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        液位變送器的誤差及投用探討
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        液位變送器的誤差及投用探討

        時間:2017-12-18

         摘 要:介紹發電機組常用液位變送器的工作原理和投運方法,對機組實際運行中所出現的測量誤差進行分析,做出解決方案。vlT壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

         
        1. 引言
                在全國各大發電廠中,自動化程度越來越高,而運用液位計測量、監視容器水位是否合理和準確,對機組運行的自動化投用及安全運行是相當重要的。比如凝汽器水位、鍋爐汽包液位、加熱器水位、除氧器水位等。在機組剛啓動過種中,各種液位測量值變化的幅度和頻率相對較大,會給運行人員的操作起到誤導做用及影響自動化投入率。所以,對熱工調試人員來說,正確調試和投運設備就顯得非常重要了。在大型發電廠中,常用的液位計有電容式、差壓式、投入式、浮子式、超聲波液位變送器等 , 下面對一些典型的測量方法及原理進行分析,舉例說明,在實際運用中遇到的問題及投運過程介紹。
         
        2. 差壓式液位變送器
        2.1 工作原理
                差壓變送器工作原理就是把液位不斷變化的高度差轉變成壓力差,再通過二次轉換,變成 4-20mA 模擬信號遠傳到 CRT,供運行人員監視。跟據下圖,具體分析、寫出公式。
        差壓變送器工作原理圖
        根據壓力計算公式可得如下計算式:
                P+=ρgL P- =ρ2gH+ρ1(L-H)g
        所以,得出正負壓側差壓計算式如下:
                P= P+ - P- =ρgL-〔ρ2gH+ρ1(L-H)g〕=gL ﹙ ρ-ρ1 ﹚ - gH ﹙ ρ2-ρ1 ﹚
                L:正負壓側取壓點之間的距離。 ρ:正壓側測量管內冷凝水密度。
                ρ2:被測量容器內水的密度﹙機組正常運行時﹚。
                ρ1:被測量容器內蒸汽的密度﹙機組正常運行時﹚。
                H:被測量水位的高度。
         
                所以,用上面的差壓式變送器測量水位,相對精度較高,有利於機組在正常工況下進行水位調節,有利於熱工控制投自動。一般多用於鍋爐汽包水位、除氧器水位測量。但也有一定因素對其測量的準確度構成影響。
         
        2.2 影響因素和解決方法
        2.2.1 壓力影響及解決辦法
                機組啓動或停運時,水位變化較大,同時被測容器內的壓力也相對變化較大,當水位較高時,容器內的壓力相對也較高,特別是負壓則 P- 壓力值變化很大,同時會引起△ P 跟着變化,但是 ρ1和 ρ2 變化率是不一樣的,而且變化方向相反,水位 H 升高時,P-隨容器工作壓力的下降而增大,△ P 就會減小,水位測量發生正誤差。然而,水位 H 較低時,影響不是很大。解決辦法如下:
                (1) 利用 DCS 功能進行自動補償,根據工作壓力與﹙ ρ2-ρ1﹚之間的關係,對輸出的差壓值進行修正計算,就是採用數字計算進行補償。
                (2) 在正壓則增加擴展容器與被測平衡容器聯通,使正壓側頭部始終保持充滿飽和蒸汽,不斷吸收飽和蒸汽冷凝時釋放出來的氣化熱能,這樣可以確保正壓側測量管內的溫度與負壓側相對保持溫度一致,不會導致溫度相差太大,這樣,就可以保證汽水密度變化率相對平衡。
         
        2.2.2 溫度影響及解決辦法
                在大多電廠裏,差壓變送器的正負測量管路引出的都較長,常溫下,測量管路向外散熱快,且是離取壓點越遠,溫度相對越低,引起溫度從上至下分部不均,導致壓差轉換偏差,水位顯示基本上是偏低的。根據環境不同,影響也不同,在我國南方相對影響較小,但在北方,特別是冬季,影響特別明顯,所以,只能對測量管路進行保溫處理才能解決問題。保溫時應注意以下幾點:
                (1) 在我國南方如廣東,基本上不需要保溫,一年四季溫度相對較高,只需把差壓變送器安裝在保溫箱中就行,設罝加熱裝罝,一但遇到天氣突發降溫,就投入加熱裝罝 ;(2) 在我國中部地區,要進行儀表管路保溫,但是,千萬不能把測量筒、擴展容器保溫,否則蒸汽無法冷凝成水,導致測量水位輸出不穩定,CRT 顯示跳變 ;(3) 在北方,如北京、寧夏等地,儀表管路一定要保溫,而且要加裝伴熱帶,同時變送器要安裝在保溫箱中,保溫箱內也要加裝加熱溫控器。
         
