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差壓變送器等液位测量仪表在热电厂压力容器测量中的技术探讨
1本文概述
随着时代发展及技术水平的提高,热电厂生产的自动化水平要求也在逐年提高,液位测量作为热电厂一项重要测量工作,其测量要求的准确 性和稳定情也显得特别的重要,因为不仅关系到整个机组的稳定运行,也对生产效益的实现起到至关重要的作用。
熱電廠壓力容器液位測量點主要有:汽包、除氧器、疏水箱、高低加等。其中汽包液位測量是***重要也是***關鍵的測量點,在啓動調試過程中如果不能全工況測量,水位保護不能投入,會增加事故的幾率並擴大事故的危險性。供熱期間如果出現問題會導致鍋爐不能正常工作,無法確保機組的持續穩定運行。
電廠對壓力容器液位測量(模擬量輸出)方式主要有:差壓變送器、导波雷达、电容探头式等。其中差壓變送器是比较传统的测量方式,***近几年随着液位计技术的发展,尤其是电容探头、导波雷达等对介质工艺条件承受能力提高,测量筒技术的改进,使其越来越多地得以在高压和高温条件下应用。本文对热电厂液位测量几种方式进行介绍,并对各自存在问题进行分析,为以后电厂液位测量方式优化及设备选型提供一定参考。
2汽包液位測量
2.1差壓變送器测量方式
2.1.1锅炉汽包的液位测量采用差壓變送器方式,其取样单室和双室。
2.1.2存在主要問題
(1)由于水側絕溫,不能保證測量筒與鍋爐本體的溫壓一致性,造成取樣水位與鍋爐本體水位存在極大的負差。
(2)取樣容積大,測量遲滯較大,不能即時反映水位變化,導致測量信號調節質量較差。
(3)取樣管材數量多,冬季保溫和露天拌熱比較複雜,施工量大,安裝周期長。
(4)由差壓、壓力、溫度、流量、系統演算等多部分組成,集成可靠性低,維護量大。
(5)受汽包溫壓變化及環境溫度變化的影響很大,不能完美解決因水側絕溫造成的系統測量誤差的密度補償問題。
(6)平衡容器類汽包液位計直接使用成本(冷凝筒散熱)和維護成本(每年的校驗、施工)高,其綜合使用成本遠遠不是表面采購成本反應的數值。
(7)鍋爐啓爐時,參比水柱(P+)取樣管無水,需時間等待凝結水注滿,這段時間平衡容器類液位計無法正常工作(無法建立正常差壓條件),鍋爐啓動前的水位無法集中監視,保護也不能投入。
2.2導波雷達測量方式
導波雷達傳感器能夠發射6GHZ~26GHZ持續時間大約1納秒的很短的頻率雷達脈沖,被介質反射回來的雷達脈沖被天線作爲回波接收。雷達脈沖從發射到接受的運行時間與天線到被測介質表面的距離成正比。被計算出來液位高度被轉換成輸出信號。
陝西一50MW熱電廠鍋爐汽包液位采用了導波雷達測量方式,具體連接方式爲:取消平衡容器,采用連通管將測量筒與汽包直接連通(中間加設隔離閥門),導波雷達安裝在測量筒頂部,因爲該工程鍋爐爲室外緊身封閉,地處陝北高寒地區,爲避免外界低溫影響,測量筒采用電拌熱,通過一段時間試運行來看,還存在以下問題:
(1) 无法消除液面波动影响,尤其是启动过程中液位变化比较频繁的情况下更严重。
(2) 压力和温度变化对测量实际值有干扰,精度保证不够。
(3) 测量筒与料位计匹配还存在偏差,无法作为保护取值点,达不到全工况准确测量。
原因分析(如圖3所示)。
图3 测量筒内介质实际分布图
由于溫差會造成蒸汽側形成凝結雨區,一旦凝結雨區達到一定密度,會使導波雷達産生誤測量,消除凝結雨區需要增大測量筒的直徑,並且要消除溫差。但這兩點在實際工程應用中還有一定難度,一方面廠家目前還無法提供准確數值,另外過大直徑測量筒對于安裝和拌熱都增加實施難度。
導波雷達類液位測量技術在常溫、常壓下的應用瞬時功耗就達幾百毫安。由于蒸汽、凝結水會造成微波的大幅衰減,導波雷達類液位計在壓力容器下的應用功耗會成倍增加。儀表是常年累月的連續應用,功耗過高也會降低産品的使用壽命。凝結雨區給導波雷達類液位計帶來的幹擾通過增加功耗還無法從根本上消除,如果在測量筒與汽包蒸汽連通管之間加設平衡容器以消除蒸汽側影響,這樣又增加了檢測環節和故障點。
2.3智能電容測量方式
工作原理:利用液位變化與其對測量探極産生的電容變化之間的關系,通過專用模式系統軟件將檢測的電容變化經補償計算後,輸出與物位變化成正比的模擬信號。
目前,國內已有制造商依靠自身研究和專利,開發出具有實現液位測量自動補償的三探頭電容式液位計測量筒。該産品是在一同軸套筒式測量探極的高位端(高于被測介質液位變化***高點處)及低位端(低于被測介質液位變化***低點處)以聯通管形式各並接一同軸套筒測量探極即由#1、#2、#3三個同軸套筒測量探極相連組成的三探頭測量筒,其中#1爲主測量,其探極測量制作高度一般以符合現場要求的有效測量量程爲准。#2、#3探極的制作高度一般是#1高度的六分之一至三分之一。同時三個探極的參考地極金屬管內徑、金屬棒探極外徑、絕緣層厚度、材質等物理指標均一致,用于保證三個探極能同時測量同一種介質及保證探極在相同環境下測量同一單位高度被測介質液位變化時引起的測量電容變化值完全一致,#2探極實測時被置于空筒即高位端狀態,用于對#1、#3測量筒空筒電容標定值進行修正,主要消除氣或汽態介質介電常數的變化及被測介質對探極的粘附率的變化對測量帶來的影響,#3探極在實測中被置于介質滿筒即低位端狀態,用于對#1測量筒滿電容標定值進行修正,主要消除被測介質介電常數變化對測量的影響,三測量筒輔以三個電測指標一致且精度很好的電容測量探頭和相關變送顯示單元,就構成了一套具有液位測量自動補償功能的液位計。經過多個項目的實際應用來看,基本實現全工況條件(鍋爐啓、停、排汙、事故工況等)下液位准確連續測控功能,不存在“假水位”測量,配套提供接點信號輸出後,完全滿足監視和保護需要。
2.4高加等液位測量
高加、除氧器同汽包特性相似,传统差壓變送器与平衡容器配合测量液位与汽包的应用存在同类问题。导波雷达在除氧器、高低加、热水井水位应用成功的案例比较多,尤其是低加、热水井水位效果很好。除氧器、高加主要是其汽侧温度和压力都不高,测量精度要相对汽包偏低,虽然存在一定波动,但比传统差壓變送器测量稳定、维护量要少。为减少凝结雨区的出现,测量筒的选取拌热保温也很重要。
3、結論
如果投資允許,汽包液位測量從實現全工況監視和保護,消除安全隱患,促進熱電廠持續穩定運行來看應該選用三探頭電容式産品。高低加、除氧器、熱水井等液位監測應用導波雷達和電容測量方式也是今後趨勢。
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