一、現狀簡述
　　
　　大壩電廠4臺300MW機組所配鍋爐都是北京巴威公司生產的自然循環鍋爐，其額定蒸發量1025t／h，主汽壓力16．8MPa，主汽溫度540°C。汽包水位保護是鍋爐的一項主保護，設計作為BMS（鍋爐燃燒器管理系統）的MFT條件之一，是一項很重要的滅火保護條件。
　　
　　我廠zui初設計的汽包水位保護聯鎖條件及邏輯的設計原理是：汽包水位高或低I值（定值50mm）時發報警信號；水位高H值（100mm）時發信號，同時聯開事故放水門；水位放至低I值時聯關事故放水門；水位低Ⅱ值（100mm）發報警信號：水位高III值（+200mm）或低Ⅲ值（一200mm）時發報警信號，同時送信號到MFT回路，MFr動作，鍋爐滅火。
　　
　　在汽包水位測量上，我們采用了四種水位測量儀表。其一是就地牛眼水位計，伴有工業電視攝像系統將信號引入集控室的電視機，供運行人員遠方直觀監視水位。第二種水位測量計是機械差壓水位計，已安裝在機組運轉平臺12．6米，它的好處是不需用任何電源，在機組儀表控制電源失去的情況下，運行人員照樣可以監視汽包水位。第三種是電接點水位計，安裝在集控室，它的特點是測量較準確、可靠性高、維護量小。第四種就是用1151差壓變送器測量水位，再用汽包壓力等參數進行修正，它的特點是能連續測量和記錄可直接參與自動調節的水位信號，它的缺點是對變送器、儀表管、平衡容器的穩定性、嚴密性要求較高，而且要增加其它測量參數，如汽包壓力等，系統維護量大。為了提高其測量的可靠性，我們采用
　　
　　了三臺變送器及三套平衡容器，把三路信號分別送入CCS系統進行修正，然后求平均值，作為zui終參與自動調節和聯鎖的汽包水位信號。
　　
　　我廠的CCS和BMS控制系統采用的設備均是美國貝利公司的N一90及INFI一90設備，為集散控制系統，因此汽包水位的測量、修正、自動調節以及超限保護全部在N一90（1期）和INFI--90（Ⅱ期）內實現。這套系統的特點是運算速度高，通訊速度快，冗余設計，數字化處理精度高，系統可靠性高，組態方便，人機接口較簡單，易操作。
　　
　　我廠#1、#2機組分別于1990年和1991年投產：#3、#4機組分別于1997年和1998年移交生產。汽包水位保護在機組試運行及試生產初期都由于誤動次數較多而被迫解除，主要原因有：（1）測量系統誤差大，邏輯不合適：（2）保護邏輯不完整：（3）保護接口不可靠。
　　
　　二、改進方案
　　
　　1995—1997年，我們根據汽包水位自動調節系統的需要，對汽包水位測量系統進行了深入的研究。針對汽包水位測量偏差大、水位測量誤差隨機組負荷變化而變化的問題，我們對測量筒、平衡容量零位進行了校正：對1151變送器零位量程重新定標；對水位的壓力、溫度修正曲線進行了修正。通過大量而復雜的—廠作，使汽包水位電接點測量值與1151變送器測量值偏差控制在±50mm以內，zui穩日寸小±30mm,而且消除了水位偏差隨機組負荷變化而增
　　
　　人或減小的現象，使兒個水位計的偏差值固定在一定范圍內。在這方面我們主要解決了下面
　　
　　幾個重要的技術問題。
　　
　　1．對單室平衡容器蒸汽側水溫測量的處理
　　
　　由于單室平衡容器的結構特點，它的水溫按垂直高度是梯度分布。我廠測量筒溫度分布—般是底部50℃左右，筒子上部110℃左右，所以筒內溫度很難把它算成一個定值，而這個溫度對蒸汽側水的比重的計算又非常關鍵。為了算準平衡容器筒內的水的比重p，，我們采用積分的方法解決這個問題（圖1），即：
