汽液两相流液位自调节装置在电力行业的应用

      针对原浮球式水位控制装置容易卡塞、投用率低、可靠性较差以及电动、气动液位调节阀使用寿命短、检修维护工作量大的情况，介绍汽液两相流液位自调节装置的原理及其特点。实践表明，该汽液两相流液位自调节装置使用寿命长，免维护，运行稳定，可靠性高，提高了机组的热经济性能，适合在电力行业高低加、连排扩容器、轴封加热器等需要液位自调节的技改项目中推广应用。
      高低压加热器是火力发电机组给水加热系统中不可缺少的重要组成部分它是利用汽轮机中已经作过功的蒸汽来逐级加热给水以提高机组的热经济性能对电厂给水加热系统加热器在正常工作时要求壳侧水位维持在一定范围内水位过高或过低不仅降低机组的热经济性而且会危及主机的安全运行如水位过高将造成汽轮机进水而引起叶片断裂大轴弯曲加热器爆破等重大事故，水位过低甚至无水位运行造成大量蒸气从加热器内逸出潜热没有充分利用’加热器传热效果严重恶化，给水温度下降，使机组煤耗增加。所以，保证加热器的水位稳定是非常重要的。
      通过对多个电厂高低加连排扩容器轴封加热器水位控制装置运行和换型改造情况的调研指出了传统液位控制装置存在的问题和原因简述汽液两相流液位自调节装置的使用效果在系统设计装置选型等方面提出了合理化建议
1、传统液位调节装置缺陷
      (1)浮球式水位控制器机械传动部件较多在运行中易磨损腐蚀而经常发生卡涩故障使设备投用率降低加热器大部分时间处于无水位运行状态影响机组的经济运行更严重的是可能会由于卡涩导致疏水不畅造成满水而发生汽轮机叶片损坏的恶性事故，传统的电动气动水位调节阀有复杂的电气动元件和传动部件由于频繁动作容易发生故障导致系统长期低`无水位运行或发生更严重的满水事故。同时，由于设备故障率高，检修维护量大，也增加了机组运行成本汽液两相流液位自调节装置与传统液位调节装置比较.
表1性能比较
表2成本比较
2、汽液两相流液位自调节装置的系统组成工作原理
2.1汽液两相流液位自调节装置的系统组
      汽液两相流液位自调节装置是基于汽液两相流动自身的流体力学特性对输出流体流量进行控制实现自动控制液位的目的下面结合图1对自动调节水位控制器的系统组成和工作原理作详细说明汽液两相流液位自动调节装置是由信号管和调节器两大部分组成。调节器的结构见图2,是一个没有机械运动部件的装置，调节器由壳体和阀芯两部分组成阀芯由渐缩渐扩两段组成在其渐缩渐扩两段之间有一小环形缝隙壳体侧面是信号管接口为了保证调节器故障时工业设备照常工作与调节器并联安装了一个旁路旁路上配置一连通阀该旁路的另一用途是用于调节设计参数与运行参数发生的偏差。
1信号管；加热器；3.间图；4.旁路阀；5.调节器

图1汽液两相流液位自调节装置系统图
1.渐缩段；2.壳体；3.环形缝隙；4.渐扩段；5.信号管接口

图2调节器结构图
2.2汽液两相流液位自调节装置的工作原理
      疏水由阀体入口进入阀腔相变管(信号管)根据液位高低采集汽相液相信号直接进入阀腔与疏水混合后流经特定设计的喉部当液位上升时汽相信号减少因而疏水流量增加.当液位下降时汽相信号增加减少喉部有效通流面积疏水流量降低达到有效阻碍疏水的目的。
3汽液两相流液位自调节装置节能效果分析
      为分析该技术的节能效果我们可通过以下发电厂的加热器不同水位状态进行理论计算和比较以N100-90/535G凝汽器为例传热面积F=350M?传热系数κ=3400w/m2℃水平均比热容Cw=4.6KJ/kg℃其余各参数如图“3所宗
一、分别计算不同水位状态下给水出口温度2=疏水出口焓H2=?
1.正常水位状况
      (1)H2=10084KJkg(按蒸汽压力Ps=3.00MDg查汽水性质图表得出)(2)2由公式12=Ts-(Ts-t1)e-NTV：单Ts=元233数.84℃→蒸汽饱合温度(查表)=2.3886t2=233.84-(233.84-198.7)e-2.3886=230.54(℃),,低无水位状况此时疏水管内为严重的汽液两相流状况若流失蒸汽比例假设-10%考虑其它参数变化忽不计
      (1)H2查汽水性质表H2汽-2801.9KJkg(饱合蒸汽焓);H2水=10084KYkg饱合水焓、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)则211221×1000/108.3×4.6)+197.90=222.41(Q)
3.比较结果
      正常水位状态比低无水位状态下给水温度提高zt=230.54-222.41=8.13(℃)能量损失降低Q=D(H2-H2)=6.031(1187.75-1008.4)=1081.66(KJ/s)。
(二)节能效果分析
      单台加热器节能计算根据以上结果，如该高加每年按8000小时运行计算，加热器正常水位运行比低无水位运行可减少能量损1081.66×8000×3600折算为标准煤=1242.10(吨6000Kar/Kg年节煤31151808000/(6000×4.18)“每吨煤按30000元计算年节资1242.10×300.00=37.26(万元)每度电可节煤1242.10×1000000/100000×8000)=1.5526(克)
4、汽液两相流液位自调节装置的特点及应用情况
      (1)实现自动连续调节自调节能力强液位相对稳定。
      (2)产品无任何运动部件无机械及电气传动装置设计原理先进，可靠性好，不受外界干扰，抗干扰能力强安全性能高。
      (3)采用全封闭结构产品无泄漏结构和系统简单易于现场维护和检修满足设备长期运行需要。
      (4)易于安装施工改造旧有设备容易并结合现场实际设计阀芯采用不锈钢制造防腐防磨性能好使用寿命长。
      (5)价格低于或接近传统液位调节器远远低于国外同类型产品。
5、汽液两相流液位自调节装置应用情况
      采用的是浮球式水位控制器在运行过程中由于经常发生卡涩故障，设备投运率很低，高低加长期处于低无水位运行状态影响机组的经济运行。
      针对上述情况经过广泛的调研认真的研究决定采用新型汽液两相流液位自调节装置。2009年将2#机组的1、2#高加及锅炉连排扩容器原浮球式液位控制器更换为汽液两相流液位自调节装置运行至今一直未发生故障保证了给水加热系统和排污系统的正常运行，提高了机组的热经济性能，取得了良好的效果。实践证明气液两相流液位自调节装置技术先进安全可靠性好它利用汽液两相自平衡原理，实现液位自动控制。摒弃了容易腐蚀、卡涩的机械活动部件，克服了浮球式疏水器难以解决的问题保证了疏水调节系统安全可靠运行今年我厂决定在1#机组1、2#高加上也使用该产品。
6结论
      综上所述，汽液两相流液位自调节装置完全能在电力行业中的各种换热器扩容器等设备上完全良好使用且安装方案简单可行易于改造同时汽液两相流疏水自调节装置与同类传统产品相比不仅价格较低而且投运后不产生任何人工维护费用可大力推广使用。