液位變送器是引進(jìn)國外技術(shù)和采用進(jìn)口元件生產(chǎn)制作的投入式液位測量產(chǎn)品,該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于石油、化工、輕紡、冶金、電力、啤酒和水處理、艦船油罐等行業(yè),有普通型、耐油型、耐腐蝕型三種類型。
主要特點(diǎn):
?溫度穩(wěn)定性好,傳感器本身在0~70℃內(nèi)實(shí)現(xiàn)了溫度補(bǔ)償,在信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中加入了溫度補(bǔ)償電路,消除電路溫漂對(duì)精度的影響,從而提高精度。
?使用壽命長,膜片采用了高技術(shù)激光調(diào)制電路,傳感器外殼采用不銹鋼制作。
?安裝方便,僅需將變送器探頭投入液體中,引出信號(hào)線同二次儀表連接。
技術(shù)參數(shù):
?參考精度:±0.2%或±0.5%校驗(yàn)量程,包括線性,遲滯性和重復(fù)性。
?穩(wěn) 定 性:12個(gè)月,±0.5%URL
?測量范圍:0~200m
?環(huán)境溫度:-20℃~80℃
?電 源:24VDC
?輸 出:4~20mA兩線制
?材料:膜片為316L不銹鋼隔離膜片,投入體為不銹鋼,密封件為氟橡膠。
安裝方式:
?螺紋式下部安裝
?法蘭式罐頂安裝
?法蘭式側(cè)面安裝
?導(dǎo)氣電纜懸掛式安裝
安裝須知:
?由于罐底或艙底易沉積污泥、油渣等物,建議將測量探頭離開罐(艙)底一定高度,以免雜物堵塞探頭。
?在介質(zhì)波動(dòng)較大,導(dǎo)氣電纜很長的情況下,對(duì)探頭應(yīng)采用套筒將其固定,以防探頭擺動(dòng)而影響測量精度。
?變送器側(cè)面安裝時(shí),導(dǎo)氣電纜彎曲半徑應(yīng)大于10厘米,避免彎曲過度而將導(dǎo)氣電纜損壞。
?變送器接地端子應(yīng)可靠接地,電源屏蔽線應(yīng)與其相連。
?測量易爆危險(xiǎn)品時(shí),必須嚴(yán)格按照GB3836.1-83《爆炸性環(huán)境用防爆電器設(shè)備通用要求》和GB3836.4-83《本質(zhì)安全型電路和電氣設(shè)備“i”》中的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行安裝。
液位變送器的誤差及投用探討:
介紹發(fā)電機(jī)組常用液位變送器的工作原理和投運(yùn)方法,對(duì)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中所出現(xiàn)的測量誤差進(jìn)行分析,做出解決方案。
1. 引言
在各大發(fā)電廠中,自動(dòng)化程度越來越高,而運(yùn)用液位計(jì)測量、監(jiān)視容器水位是否合理和準(zhǔn)確,對(duì)機(jī)組運(yùn)行的自動(dòng)化投用及安全運(yùn)行是相當(dāng)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(jī)組剛啟動(dòng)過種中,各種液位測量值變化的幅度和頻率相對(duì)較大,會(huì)給運(yùn)行人員的操作起到誤導(dǎo)做用及影響自動(dòng)化投入率。所以,對(duì)熱工調(diào)試人員來說,正確調(diào)試和投運(yùn)設(shè)備就顯得非常重要了。在大型發(fā)電廠中,常用的液位計(jì)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(duì)一些典型的測量方法及原理進(jìn)行分析,舉例說明,在實(shí)際運(yùn)用中遇到的問題及投運(yùn)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(zhuǎn)變成壓力差,再通過二次轉(zhuǎn)換,變成 4-20mA 模擬信號(hào)遠(yuǎn)傳到 CRT,供運(yùn)行人員監(jiān)視。跟據(jù)下圖,具體分析、寫出公式。
根據(jù)壓力計(jì)算公式可得如下計(jì)算式:
P+=ρgL P- =ρ2gH+ρ1(L-H)g
所以,得出正負(fù)壓側(cè)差壓計(jì)算式如下:
P= P+ - P- =ρgL-〔ρ2gH+ρ1(L-H)g〕=gL ﹙ ρ-ρ1 ﹚ - gH ﹙ ρ2-ρ1 ﹚
L:正負(fù)壓側(cè)取壓點(diǎn)之間的距離。 ρ:正壓側(cè)測量管內(nèi)冷凝水密度。
ρ2:被測量容器內(nèi)水的密度﹙機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)﹚。
