火力发电厂中，锅炉汽包堪称发电厂的心脏，而汽包内的水犹如人体的血液，一旦给水供不应求或供过于求，后果都不堪设想。汽包严重缺水会大面积损坏锅炉水冷壁管，严重满水会损坏汽轮机。在发电厂中，汽包水位是最特殊、最令人捉摸不透的热工测量参数，即使汽包是透明的，在正常运行中也是看不到清晰的水面界面的，所以对汽包水位的实时监测就显得尤为重要。
一、原汽包水位监测系统存在的问题
山东百年电力发展股份有限公司是拥有6台机组总装机容量为1100MW的大型火力发电厂。由于建厂较早，在锅炉汽包水位监测上存在一定问题。公司#5机组锅炉汽包水位测量采用两套就 地水位计、两套电接点水位计和三套差压式水位 计测量方式，改进前测量系统取样测点如图1。
问题所在:
(1)两套电接点水位计负责水位的高、低保护功能，且其保护逻辑为两块水位计信号串联方式，保护逻辑上存在严重缺陷，"不符合国家电力公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》8.8.1中"锅炉汽包水位高、低保护应采用独立测量的三取二的逻辑判断方式"的规定。
(2)带保护和调节功能的水位计测A取在汽包直管段上(现在很多大型锅炉的汽水测点已改在汽包封头)，距离旋风分离器、下降管口近，水位取样易受干扰，加之锅炉燃烧中心偏移、负荷变化等原因，都会引起汽包内汽水流的变化，导致水位计显示相差很大，有时出现两侧表计偏差达200mm的极不正常现象，给运行人员监视水位带来极大的不便，严重影响锅炉乃至整个机组的安全运行。
(3)用于保护的电接点水位计配套普通测量筒，受环境温度和汽包压力变化的影响导致汽包水位指示偏低，从而导致汽包水位实际在高水位运行，保护实际动作值严重失准。
(4)锅炉正常运行时，不能定期做水位满缺水试验。
二、系统改进方案及工作原理
经过调研和充分论证，结合公司汽包水位监测现状，决定采用测量准确度高、运行可靠、达到了国内领先水平的江苏淮安维信仪器仪表有限公司的GJT-2000、汽包水位测量筒和"汽包与测量装置之间多测孔接管"最新专利技术产品，利用机组大修机会对原水位监测系统进行改造。改进后测量系统取样测点如图2。
1.多测孔接管技术简介
江苏淮安维信仪器仪表有限公司的"汽包与测量装置之间多测孔接管"最新专利技术，巧妙地为在役汽包增加水位测孔提供了改造手段，可在原有水位测孔前提下，不必在汽包上重新开孔即可增加几对相互独立测孔，并将原测孔移至汽包封头的最佳取样点，减小取样干扰。
具体取样方式如图3所示。改造时，我们利用原有的在汽包封头处且内孔较大的就地测孔为母孔取样过道，将新增取样管从母孔取样过道中插进汽包内部，在和母管取样口有一定距离的地点取样。多测孔接管上有母孔小接管和带有屏蔽稳流的增孔小接管，所增测孔与在汽包封头上直接开孔取样没有区别，能满足一次取样装置取样动态特性要求。采用该技术，避开了在汽包壁上钻孔、焊接、热处理、金相检查等关键问题，不影响汽包原强度设计，风险很小，施工方便，工期短，效果好。
2.GJT-2000高精度取样电接点测量筒简介
GJT-2000A高精度取样电极测量筒采用综合技术，实现全工况真实取样、高可靠性测量传感，其原理示意图见图4。
