汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置在電力行業(yè)的應(yīng)用

      針對(duì)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(dòng)、氣動(dòng)液位調(diào)節(jié)閥使用壽命短、檢修維護(hù)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(diǎn)。實(shí)踐表明，該汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置使用壽命長(zhǎng)，免維護(hù)，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高，提高了機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性能，適合在電力行業(yè)高低加、連排擴(kuò)容器、軸封加熱器等需要液位自調(diào)節(jié)的技改項(xiàng)目中推廣應(yīng)用。
      高低壓加熱器是火力發(fā)電機(jī)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(jī)中已經(jīng)作過(guò)功的蒸汽來(lái)逐級(jí)加熱給水以提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性能對(duì)電廠給水加熱系統(tǒng)加熱器在正常工作時(shí)要求殼側(cè)水位維持在一定范圍內(nèi)水位過(guò)高或過(guò)低不僅降低機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性而且會(huì)危及主機(jī)的安全運(yùn)行如水位過(guò)高將造成汽輪機(jī)進(jìn)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(guò)低甚至無(wú)水位運(yùn)行造成大量蒸氣從加熱器內(nèi)逸出潛熱沒(méi)有充分利用’加熱器傳熱效果嚴(yán)重惡化，給水溫度下降，使機(jī)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(guò)對(duì)多個(gè)電廠高低加連排擴(kuò)容器軸封加熱器水位控制裝置運(yùn)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(wèn)題和原因簡(jiǎn)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(shè)計(jì)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(jī)械傳動(dòng)部件較多在運(yùn)行中易磨損腐蝕而經(jīng)常發(fā)生卡澀故障使設(shè)備投用率降低加熱器大部分時(shí)間處于無(wú)水位運(yùn)行狀態(tài)影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行更嚴(yán)重的是可能會(huì)由于卡澀導(dǎo)致疏水不暢造成滿水而發(fā)生汽輪機(jī)葉片損壞的惡性事故，傳統(tǒng)的電動(dòng)氣動(dòng)水位調(diào)節(jié)閥有復(fù)雜的電氣動(dòng)元件和傳動(dòng)部件由于頻繁動(dòng)作容易發(fā)生故障導(dǎo)致系統(tǒng)長(zhǎng)期低`無(wú)水位運(yùn)行或發(fā)生更嚴(yán)重的滿水事故。同時(shí)，由于設(shè)備故障率高，檢修維護(hù)量大，也增加了機(jī)組運(yùn)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(dòng)自身的流體力學(xué)特性對(duì)輸出流體流量進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制液位的目的下面結(jié)合圖1對(duì)自動(dòng)調(diào)節(jié)水位控制器的系統(tǒng)組成和工作原理作詳細(xì)說(shuō)明汽液兩相流液位自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置是由信號(hào)管和調(diào)節(jié)器兩大部分組成。調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2,是一個(gè)沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(kuò)兩段組成在其漸縮漸擴(kuò)兩段之間有一小環(huán)形縫隙殼體側(cè)面是信號(hào)管接口為了保證調(diào)節(jié)器故障時(shí)工業(yè)設(shè)備照常工作與調(diào)節(jié)器并聯(lián)安裝了一個(gè)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(shè)計(jì)參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)發(fā)生的偏差。
1信號(hào)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(kuò)段；5.信號(hào)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(jìn)入閥腔相變管(信號(hào)管)根據(jù)液位高低采集汽相液相信號(hào)直接進(jìn)入閥腔與疏水混合后流經(jīng)特定設(shè)計(jì)的喉部當(dāng)液位上升時(shí)汽相信號(hào)減少因而疏水流量增加.當(dāng)液位下降時(shí)汽相信號(hào)增加減少喉部有效通流面積疏水流量降低達(dá)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(shù)的節(jié)能效果我們可通過(guò)以下發(fā)電廠的加熱器不同水位狀態(tài)進(jìn)行理論計(jì)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(jì)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：?jiǎn)蜹s=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(wú)水位狀況此時(shí)疏水管內(nèi)為嚴(yán)重的汽液兩相流狀況若流失蒸汽比例假設(shè)-10%考慮其它參數(shù)變化忽不計(jì)
      (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(wú)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(tái)加熱器節(jié)能計(jì)算根據(jù)以上結(jié)果，如該高加每年按8000小時(shí)運(yùn)行計(jì)算，加熱器正常水位運(yùn)行比低無(wú)水位運(yùn)行可減少能量損1081.66×8000×3600折算為標(biāo)準(zhǔn)煤=1242.10(噸6000Kar/Kg年節(jié)煤31151808000/(6000×4.18)“每噸煤按30000元計(jì)算年節(jié)資1242.10×300.00=37.26(萬(wàn)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(diǎn)及應(yīng)用情況
      (1)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)調(diào)節(jié)自調(diào)節(jié)能力強(qiáng)液位相對(duì)穩(wěn)定。
      (2)產(chǎn)品無(wú)任何運(yùn)動(dòng)部件無(wú)機(jī)械及電氣傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)原理先進(jìn)，可靠性好，不受外界干擾，抗干擾能力強(qiáng)安全性能高。
      (3)采用全封閉結(jié)構(gòu)產(chǎn)品無(wú)泄漏結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)簡(jiǎn)單易于現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)和檢修滿足設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行需要。
      (4)易于安裝施工改造舊有設(shè)備容易并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)計(jì)閥芯采用不銹鋼制造防腐防磨性能好使用壽命長(zhǎng)。
      (5)價(jià)格低于或接近傳統(tǒng)液位調(diào)節(jié)器遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)外同類型產(chǎn)品。
5、汽液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置應(yīng)用情況
      采用的是浮球式水位控制器在運(yùn)行過(guò)程中由于經(jīng)常發(fā)生卡澀故障，設(shè)備投運(yùn)率很低，高低加長(zhǎng)期處于低無(wú)水位運(yùn)行狀態(tài)影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
      針對(duì)上述情況經(jīng)過(guò)廣泛的調(diào)研認(rèn)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(jī)組的1、2#高加及鍋爐連排擴(kuò)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(yùn)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(yùn)行，提高了機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性能，取得了良好的效果。實(shí)踐證明氣液兩相流液位自調(diào)節(jié)裝置技術(shù)先進(jìn)安全可靠性好它利用汽液兩相自平衡原理，實(shí)現(xiàn)液位自動(dòng)控制。摒棄了容易腐蝕、卡澀的機(jī)械活動(dòng)部件，克服了浮球式疏水器難以解決的問(wèn)題保證了疏水調(diào)節(jié)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行今年我廠決定在1#機(jī)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(kuò)容器等設(shè)備上完全良好使用且安裝方案簡(jiǎn)單可行易于改造同時(shí)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(jià)格較低而且投運(yùn)后不產(chǎn)生任何人工維護(hù)費(fèi)用可大力推廣使用。