ρ1:被測量容器內(nèi)蒸汽的密度﹙機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)﹚。
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(duì)精度較高,有利于機(jī)組在正常工況下進(jìn)行水位調(diào)節(jié),有利于熱工控制投自動(dòng)。一般多用于鍋爐汽包水位、除氧器水位測量。但也有一定因素對(duì)其測量的準(zhǔn)確度構(gòu)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(jī)組啟動(dòng)或停運(yùn)時(shí),水位變化較大,同時(shí)被測容器內(nèi)的壓力也相對(duì)變化較大,當(dāng)水位較高時(shí),容器內(nèi)的壓力相對(duì)也較高,特別是負(fù)壓則 P- 壓力值變化很大,同時(shí)會(huì)引起△ P 跟著變化,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(shí),P-隨容器工作壓力的下降而增大,△ P 就會(huì)減小,水位測量發(fā)生正誤差。然而,水位 H 較低時(shí),影響不是很大。解決辦法如下:
(1) 利用 DCS 功能進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償,根據(jù)工作壓力與﹙ ρ2-ρ1﹚之間的關(guān)系,對(duì)輸出的差壓值進(jìn)行修正計(jì)算,就是采用數(shù)字計(jì)算進(jìn)行補(bǔ)償。
(2) 在正壓則增加擴(kuò)展容器與被測平衡容器聯(lián)通,使正壓側(cè)頭部始終保持充滿飽和蒸汽,不斷吸收飽和蒸汽冷凝時(shí)釋放出來的氣化熱能,這樣可以確保正壓側(cè)測量管內(nèi)的溫度與負(fù)壓側(cè)相對(duì)保持溫度一致,不會(huì)導(dǎo)致溫度相差太大,這樣,就可以保證汽水密度變化率相對(duì)平衡。
2.2.2 溫度影響及解決辦法
在大多電廠里,差壓變送器的正負(fù)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(diǎn)越遠(yuǎn),溫度相對(duì)越低,引起溫度從上至下分部不均,導(dǎo)致壓差轉(zhuǎn)換偏差,水位顯示基本上是偏低的。根據(jù)環(huán)境不同,影響也不同,在我國南方相對(duì)影響較小,但在北方,特別是冬季,影響特別明顯,所以,只能對(duì)測量管路進(jìn)行保溫處理才能解決問題。保溫時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(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(duì)較高,只需把差壓變送器安裝在保溫箱中就行,設(shè)罝加熱裝罝,一但遇到天氣突發(fā)降溫,就投入加熱裝罝 ;(2) 在我國中部地區(qū),要進(jìn)行儀表管路保溫,但是,千萬不能把測量筒、擴(kuò)展容器保溫,否則蒸汽無法冷凝成水,導(dǎo)致測量水位輸出不穩(wěn)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(shí)變送器要安裝在保溫箱中,保溫箱內(nèi)也要加裝加熱溫控器。
2.3 冷態(tài)時(shí)的投用方法及注意事項(xiàng)
2.3.1 投用前確認(rèn)正負(fù)壓管路無交叉,一次閥、二次閥、排污閥全部關(guān)閉,平衡閥打開。
2.3.2 對(duì)照雙色水位計(jì)或磁翻板,找水位中心點(diǎn)相對(duì)位置、做好標(biāo)記和記錄。
2.3.3用卷尺測量實(shí)際量程,確保變送器量程設(shè)罝與CRT一致。
2.3.4 一定要等容器沖洗結(jié)束后,才能開始次投運(yùn),避免水臟,堵死管路。
2.3.5 待容器滿水后,先打開正負(fù)壓側(cè)一次閥,再開排污閥,等排出的水干凈后,關(guān)排污閥,開二次閥,給測量管注水,此時(shí),好把正壓側(cè)變送器排氣孔稍開一點(diǎn),同時(shí)用工具輕擊管路,減少氣泡存于管路中。注水結(jié)束后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(yīng)繼續(xù)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(jié)水引一路管子連到測量筒的注水口,可穩(wěn)定自動(dòng)注水(適合除氧器、凝汽器、低壓加熱器采用差壓液位變送器測量時(shí)所用)。
