雷達(dá)液位變送器測量凝汽器水位

在熱力發(fā)電廠機(jī)組運行過程中，凝汽器水位的正常與否關(guān)系到汽輪機(jī)的整體安全運行，因此凝汽器水位是電廠運行監(jiān)測的主要參數(shù)之一。但是由于凝汽器運行時處于真空的特殊狀態(tài)，長期穩(wěn)定正確地測量它的水位十分困難，雖經(jīng)熱工測量人員多年的探索和努力，凝汽器水位測量不準(zhǔn)這一難題已得到很好的解決，但仍然不盡人意，存在許多問題。本文主要闡述在貴州某電廠采用的另一種測量方法，此測量方式不同于傳統(tǒng)的“差壓測量”模式，具有安裝簡單，測量準(zhǔn)確，系統(tǒng)維護(hù)工作量小等優(yōu)點。

1 現(xiàn)有的典型測量方法

1．1 測量原理分析如圖1所示，此圖是典型的水位測量安裝示意圖。其測量原理為：凝汽器熱井冷凝水形成的正壓水位（Ho）由測量筒正壓引水管送至差壓變送器的正壓側(cè)，熱井內(nèi)的凝結(jié)水水位（H。）由負(fù)壓引水管送至差壓變送器的負(fù)壓側(cè)，我們由此可得以下的測量推導(dǎo)公式：

由于P+=P1gH2=P1gH1+pgH3

P一=P2gH0+P3g（H1一H0）+pgH3

所以 AP =P+一P一=P1gH1+pgH3一p2gH0一P3g（H1一H0）一pgH3= （P1一P3）gH1一（P2一P3）gHo

式中△P_ 凝汽器水位差壓，Pa；

P+——正壓側(cè)壓力，Pa；

P-— — 負(fù)壓側(cè)壓力，Pa；

H1 ——凝汽器水位zui大測量范圍，m；

H。——以zui低水位為基準(zhǔn)的凝汽器水位高度，m；

P1 ，P2——測量筒內(nèi)水的密度、凝汽器內(nèi)水的密度，Kg／m ；

P1，P2——凝汽器內(nèi)汽的密度、引壓管內(nèi)水的密度，Kg／m ；

g——重力加速度，m／s 。

圖1 典型凝汽器水位測量安裝示意圖

在式中，如果P1，P2，P3，H 1恒定不變，則兩側(cè)引水管的壓力差△P即代表了凝汽器熱井水位，水位Ho的變化也就引起了壓力差△P的變化。差壓變送器將差壓AP的變化值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的4～20mA電流信號的變化送人DCS進(jìn)行監(jiān)控，從而使我們能在控制室監(jiān)測到凝汽器水位的變化情況。

1．2 存在的問題

（1）由于機(jī)組啟動初期，凝汽器熱井中無法形成足夠的冷凝水充滿正壓引水管。因此，為了快速投人測量裝置必須首先將水位測量裝置通過一次門1切除，然后從測量筒9的加水絲堵1O，向正壓引水管灌水，直至滿水。從而保持H 恒定，快速投人測量。所以，機(jī)組啟動初期，有一段時間是無法正確監(jiān)測凝汽器水位的。

（2）凝汽器水位劇烈波動時，由于變送器距離取樣點較遠(yuǎn)，而且在不同的真空狀態(tài)下，水的比重和密度會發(fā)生變化，從而造成變送器測量的差壓變化跟不上水位的快速變化，測量不準(zhǔn)。同時也與就地水位計存在差異，所以運行人員有時還需監(jiān)視就地水位計。

（3）由于測量裝置的差壓變送器8以及焊接門5、6、7安裝在陰冷、潮濕、環(huán)境惡劣的凝結(jié)水坑中。因此，差壓變送器和焊接門的使用壽命大打折扣，并且更換焊接門時需動用電、火焊，工作量巨大。同時，差壓變送器與測量管路的連接為活動連接，易產(chǎn)生泄漏，造成測量不準(zhǔn)。

2 新型測量方法

2．1 簡介

此種新型測量方法，在貴州鴨溪電廠3號、4號機(jī)組的凝汽器水位測量上被運用。它主要是采用了久久儀表有限公司生產(chǎn)的Eclipse導(dǎo)波式雷達(dá)液位變送器（如下圖所示）來進(jìn)行液位的準(zhǔn)確測量。

圖2 Eclipse導(dǎo)波式雷達(dá)液位變送器外型圖

Eclipse變送器所擁有的測量性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于許多采用傳統(tǒng)技術(shù)的變送器，它在工業(yè)上采用了*的45。角的雙外殼設(shè)計，便于接線，編程和觀察，同時外殼可360。旋轉(zhuǎn)；液晶顯示屏為兩行八位，可通過玻璃外殼閱讀；適用于所有液位測量和控制的應(yīng)用場合，所包括的工況為：明顯的揮發(fā)氣體，泡沫，掛壁和潔垢表面波動，鼓泡或沸騰，高頻裝卸料，超低液位，介電常數(shù)或比重變化的介質(zhì)應(yīng)用場合；24VDC兩線制回路供電，輸出4～20mA，可與DCS通訊聯(lián)接；萬向探頭接頭可使安裝在數(shù)分鐘內(nèi)完成；采用了導(dǎo)波管增強了信號，減少了因長距離、低介電常數(shù)液體減弱信號所引起的問題；工作的極限狀態(tài)為：高溫399 c（=，高壓34．5MPa，介電常數(shù)為1．4。

