熱電廠(chǎng)壓力容器液位測(cè)量方式研究
發(fā)布時(shí)間：2022-12-12 10:52:16來(lái)源：hseauto.cn來(lái)源：..
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目前，電廠(chǎng)的自動(dòng)化要求越來(lái)越高，為此一些重要的液位測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性就顯得至關(guān)重要，關(guān)系到整個(gè)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。熱電廠(chǎng)壓力容器液位測(cè)量點(diǎn)主要有：汽包、除氧器、疏水箱、高低加等。其中汽包液位測(cè)量是最重要也是最關(guān)鍵的測(cè)量點(diǎn)，在啟動(dòng)調(diào)試過(guò)程中如果不能全工況測(cè)量，水位保護(hù)不能投入，會(huì)增加事故的幾率并擴(kuò)大事故的危險(xiǎn)性。供熱期間如果出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致鍋爐不能正常工作，無(wú)法確保機(jī)組的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
電廠(chǎng)對(duì)壓力容器液位測(cè)量（模擬量輸出）方式主要有：差壓變送器、導(dǎo)波雷達(dá)、電容探頭式等。其中差壓變送器是比較傳統(tǒng)的測(cè)量方式，最近幾年隨著液位計(jì)技術(shù)的發(fā)展，尤其是電容探頭、導(dǎo)波雷達(dá)等對(duì)介質(zhì)工藝條件承受能力提高，測(cè)量筒技術(shù)的改進(jìn)，使其越來(lái)越多地得以在高壓和高溫條件下應(yīng)用。
2汽包液位測(cè)量
2.1差壓變送器測(cè)量方式
2.1.1鍋爐汽包的液位測(cè)量采用差壓變送器方式，其取樣如圖1、圖2所示（單室和雙室）。
2.1.2存在主要問(wèn)題
（1）由于水側(cè)絕溫，不能保證測(cè)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(fù)差。
?。?）取樣容積大，測(cè)量遲滯較大，不能即時(shí)反映水位變化，導(dǎo)致測(cè)量信號(hào)調(diào)節(jié)質(zhì)量較差。
（3）取樣管材數(shù)量多，冬季保溫和露天拌熱比較復(fù)雜，施工量大，安裝周期長(zhǎng)。
（4）由差壓、壓力、溫度、流量、系統(tǒng)演算等多部分組成，集成可靠性低，維護(hù)量大。
（5）受汽包溫壓變化及環(huán)境溫度變化的影響很大，不能完美解決因水側(cè)絕溫造成的系統(tǒng)測(cè)量誤差的密度補(bǔ)償問(wèn)題。
?。?）平衡容器類(lèi)汽包液位計(jì)直接使用成本（冷凝筒散熱）和維護(hù)成本（每年的校驗(yàn)、施工）高，其綜合使用成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是表面采購(gòu)成本反應(yīng)的數(shù)值。
?。?）鍋爐啟爐時(shí)，參比水柱（P+）取樣管無(wú)水，需時(shí)間等待凝結(jié)水注滿(mǎn)，這段時(shí)間平衡容器類(lèi)液位計(jì)無(wú)法正常工作（無(wú)法建立正常差壓條件），鍋爐啟動(dòng)前的水位無(wú)法集中監(jiān)視，保護(hù)也不能投入。
2.2導(dǎo)波雷達(dá)測(cè)量方式
導(dǎo)波雷達(dá)傳感器能夠發(fā)射6GHZ～26GHZ持續(xù)時(shí)間大約1納秒的很短的頻率雷達(dá)脈沖，被介質(zhì)反射回來(lái)的雷達(dá)脈沖被天線(xiàn)作為回波接收。雷達(dá)脈沖從發(fā)射到接受的運(yùn)行時(shí)間與天線(xiàn)到被測(cè)介質(zhì)表面的距離成正比。被計(jì)算出來(lái)液位高度被轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)。
陜西一50MW熱電廠(chǎng)鍋爐汽包液位采用了導(dǎo)波雷達(dá)測(cè)量方式，具體連接方式為：取消平衡容器，采用連通管將測(cè)量筒與汽包直接連通（中間加設(shè)隔離閥門(mén)），導(dǎo)波雷達(dá)安裝在測(cè)量筒頂部，因?yàn)樵摴こ体仩t為室外緊身封閉，地處陜北高寒地區(qū)，為避免外界低溫影響，測(cè)量筒采用電拌熱，通過(guò)一段時(shí)間試運(yùn)行來(lái)看，還存在以下問(wèn)題：
?。?） 無(wú)法消除液面波動(dòng)影響，尤其是啟動(dòng)過(guò)程中液位變化比較頻繁的情況下更嚴(yán)重。
?。?） 壓力和溫度變化對(duì)測(cè)量實(shí)際值有干擾，精度保證不夠。
?。?） 測(cè)量筒與料位計(jì)匹配還存在偏差，無(wú)法作為保護(hù)取值點(diǎn)，達(dá)不到全工況準(zhǔn)確測(cè)量。
原因分析（如圖3所示）。