　　
　　1L
　　
　　pa=—∫F（p）dl
　　
　　L0
　　
　　通過查表和計算，基本上解決了水位與рa，
　　
　　的關系，使—卜式中的p，只與汽包壓力有關。
　　
　　L（рa—рs）-△P
　　
　　△H=___________________-H0
　　
　　рw-рs
　　
　　式中，△H為水位偏離零位的值；H0為
　　
　　零水位距水側取樣孔距離；△P為產生的壓差。
　　
　　則F1（x）=f：（P汽包）：F2（x）=（P汽包）也就是說，F1（x）和F2（x）都是汽包壓力P的函數。　　通過查圖，很容易畫出Fl（x）、F2（x）與P的函數曲線圖。另外，我們發現在北方，冬夏兩季平衡容器的溫度也不一樣，這就需要熱工人員不斷地測量溫度分布，及時修正p。以保證水位修正準確。我們下一步的打算是在平衡容器外部裝／L支測溫元件，將平衡容器溫度引入計算機控制系統，經過事先人工建立的數據庫，隨時可通過計算機修正рa.有人提出用保溫的方法使平衡容器保持恒溫，我們認為不妥，因為由于蒸汽的加熱和流動，單室平衡容器的溫度梯度必然存在，不是用加保溫的方法能解決的。另外，由于加保溫，容器溫度也難以測得，不利于рa的計算，而且保溫也不能解決рa的問題。采用雙室平衡容器，由于要在鍋爐下降管開孔焊儀表管，這給鍋爐設計、安裝和維護帶來一定問題，特別是細儀表管長期經高壓蒸汽沖刷，安全上也帶來一定問題。
　　
　　對于三臺變送器測量修正值的求平均計算叵路，我們進行了改進。在原計算回路中，三路汽包水位測量值經壓力修正和求平均值后為zui終汽包水位值，當某一臺變送器測量值與平均值的偏差超過150mm時，認為該臺變送器故障，汽包水位為另兩臺變送器測量值的平均值。這樣，當某一臺變送器瞬間出現測量值越限（壞質量）時，首先造成平均值瞬間上升很大、而故障變送器卻切除不掉的現象。在實際運行中，這種現象發生較多，#3，#4爐試運行中，就因為一臺變送器瞬間故障，修正后水位為+600mm以上，鍋爐因汽包水位高而總燃料跳閘（MFT）。我們經過仔細分析和研究后，采取了兩種方法解決這一問題：一是把單臺值與平均值的偏差縮小到60mm為切除單臺變送器的條件之一：二是任一臺變送器與另兩臺變送器測量
　　
　　值的偏差均大于±lOOmm時，立即切除該臺變送器。
　　
　　2．保護邏輯的改進
　　
　　在對保護邏輯的改進中，我們根據1997年秦皇島電廠鍋爐汽包水位保護拒動事故的教訓，在保護的可靠性方面做了大量的試驗和嘗試。首先，在原汽包水位平均值越限后鍋爐立即MFT的邏輯里，加上了三臺變送器有兩臺及以上變送器水位越限的條件，兩個條件“與”后再動作MFT。此外，增加了任兩臺變送器故障自動切除保護，并提醒運行人員防止保護誤動，具體邏輯圖如圖2。
　　
　　在保護接口上，特別是保護信號從CCS送往BMS的接口上，我們取消了通訊傳輸信號，避免了因通訊故障造成保護誤動的現象（此現象發生過），采用從CCS輸出三路汽包水位跳閘信號，通過硬接線送到BMS三個輸入接口，在BMS內部再對此三路進行三取二邏輯運算后，作為MFT的條件。在CCS送往BMS的信號接口，為防止CCS輸出DOD有擊穿現象（此現象發生過多次），我們在接口上加了擴展繼電器，可靠性大為提高。　　三、實施與效果
　　
　　1998年我們對#1一#4爐汽包水位保護系統進行了全面改進，并全部投入運行。在實際運行的6個月中，汽包水位保護動作了四次，全部為止確動作，無一誤動和拒動現象，充分證明了這套汽包水位保護的可靠性。