        2.3 冷態時的投用方法及注意事項
        2.3.1 投用前確認正負壓管路無交叉,一次閥、二次閥、排污閥全部關閉,平衡閥打開。
        2.3.2 對照雙色水位計或磁翻板,找水位中心點相對位置、做好標記和記錄。
        2.3.3用捲尺測量實際量程,確保變送器量程設罝與CRT一致。
        2.3.4 一定要等容器沖洗結束後,才能開始第一次投運,避免水髒,堵死管路。
        2.3.5 待容器滿水後,先打開正負壓側一次閥,再開排污閥,等排出的水乾淨後,關排污閥,開二次閥,給測量管注水,此時,非常好把正壓側變送器排氣孔稍開一點,同時用工具輕擊管路,減少氣泡存於管路中。注水結束後用萬用表測量變送器輸出電流,如與4mA 相差較大,說明測量管水沒注滿,應繼續注水。
         
        2.3.6 測量筒如果有排氣閥或孔,可人工注水。
        2.3.7 從凝結水引一路管子連到測量筒的注水口,可穩定自動注水(適合除氧器、凝汽器、低壓加熱器採用差壓液位變送器測量時所用)。
        2.3.8 待水注滿後,關閉平衡閥,此時變送器已投運。讓操作員給被測容器放水,若電流輸出下降,說明變送器投運成功。
        2.3.9 機組運行過程中,注意巡檢,確保排污閥、各接頭連接處無滲漏。
         
        2.4 熱態時的投用方法及注意事項
                機組運行時,特別是高溫、高壓下,液位經常會跳變、不準等情況,此時,就需重新投運變送器。首先要解除水位邏輯保護。
                2.4.1 液位顯示跳變,一般可用以下方法消除:
        用小活口扳手,分別把差壓變送器正負排氣孔慢慢打開一點,進行排汽,可看到有白色、乳白色氣泡流出。再對正負壓側進行排污,排污時間不能太長,以免損壞閥芯。重新投運時,先投負壓,再投正壓,但間隔不能太長,以免變送器感壓元件或平衡閥閥芯損壞。
                2.4.2 液位顯示偏差,可能原因:
                (1) 測量管正、負壓側各連接頭或排污閥有滲漏 ;(2) 變送器感壓單元損壞 ;(3) 變送器平衡閥閥芯損壞 ;(4) 變送器量程與 CRT 不一致 ;(5) 零點飄移 ;(6) 信號迴路絕緣下降。
         
        2.5 實際投運案例
                北京草橋二期鍋爐高、中、低壓汽包液位採用 4 只差壓變送器及一隻雙色水位計測量,變送器安裝在汽包下一層保溫箱內,當鍋爐水沖洗乾淨後,第一次投用時(正負取壓管都沒有保溫),變送器投用正常(這之前,正負壓管路確認無交叉,對照雙色水位計,水位中心點、量程等都已拉過水平、測量並做好記錄)。但是慢慢的,水位開始偏差大。消缺時,發現部份排污閥關不死或內漏,處理後問題解決。
         
                但在機組點火、升溫升壓後,水位開始跳變,重新投用,問題依舊。重新檢查管路,發現從取壓點至排污閥所有管路全部保溫(北方冬季氣溫低,業主要求管路保溫),正壓管水蒸汽無法順利冷凝,導致水位跳變,拆除正壓測量筒保溫後問題解決。
         
        3. 電容式液位計
        3.1 工作原理
                電容式液位計是採用測量電容的變化來測量液麪的高低的。它是一根金屬棒插入盛液容器內,金屬棒作爲電容的一個極,容器壁作爲電容的另一極。兩電極間的介質即爲液體及其上面的氣體。由於液體的介電常數 ε1 和液麪上的介電常數 ε2 不同,比如:ε1>ε2,則當液位升高時,電容式液位計兩電極間總的介電常數值隨之加大因而電容量增大。反之當液位下降,ε 值減小,電容量也減小。
         
        3.2 校驗及投用注意事項
                電容式液位計主要是對液位的零點和滿度對行標定,當容器液位爲零時,把電容式液位計輸出信號設爲 4mA,對應零液位。把被
        測容器注滿液位,輸出信號設爲 20mA,對應滿液位。電容式液位計根據廠家及型號的不同,具體參數設罝也不同,只要嚴格根據廠家資料設罝,正常投用時,測量是比較準確的。
         
        3.3 實際投運案例
                北京草橋項目二期,主油箱油位採用西門子生產的 E+H、型號FMI51 電容式液位計測量,開始沒按要求標定,因主油箱注油、排油麻煩,且油位尺度不易把握,只對油箱不爲零時進行標定,結果測量誤差較大,非常後,我們做了一隻小容器,容器內注滿從油箱取來的潤滑油,按照說明書要求,把液位計放進容器內,模擬油箱油位標定零位和滿度後問題解決。
         
        4. 結束語
                通過以上對液位計的投用分析、解決問題的方法,證明所做的分析和解決問題的方法是正確的,對以後的工作起到了一定的借鑑做用,使今後的工作少走彎路。
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