汽液兩相流液位自調節裝置在電力行業的應用

      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、氣動液位調節閥使用壽命短、檢修維護工作量大的情況，介紹汽液兩相流液位自調節裝置的原理及其特點。實踐表明，該汽液兩相流液位自調節裝置使用壽命長，免維護，運行穩定，可靠性高，提高了機組的熱經濟性能，適合在電力行業高低加、連排擴容器、軸封加熱器等需要液位自調節的技改項目中推廣應用。
      高低壓加熱器是火力發電機組給水加熱系統中不可缺少的重要組成部分它是利用汽輪機中已經作過功的蒸汽來逐級加熱給水以提高機組的熱經濟性能對電廠給水加熱系統加熱器在正常工作時要求殼側水位維持在一定范圍內水位過高或過低不僅降低機組的熱經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研指出了傳統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節裝置的使用效果在系統設計裝置選型等方面提出了合理化建議
1、傳統液位調節裝置缺陷
      (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常發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影響機組的經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生汽輪機葉片損壞的惡性事故，傳統的電動氣動水位調節閥有復雜的電氣動元件和傳動部件由于頻繁動作容易發生故障導致系統長期低`無水位運行或發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節裝置與傳統液位調節裝置比較.
表1性能比較
表2成本比較
2、汽液兩相流液位自調節裝置的系統組成工作原理
2.1汽液兩相流液位自調節裝置的系統組
      汽液兩相流液位自調節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自動控制液位的目的下面結合圖1對自動調節水位控制器的系統組成和工作原理作詳細說明汽液兩相流液位自動調節裝置是由信號管和調節器兩大部分組成。調節器的結構見圖2,是一個沒有機械運動部件的裝置，調節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形縫隙殼體側面是信號管接口為了保證調節器故障時工業設備照常工作與調節器并聯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節設計參數與運行參數發生的偏差。
1信號管；加熱器；3.間圖；4.旁路閥；5.調節器

圖1汽液兩相流液位自調節裝置系統圖
1.漸縮段；2.殼體；3.環形縫隙；4.漸擴段；5.信號管接口

圖2調節器結構圖
2.2汽液兩相流液位自調節裝置的工作原理
      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節裝置節能效果分析
      為分析該技術的節能效果我們可通過以下發電廠的加熱器不同水位狀態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κ=3400w/m2℃水平均比熱容Cw=4.6KJ/kg℃其余各參數如圖“3所宗
一、分別計算不同水位狀態下給水出口溫度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查汽水性質圖表得出)(2)2由公式12=Ts-(Ts-t1)e-NTV：單Ts=元233數.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%考慮其它參數變化忽不計
      (1)H2查汽水性質表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.比較結果
      正常水位狀態比低無水位狀態下給水溫度提高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)節能效果分析
      單臺加熱器節能計算根據以上結果，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年節煤31151808000/(6000×4.18)“每噸煤按30000元計算年節資1242.10×300.00=37.26(萬元)每度電可節煤1242.10×1000000/100000×8000)=1.5526(克)
4、汽液兩相流液位自調節裝置的特點及應用情況
      (1)實現自動連續調節自調節能力強液位相對穩定。
      (2)產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)采用全封閉結構產品無泄漏結構和系統簡單易于現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合現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液位調節器遠遠低于國外同類型產品。
5、汽液兩相流液位自調節裝置應用情況
      采用的是浮球式水位控制器在運行過程中由于經常發生卡澀故障，設備投運率很低，高低加長期處于低無水位運行狀態影響機組的經濟運行。
      針對上述情況經過廣泛的調研認真的研究決定采用新型汽液兩相流液位自調節裝置。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節裝置運行至今一直未發生故障保證了給水加熱系統和排污系統的正常運行，提高了機組的熱經濟性能，取得了良好的效果。實踐證明氣液兩相流液位自調節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節系統安全可靠運行今年我廠決定在1#機組1、2#高加上也使用該產品。
6結論
      綜上所述，汽液兩相流液位自調節裝置完全能在電力行業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節裝置與同類傳統產品相比不僅價格較低而且投運后不產生任何人工維護費用可大力推廣使用。