熱電廠壓力容器液位測量方式研究
發(fā)布時間：2022-12-12 10:52:16來源：hseauto.cn來源：..
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目前，電廠的自動化要求越來越高，為此一些重要的液位測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性就顯得至關(guān)重要，關(guān)系到整個機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。熱電廠壓力容器液位測量點(diǎn)主要有：汽包、除氧器、疏水箱、高低加等。其中汽包液位測量是最重要也是最關(guān)鍵的測量點(diǎn)，在啟動調(diào)試過程中如果不能全工況測量，水位保護(hù)不能投入，會增加事故的幾率并擴(kuò)大事故的危險性。供熱期間如果出現(xiàn)問題會導(dǎo)致鍋爐不能正常工作，無法確保機(jī)組的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)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、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)的測量方式，最近幾年隨著液位計技術(shù)的發(fā)展，尤其是電容探頭、導(dǎo)波雷達(dá)等對介質(zhì)工藝條件承受能力提高，測量筒技術(shù)的改進(jìn)，使其越來越多地得以在高壓和高溫條件下應(yīng)用。
2汽包液位測量
2.1差壓變送器測量方式
2.1.1鍋爐汽包的液位測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存在主要問題
（1）由于水側(cè)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(fù)差。
?。?）取樣容積大，測量遲滯較大，不能即時反映水位變化，導(dǎo)致測量信號調(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。
?。?）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)測量誤差的密度補(bǔ)償問題。
?。?）平衡容器類汽包液位計直接使用成本（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)不是表面采購成本反應(yīng)的數(shù)值。
?。?）鍋爐啟爐時，參比水柱（P+）取樣管無水，需時間等待凝結(jié)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），鍋爐啟動前的水位無法集中監(jiān)視，保護(hù)也不能投入。
2.2導(dǎo)波雷達(dá)測量方式
導(dǎo)波雷達(dá)傳感器能夠發(fā)射6GHZ～26GHZ持續(xù)時間大約1納秒的很短的頻率雷達(dá)脈沖，被介質(zhì)反射回來的雷達(dá)脈沖被天線作為回波接收。雷達(dá)脈沖從發(fā)射到接受的運(yùn)行時間與天線到被測介質(zhì)表面的距離成正比。被計算出來液位高度被轉(zhuǎn)換成輸出信號。
陜西一50MW熱電廠鍋爐汽包液位采用了導(dǎo)波雷達(dá)測量方式，具體連接方式為：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(shè)隔離閥門），導(dǎo)波雷達(dá)安裝在測量筒頂部，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，測量筒采用電拌熱，通過一段時間試運(yùn)行來看，還存在以下問題：
?。?） 無法消除液面波動影響，尤其是啟動過程中液位變化比較頻繁的情況下更嚴(yán)重。
（2） 壓力和溫度變化對測量實(shí)際值有干擾，精度保證不夠。
?。?） 測量筒與料位計匹配還存在偏差，無法作為保護(hù)取值點(diǎn)，達(dá)不到全工況準(zhǔn)確測量。
原因分析（如圖3所示）。
由于溫差會造成蒸汽側(cè)形成凝結(jié)雨區(qū)，一旦凝結(jié)雨區(qū)達(dá)到一定密度，會使導(dǎo)波雷達(dá)產(chǎn)生誤測量，消除凝結(jié)雨區(qū)需要增大測量筒的直徑，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，一方面廠家目前還無法提供準(zhǔn)確數(shù)值，另外過大直徑測量筒對于安裝和拌熱都增加實(shí)施難度。
導(dǎo)波雷達(dá)類液位測量技術(shù)在常溫、常壓下的應(yīng)用瞬時功耗就達(dá)幾百毫安。由于蒸汽、凝結(jié)水會造成微波的大幅衰減，導(dǎo)波雷達(dá)類液位計在壓力容器下的應(yīng)用功耗會成倍增加。儀表是常年累月的連續(xù)應(yīng)用，功耗過高也會降低產(chǎn)品的使用壽命。凝結(jié)雨區(qū)給導(dǎo)波雷達(dá)類液位計帶來的干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(shè)平衡容器以消除蒸汽側(cè)影響，這樣又增加了檢測環(huán)節(jié)和故障點(diǎn)。
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產(chǎn)生的電容變化之間的關(guān)系，通過專用模式系統(tǒng)軟件將檢測的電容變化經(jīng)補(bǔ)償計算后，輸出與物位變化成正比的模擬信號。
目前，國內(nèi)已有制造商依靠自身研究和專利，開發(fā)出具有實(shí)現(xiàn)液位測量自動補(bǔ)償?shù)娜筋^電容式液位計測量筒。該產(chǎn)品是在一同軸套筒式測量探極的高位端（高于被測介質(zhì)液位變化最高點(diǎn)處）及低位端（低于被測介質(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為主測量，其探極測量制作高度一般以符合現(xiàn)場要求的有效測量量程為準(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。同時三個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，用于保證三個探極能同時測量同一種介質(zhì)及保證探極在相同環(huán)境下測量同一單位高度被測介質(zhì)液位變化時引起的測量電容變化值完全一致，#2探極實(shí)測時被置于空筒即高位端狀態(tài)，用于對#1、#3測量筒空筒電容標(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)的變化及被測介質(zhì)對探極的粘附率的變化對測量帶來的影響，#3探極在實(shí)測中被置于介質(zhì)滿筒即低位端狀態(tài)，用于對#1測量筒滿電容標(biāo)定值進(jìn)行修正，主要消除被測介質(zhì)介電常數(shù)變化對測量的影響，三測量筒輔以三個電測指標(biāo)一致且精度很好的電容測量探頭和相關(guān)變送顯示單元，就構(gòu)成了一套具有液位測量自動補(bǔ)償功能的液位計。經(jīng)過多個項目的實(shí)際應(yīng)用來看，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)測控功能，不存在“假水位”測量，配套提供接點(diǎn)信號輸出后，完全滿足監(jiān)視和保護(hù)需要。
2.4高加等液位測量
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量液位與汽包的應(yīng)用存在同類問題。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，測量精度要相對汽包偏低，雖然存在一定波動，但比傳統(tǒng)差壓變送器測量穩(wěn)定、維護(hù)量要少。為減少凝結(jié)雨區(qū)的出現(xiàn)，測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)熱電廠持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行來看應(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)測應(yīng)用導(dǎo)波雷達(dá)和電容測量方式也是今后趨勢。
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