2.3.8 待水注滿后,關(guān)閉平衡閥,此時(shí)變送器已投運(yùn)。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(yùn)。
2.3.9 機(jī)組運(yùn)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(tài)時(shí)的投用方法及注意事項(xiàng)
機(jī)組運(yùn)行時(shí),特別是高溫、高壓下,液位經(jīng)常會(huì)跳變、不準(zhǔn)等情況,此時(shí),就需重新投運(yùn)變送器。首先要解除水位邏輯保護(hù)。
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(fù)排氣孔慢慢打開一點(diǎn),進(jìn)行排汽,可看到有白色、乳白色氣泡流出。再對(duì)正負(fù)壓側(cè)進(jìn)行排污,排污時(shí)間不能太長,以免損壞閥芯。重新投運(yùn)時(shí),先投負(fù)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(fù)壓側(cè)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(diǎn)飄移 ;(6) 信號(hào)回路絕緣下降。
2.5 實(shí)際投運(yùn)案例
北京草橋二期鍋爐高、中、低壓汽包液位采用 4 只差壓變送器及一只雙色水位計(jì)測量,變送器安裝在汽包下一層保溫箱內(nèi),當(dāng)鍋爐水沖洗干凈后,次投用時(shí)(正負(fù)取壓管都沒有保溫),變送器投用正常(這之前,正負(fù)壓管路確認(rèn)無交叉,對(duì)照雙色水位計(jì),水位中心點(diǎn)、量程等都已拉過水平、測量并做好記錄)。但是慢慢的,水位開始偏差大。消缺時(shí),發(fā)現(xiàn)部份排污閥關(guān)不死或內(nèi)漏,處理后問題解決。
但在機(jī)組點(diǎn)火、升溫升壓后,水位開始跳變,重新投用,問題依舊。重新檢查管路,發(fā)現(xiàn)從取壓點(diǎn)至排污閥所有管路全部保溫(北方冬季氣溫低,業(yè)主要求管路保溫),正壓管水蒸汽無法順利冷凝,導(dǎo)致水位跳變,拆除正壓測量筒保溫后問題解決。
3. 電容式液位計(jì)
3.1 工作原理
電容式液位計(jì)是采用測量電容的變化來測量液面的高低的。它是一根金屬棒插入盛液容器內(nèi),金屬棒作為電容的一個(gè)極,容器壁作為電容的另一極。兩電極間的介質(zhì)即為液體及其上面的氣體。由于液體的介電常數(shù) ε1 和液面上的介電常數(shù) ε2 不同,比如:ε1>ε2,則當(dāng)液位升高時(shí),電容式液位計(jì)兩電極間的介電常數(shù)值隨之加大因而電容量增大。反之當(dāng)液位下降,ε 值減小,電容量也減小。
3.2 校驗(yàn)及投用注意事項(xiàng)
電容式液位計(jì)主要是對(duì)液位的零點(diǎn)和滿度對(duì)行,當(dāng)容器液位為零時(shí),把電容式液位計(jì)輸出信號(hào)設(shè)為 4mA,對(duì)應(yīng)零液位。把被
測容器注滿液位,輸出信號(hào)設(shè)為 20mA,對(duì)應(yīng)滿液位。電容式液位計(jì)根據(jù)廠家及型號(hào)的不同,具體參數(shù)設(shè)罝也不同,只要嚴(yán)格根據(jù)廠家資料設(shè)罝,正常投用時(shí),測量是比較準(zhǔn)確的。
3.3 實(shí)際投運(yùn)案例
北京草橋項(xiàng)目二期,主油箱油位采用西門子生產(chǎn)的 E+H、型號(hào)FMI51 電容式液位計(jì)測量,開始沒按要求,因主油箱注油、排油麻煩,且油位尺度不易把握,只對(duì)油箱不為零時(shí)進(jìn)行,結(jié)果測量誤差較大,后,我們做了一只小容器,容器內(nèi)注滿從油箱取來的潤滑油,按照說明書要求,把液位計(jì)放進(jìn)容器內(nèi),模擬油箱油位零位和滿度后問題解決。
4.結(jié)束語
通過以上對(duì)液位計(jì)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(duì)以后的工作起到了一定的借鑒做用,使今后的工作少走彎路。
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