)節(jié)器

圖1汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置系統(tǒng)圖
1.漸縮段；2.殼體；3.環(huán)形縫隙；4.漸擴段；5.信號管接口

圖2調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)圖
2.2汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置的工作原理
      疏水由閥體入口進入閥腔相變管(信號管)根據(jù)液位高低采集汽相液相信號直接進入閥腔與疏水混合后流經(jīng)特定設計的喉部當液位上升時汽相信號減少因而疏水流量增加.當液位下降時汽相信號增加減少喉部有效通流面積疏水流量降低達到有效阻礙疏水的目的。
3汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置節(jié)能效果分析
      為分析該技術的節(jié)能效果我們可通過以下發(fā)電廠的加熱器不同水位狀態(tài)進行理論計算和比較以N100-90/535G凝汽器為例傳熱面積F=350M?傳熱系數(shù)κ=3400w/m2℃水平均比熱容Cw=4.6KJ/kg℃其余各參數(shù)如圖“3所宗
一、分別計算不同水位狀態(tài)下給水出口溫度2=疏水出口焓H2=?
1.正常水位狀況
      (1)H2=10084KJkg(按蒸汽壓力Ps=3.00MDg查汽水性質(zhì)圖表得出)(2)2由公式12=Ts-(Ts-t1)e-NTV：單Ts=元233數(shù).84℃→蒸汽飽合溫度(查表)=2.3886t2=233.84-(233.84-198.7)e-2.3886=230.54(℃),,低無水位狀況此時疏水管內(nèi)為嚴重的汽液兩相流狀況若流失蒸汽比例假設-10%考慮其它參數(shù)變化忽不計
      (1)H2查汽水性質(zhì)表H2汽-2801.9KJkg(飽合蒸汽焓);H2水=10084KYkg飽合水焓、H-2=r×H2汽+(1-+)×H2=0.1×2801.9+(1-0.1)1008.4=1187.75(KJ/Kg)
      (2)t2田()=(+X(x(12=t1)X)())()得：2=[Q/×(Cw×1000)+1其中Q=D(H1-H2)×1000=6.031(3212.322-1187.75)=12.21×1000(kw)則211221×1000/108.3×4.6)+197.90=222.41(Q)
3.比較結(jié)果
      正常水位狀態(tài)比低無水位狀態(tài)下給水溫度提高zt=230.54-222.41=8.13(℃)能量損失降低Q=D(H2-H2)=6.031(1187.75-1008.4)=1081.66(KJ/s)。
(二)節(jié)能效果分析
      單臺加熱器節(jié)能計算根據(jù)以上結(jié)果，如該高加每年按8000小時運行計算，加熱器正常水位運行比低無水位運行可減少能量損1081.66×8000×3600折算為標準煤=1242.10(噸6000Kar/Kg年節(jié)煤31151808000/(6000×4.18)“每噸煤按30000元計算年節(jié)資1242.10×300.00=37.26(萬元)每度電可節(jié)煤1242.10×1000000/100000×8000)=1.5526(克)
4、汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置的特點及應用情況
      (1)實現(xiàn)自動連續(xù)調(diào)節(jié)自調(diào)節(jié)能力強液位相對穩(wěn)定。
      (2)產(chǎn)品無任何運動部件無機械及電氣傳動裝置設計原理先進，可靠性好，不受外界干擾，抗干擾能力強安全性能高。
      (3)采用全封閉結(jié)構(gòu)產(chǎn)品無泄漏結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)簡單易于現(xiàn)場維護和檢修滿足設備長期運行需要。
      (4)易于安裝施工改造舊有設備容易并結(jié)合現(xiàn)場實際設計閥芯采用不銹鋼制造防腐防磨性能好使用壽命長。
      (5)價格低于或接近傳統(tǒng)液位調(diào)節(jié)器遠遠低于國外同類型產(chǎn)品。
5、汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置應用情況
      采用的是浮球式水位控制器在運行過程中由于經(jīng)常發(fā)生卡澀故障，設備投運率很低，高低加長期處于低無水位運行狀態(tài)影響機組的經(jīng)濟運行。
      針對上述情況經(jīng)過廣泛的調(diào)研認真的研究決定采用新型汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置。2009年將2#機組的1、2#高加及鍋爐連排擴容器原浮球式液位控制器更換為汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置運行至今一直未發(fā)生故障保證了給水加熱系統(tǒng)和排污系統(tǒng)的正常運行，提高了機組的熱經(jīng)濟性能，取得了良好的效果。實踐證明氣液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置技術先進安全可靠性好它利用汽液兩相自平衡原理，實現(xiàn)液位自動控制。摒棄了容易腐蝕、卡澀的機械活動部件，克服了浮球式疏水器難以解決的問題保證了疏水調(diào)節(jié)系統(tǒng)安全可靠運行今年我廠決定在1#機組1、2#高加上也使用該產(chǎn)品。
6結(jié)論
      綜上所述，汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置完全能在電力行業(yè)中的各種換熱器擴容器等設備上完全良好使用且安裝方案簡單可行易于改造同時汽液兩相流疏水自調(diào)節(jié)裝置與同類傳統(tǒng)產(chǎn)品相比不僅價格較低而且投運后不產(chǎn)生任何人工維護費用可大力推廣使用。