利用传热学原理，在测量筒内部设置笼式内加热器，利用饱和汽加热水样，使水样平均温度逼近汽包内饱和水温，取样水柱逼近汽包内水位，使电极如同在汽包内部一样检测。加热系统能适应锅炉变参数运行，实现水位高精度测量，保证全工况真实取样。另外，该测量筒上部设置冷凝器，使得该测量筒比普通测量筒高出许多，大量的饱和凝结水将低温水样置换出测量筒，加大了水样中饱和水含量，提高了水样平均温度，进一步减小取样误差并加强了水质自优化功能。
3.电极装置组件简介
RDJ-2000型柔性自密封电极组件是GJT-2000测量筒另一重要外形技术特征，也是淮安维信仪器仪表有限公司的专利产品。电极安装机械密封原理是，利用筒内压力增加密封紧力，自紧力与压力成正比，压力愈高自紧力愈大，加上安装预紧力，有足够紧力保证密封不泄漏。而且RDJ-2000电极安装有2~3度。仰角，可防止电极挂水与水渍。
三、系统主要特点
(1)利用多测孔接管技术，巧妙地实现了在役汽包不需重新开孔取样，并且出样测点来自汽包两端封头水位较稳处。
(2)GJT-2000高精度取样电接点测量筒参比水柱温度恒等于汽包内的饱和水温度，不受环境温度影响，参比水柱高度恒定，不受汽包压力变化影响，取样真实、报警可信，动态响应快，能适应自点火至额定工况的变参数运行。
(3)增加一个测量筒，实现了"三取二"保护逻辑判断功能，大大提高了保护系统的可靠性，从点火起即可投入停炉保护，满足了"锅炉水位保护未投入严禁锅炉启动"的规定要求。
(4)锅炉运行时，在确认己解除水位停炉保护和水位联锁的情况下，不需升降汽包水位即可进行水位保护实际传动校验，校验快、准、易行，使在锅炉运行中定期进行"满水和缺水实际传动校验"成为可能。
(5)RDJ-2000型柔性自密封电极组件能实现自紧，机械密封不泄漏，电极不挂水免排污，可延长电极寿命。
(6)电极拆装方便，不需要传统的大力拒扭力扳手，一般女工就能拆装。
四、改进效果
1.水位测量准确可靠
在#5炉大修期间对原水位测量系统改造投入运行至今，三套电接点水位计和三套差压式水位计(此次大修一并将双室平衡容器改为单室球体平衡容器)测得的汽包水位准确稳定、数值真实可靠，各表计偏差远远小于30mm的规定值，机组负荷稳定时各表计偏差几乎为零。两种不同的水位测量原理测得的水位如此相近，充分说明了此次改造工作的圆满成功，达到了改造的预期目的，取得了非常理想的效果，为运行人员监视调节汽包水位提供了真实可信的依据，为汽包及整个机组的安全运行奠定了牢固的基础。
2.解决了高水位运行问题
在大修时，进入汽包内检查测量了#5炉汽包的水迹带情况:水迹带宽为105mm，上沿比零水位线高91mm，下沿比零水位线低14mm。电接点水位计和就地水位计零点都比汽包水位中心线低8mm，故实际水位比电接点零水位高约100mm左右，即改造前因电接点水位计有100mm负误差，导致汽包内水位高100mm运行，影响饱和蒸汽品质，不利于机组安全运行。改造后，水位值比就地磁翻板水位高80mm左右(就地磁翻板水位无补偿功能)，即高水位运行问题随着系统改造迎刃而解。实际情况有待于下次进入汽包实测水线后得以证实。
3.水位停炉保护实现三取二方式
水位保护、联锁和预警信号能全工况稳定、准确、可信地测量，能确保从点火起投入水位停炉保护、联锁功能，解决了"锅炉水位保护未投入严禁锅炉启动"规定的技术难题。
五、该成果的推广应用
#5炉汽包水位监测系统的成功改造，为运行人员正确监视热控最为重要的参数汽包水位提供了可靠依据，为锅炉乃至全公司的安全经济运行提供了可靠保证。鉴于此，建议在公司其它机组和兄弟厂在役汽包水位测量系统改造中推广应用。