2．2 工作原理

Eclipse導(dǎo)波雷達(dá)變送器采用了T2R（時域反射）原理。這種原理是由發(fā)生器產(chǎn)生一個沿導(dǎo)波桿（探頭）向下傳送的電磁脈沖波，當(dāng)遇到比先前傳導(dǎo)介質(zhì)（空氣或蒸發(fā)氣）介電常數(shù)大的液體表面時脈沖被反射，用超高速計時電路地測量出脈波的傳導(dǎo)時間，從而實現(xiàn)對液位的測量。

2．3 安裝調(diào)試

Eclipse導(dǎo)波雷達(dá)變送器通常由兩部分組成，一部分為傳感器，一部分為導(dǎo)波探頭（如圖2所示）。這兩部分通過NPT螺紋進(jìn)行聯(lián)接，分開進(jìn)行運輸。傳感器和導(dǎo)波探頭都具有多種型號規(guī)格，可滿足不同場合使用。鴨溪電廠采用705型傳感器+7EA型探頭（長1．5m）組成Eclipse變送器進(jìn)行凝汽器水位測量。

2．3．1 安裝

Eclipse變送器測量凝汽器水位的安裝示意圖如下：

圖3 新型凝汽器水位測量安裝示意圖

由圖可知：安裝測量裝置時，首先必須用‘p80×4×1500 mm的不銹鋼管制作一個安裝立管，鋼管兩端封閉，上端制作成圖（4）示樣，用以連接安裝導(dǎo)波探頭。管壁上鉆取兩個∮20mm的孔，兩孔必須處于同一水平面，相距l(xiāng)300 mm，然后用兩截∮2O×3×250mm的不銹鋼鋼管與鉆孔焊接在一起，zui后將焊好短管的立管與凝汽器熱井取樣出來的焊接門2對接焊接。

立管安裝結(jié)束后，便可將長1500m導(dǎo)波探頭插入立管中，然后在導(dǎo)波探頭頂端的l”BSP螺紋上纏好生料帶，用板手將導(dǎo)波探頭與立管緊密聯(lián)接好。探頭安裝完畢后，將傳感器通過探頭頂部的NPT螺紋與探頭連接。至此，安裝工作全部結(jié)束，在安裝的過程中，必須注意以下幾點：

（1）保護(hù)探頭頂部連接的塑料帽在zui后安裝傳感器之前不要取走，以免高頻頭受潮或受到機(jī)械損傷；

（2）在傳感器探頭的連接上不要使用任何的密封粘合劑或TFE膠帶，該連接使用廠供Viton環(huán)密封；

（3）注意保護(hù)探頭頂部的高頻連接干燥、清潔，必要時可用酒精擦拭，用棉簽擦干；

（4）傳感器和探頭部分的連接，隨手上緊后，再用扳手上緊1／4到1／2圈。

2．3．2 調(diào)試

Eclipse變送器安裝完畢后，還不能正常投人使用，必須進(jìn)行正確的調(diào)試，調(diào)試步驟分為：

（1）按照說明書接好電源，通電預(yù)熱5分鐘；

（2）打開液晶顯示屏的儀表蓋，可看見如左圖所示的顯示屏和儀表按鍵，儀表上電后，顯示屏每5秒鐘交替顯示LEVEL（液位），uTPuT（％輸出）和LOOP（環(huán)路電流）。

（3）根據(jù)凝汽器水位測量的具體參數(shù)要求，用儀表按鍵對變送器進(jìn)行測量參數(shù)的設(shè)定，所需設(shè)定的參數(shù)和設(shè)定的步驟如圖五框圖所示。

（4）設(shè)定完成后，再仔細(xì)進(jìn)行檢查，確認(rèn)參數(shù)無誤后，蓋上儀表蓋，打開與凝汽器連接的儀表閥門，將Eclipse變送器投人測量。

3 總結(jié)

采用Eclipse導(dǎo)波式雷達(dá)變送器組成的凝汽器水位測量裝置，在2006年使用以來，至今已有兩年。在此期間，筆者多次跟蹤調(diào)查了解，這種測量裝置從未進(jìn)行過任何調(diào)試和維護(hù)，一直都保持著較高的測量準(zhǔn)確度，是一款真正的免維護(hù)測量裝置，十分適用于真空狀態(tài)下的水位測量。

通過這兩年的觀察對比，我們可以發(fā)現(xiàn)，這種測量方法，不僅在機(jī)組啟動初期，可以快速監(jiān)測凝汽器水位，而且對于凝汽器水位的劇烈波動也可以快速反應(yīng)，直觀準(zhǔn)確的測量，克服了介質(zhì)密度、比重變化的影響，已不亞于就地水位計的測量。同時，由于測量裝置避開了惡劣的工作環(huán)境，設(shè)備使用壽命得到延長，經(jīng)濟(jì)性也很明顯。這種方法基本達(dá)到了對凝汽器水位長期穩(wěn)定準(zhǔn)確測量的目的，減輕了運行人員和熱工檢修人員的工作量，保證了機(jī)組的安全可靠運行，值得大力推廣運用。

儀表鍵使用方法：a使用↑和↓鍵在設(shè)定菜單中移動；b．需要改變參數(shù)時，按Enter鍵，顯示中*行的zui后一個字母為感嘆號時，用↑和↓鍵來改變參數(shù)的大小，然后再用Enter鍵來確定即可。注意!每次改變參數(shù)后，如果需要斷電，須給儀表10秒鐘的時間來刷新內(nèi)部設(shè)置。