由于溫差會(huì)造成蒸汽側(cè)形成凝結(jié)雨區(qū)，一旦凝結(jié)雨區(qū)達(dá)到一定密度，會(huì)使導(dǎo)波雷達(dá)產(chǎn)生誤測(cè)量，消除凝結(jié)雨區(qū)需要增大測(cè)量筒的直徑，并且要消除溫差。但這兩點(diǎn)在實(shí)際工程應(yīng)用中還有一定難度，一方面廠(chǎng)家目前還無(wú)法提供準(zhǔn)確數(shù)值，另外過(guò)大直徑測(cè)量筒對(duì)于安裝和拌熱都增加實(shí)施難度。
導(dǎo)波雷達(dá)類(lèi)液位測(cè)量技術(shù)在常溫、常壓下的應(yīng)用瞬時(shí)功耗就達(dá)幾百毫安。由于蒸汽、凝結(jié)水會(huì)造成微波的大幅衰減，導(dǎo)波雷達(dá)類(lèi)液位計(jì)在壓力容器下的應(yīng)用功耗會(huì)成倍增加。儀表是常年累月的連續(xù)應(yīng)用，功耗過(guò)高也會(huì)降低產(chǎn)品的使用壽命。凝結(jié)雨區(qū)給導(dǎo)波雷達(dá)類(lèi)液位計(jì)帶來(lái)的干擾通過(guò)增加功耗還無(wú)法從根本上消除，如果在測(cè)量筒與汽包蒸汽連通管之間加設(shè)平衡容器以消除蒸汽側(cè)影響，這樣又增加了檢測(cè)環(huán)節(jié)和故障點(diǎn)。
2.3智能電容測(cè)量方式
工作原理：利用液位變化與其對(duì)測(cè)量探極產(chǎn)生的電容變化之間的關(guān)系，通過(guò)專(zhuān)用模式系統(tǒng)軟件將檢測(cè)的電容變化經(jīng)補(bǔ)償計(jì)算后，輸出與物位變化成正比的模擬信號(hào)。
目前，國(guó)內(nèi)已有制造商依靠自身研究和專(zhuān)利，開(kāi)發(fā)出具有實(shí)現(xiàn)液位測(cè)量自動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜筋^電容式液位計(jì)測(cè)量筒。該產(chǎn)品是在一同軸套筒式測(cè)量探極的高位端（高于被測(cè)介質(zhì)液位變化最高點(diǎn)處）及低位端（低于被測(cè)介質(zhì)液位變化最低點(diǎn)處）以聯(lián)通管形式各并接一同軸套筒測(cè)量探極即由#1、#2、#3三個(gè)同軸套筒測(cè)量探極相連組成的三探頭測(cè)量筒，其中#1為主測(cè)量，其探極測(cè)量制作高度一般以符合現(xiàn)場(chǎng)要求的有效測(cè)量量程為準(zhǔn)。#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(shí)三個(gè)探極的參考地極金屬管內(nèi)徑、金屬棒探極外徑、絕緣層厚度、材質(zhì)等物理指標(biāo)均一致，用于保證三個(gè)探極能同時(shí)測(cè)量同一種介質(zhì)及保證探極在相同環(huán)境下測(cè)量同一單位高度被測(cè)介質(zhì)液位變化時(shí)引起的測(cè)量電容變化值完全一致，#2探極實(shí)測(cè)時(shí)被置于空筒即高位端狀態(tài)，用于對(duì)#1、#3測(cè)量筒空筒電容標(biāo)定值進(jìn)行修正，主要消除氣或汽態(tài)介質(zhì)介電常數(shù)的變化及被測(cè)介質(zhì)對(duì)探極的粘附率的變化對(duì)測(cè)量帶來(lái)的影響，#3探極在實(shí)測(cè)中被置于介質(zhì)滿(mǎn)筒即低位端狀態(tài)，用于對(duì)#1測(cè)量筒滿(mǎn)電容標(biāo)定值進(jìn)行修正，主要消除被測(cè)介質(zhì)介電常數(shù)變化對(duì)測(cè)量的影響，三測(cè)量筒輔以三個(gè)電測(cè)指標(biāo)一致且精度很好的電容測(cè)量探頭和相關(guān)變送顯示單元，就構(gòu)成了一套具有液位測(cè)量自動(dòng)補(bǔ)償功能的液位計(jì)。經(jīng)過(guò)多個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，基本實(shí)現(xiàn)全工況條件（鍋爐啟、停、排污、事故工況等）下液位準(zhǔn)確連續(xù)測(cè)控功能，不存在“假水位”測(cè)量，配套提供接點(diǎn)信號(hào)輸出后，完全滿(mǎn)足監(jiān)視和保護(hù)需要。
2.4高加等液位測(cè)量
高加、除氧器同汽包特性相似，傳統(tǒng)差壓變送器與平衡容器配合測(cè)量液位與汽包的應(yīng)用存在同類(lèi)問(wèn)題。導(dǎo)波雷達(dá)在除氧器、高低加、熱水井水位應(yīng)用成功的案例比較多，尤其是低加、熱水井水位效果很好。除氧器、高加主要是其汽側(cè)溫度和壓力都不高，測(cè)量精度要相對(duì)汽包偏低，雖然存在一定波動(dòng)，但比傳統(tǒng)差壓變送器測(cè)量穩(wěn)定、維護(hù)量要少。為減少凝結(jié)雨區(qū)的出現(xiàn)，測(cè)量筒的選取拌熱保溫也很重要。
3、結(jié)論
如果投資允許，汽包液位測(cè)量從實(shí)現(xiàn)全工況監(jiān)視和保護(hù)，消除安全隱患，促進(jìn)熱電廠(chǎng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行來(lái)看應(yīng)該選用三探頭電容式產(chǎn)品。高低加、除氧器、熱水井等液位監(jiān)測(cè)應(yīng)用導(dǎo)波雷達(dá)和電容測(cè)量方式也是今后趨勢(shì)。
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