生產(chǎn)機組中采用磁翻板液位計進行采暖集水箱液位自動控制案例分析

本文概述：
磁翻板液位計作為一種成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單，安裝簡便，測量準確度高的液位測量系統(tǒng)，在各類的水箱，儲罐中有著大量的應(yīng)用，本文介紹的是磁翻板液位計應(yīng)用于遼寧東方350MW機組采暖集水箱液位自動控制改造方案的案例分析，揭示了在磁翻板使用過種中多方面需要用戶關(guān)注的要點。該系統(tǒng)是8年前投入運行的，當時是采用磁翻板液位計就地液位顯示加液位接點輸出液位高低等信號，配合電氣疏水控制系統(tǒng)實現(xiàn)水位自動控制的。儀表系統(tǒng)運行至今，經(jīng)常發(fā)生由于液位接點動作故障致使液位自動控制不正常，只能靠人工定期就地控制。這個問題，對于公司的自動化生產(chǎn)過程造成很大的困擾，為了克服這個難題，工程技術(shù)人員為了解決這個問題，從根源上進行了分析，一致分析后認為該系統(tǒng)溫度是影響原磁翻板液位控制系統(tǒng)正常運行的主要原因，為了節(jié)約成本，減少因施工而對生產(chǎn)帶來的影響，采用了一種利用壓力液位的關(guān)系特性，提出了的一套改造方案，實施過程中得到了非常好的效果，不但設(shè)備運行良好同時帶來了良好的經(jīng)濟效益。

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一、系統(tǒng)狀況
汽機零米疏水收集箱收集2臺機組各輔助設(shè)備、系統(tǒng)的正常疏水及檢修疏放水，冬季現(xiàn)場采暖系統(tǒng)的疏回水等。由于該收集箱原設(shè)計為大氣式疏水箱，非承壓容器，但由于其收集的各種疏水會隨機組負荷、運行方式、檢修情況、采暖供汽參數(shù)以及各疏水回收時機的變化而變化，極端情況下易造成疏水箱超壓，威脅設(shè)備及人身的安全。因而水箱的水位控制就極為重要。雖然系統(tǒng)設(shè)計了水位超高自動溢流系統(tǒng)，但溢流的水均排向了地坑，無法進行回收，這樣帶來了極度的浪費。遼寧東方350MW機組采暖集水箱液位自動控制，投產(chǎn)設(shè)計是采用磁翻板液位計就地液位顯示加液位接點輸出液位高低等信號，配合電氣疏水控制系統(tǒng)實現(xiàn)水位自動控制回收系統(tǒng)。
 
二、存在的問題
運行8年來，該系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生由于液位接點動作故障致使液位自動控制不正常，只能靠人工定期就地控制，天氣暖和時還好，疏水量不是很大，而且有規(guī)律。一旦到了冬季，各種采暖設(shè)備的投入，大量的疏水進入集水箱，光靠人工根本滿足不了，為了保障設(shè)備的安全運行，只能是將大部分疏水經(jīng)溢流系統(tǒng)排入地溝。
 
三、原因分析
原系統(tǒng)采用磁翻板液位計就地液位顯示加液位接點輸出液位高低等信號，配合電氣疏水控制系統(tǒng)實現(xiàn)水位自動控制回收系統(tǒng)。
磁翻板液位計的工作原理：以UHZ系列側(cè)裝式磁翻板液位計為例，液位計與容器通過側(cè)法蘭相連接，這樣液位計重的變化實際與容器內(nèi)液位的變化是相一致的。液位計腔內(nèi)的柱狀浮子與液位計外部的磁翻板實際為一組磁性系統(tǒng)。柱狀浮子通過磁場影響磁翻板液位計內(nèi)的翻珠和開關(guān)內(nèi)的磁性元件，從而將液位傳遞出去。
磁翻板是顯示液位的部分（見圖1）。磁翻板內(nèi)的翻珠內(nèi)裝有柱狀的磁鋼，而所有的翻珠均勻布置于鋁制的卡槽內(nèi)，當液位計中液位上升時，由于磁鋼受浮子內(nèi)磁場的影響帶動翻珠由白色翻轉(zhuǎn)為紅色；反之液位下降時，翻珠由紅色翻轉(zhuǎn)為白色。這樣磁翻板在無需任何電源的情況下就可以反應(yīng)出容器內(nèi)液位的變化。


磁翻板顯示液位的結(jié)構(gòu)
傳感器的作用是采樣液位高低位置并轉(zhuǎn)換成標準信號傳送至控制室，傳感器實際由干簧管和電阻組成。當浮子內(nèi)磁鋼位置變化后，磁場通過器壁帶動傳感器內(nèi)干簧管觸點吸合。干簧管吸合的位置決定回路的阻抗大小，干簧管的通常位置為10mm1組?；芈返拇笮≌门c液位的高低成正比，這樣后由置于傳感器外殼內(nèi)的變送器將電阻信號轉(zhuǎn)換成標準的電流信號，送至控制室。具體結(jié)構(gòu)、原理圖見圖2。


傳感器內(nèi)部原理、結(jié)構(gòu)圖
但現(xiàn)場的疏水溫度隨著夏季到冬季也隨著上漲，同時溫度＞100℃，而磁性的特性為：溫度越高，磁性大減，磁場相對較弱，這也就是天文學上為什么類地行星明明比類木行星具有較多的鐵鈷鎳，但磁場卻較弱的原因。因為類地行星相對比較離太陽更近，溫度更高，因而磁場更弱。這樣就造成尤其冬季時，磁翻板液位開關(guān)的接點基本動作不正常，因而也就無法實現(xiàn)液位的自動控制。結(jié)合電氣控制回路故障基本現(xiàn)象就是：液位從低到高時干脆就不能自動控制；液位從低到高時液位自動聯(lián)鎖疏水，但液位從高到低時，聯(lián)鎖不能正常斷開，這樣會使疏水泵長時間空轉(zhuǎn)，致使疏水泵損壞。
4液位自動控制的完善和實現(xiàn)
針對設(shè)備的故障，技術(shù)人員采取了更換多種質(zhì)量好的磁感應(yīng)開關(guān)（如耐高溫型等），以及基于磁翻板的外貼式模擬量液位控制，但效果均不理想。其他液位測量（如超聲波等）造價較高，而且需要對設(shè)備進行相應(yīng)的改造，并且停運一段時間，而該系統(tǒng)屬于公用，上述條件均無法滿足。既要實現(xiàn)自動控制，又要相應(yīng)允許實施。技術(shù)人員再次結(jié)合系統(tǒng)圖進行了分析：該水位溢流處和下限處范圍還是比較寬裕，而且箱體為非承壓容器，所以箱體內(nèi)的壓力和大氣壓相差不大，即便是有也基本上保持恒定，結(jié)合原水位測量的結(jié)構(gòu)，考慮在磁翻板液位計的液位測量筒下部加裝1臺壓力變送器，在箱體壓力不是很大且基本恒定的情況下，液位與壓力值基本成對應(yīng)關(guān)系（只是在現(xiàn)場修正疊加一個常數(shù)值來消除箱體上不恒壓所帶來的偏差）。液位與壓力的關(guān)系曲線見圖3。

液位與壓力的大致關(guān)系
在外配1塊可輸出開關(guān)量接點的模擬量顯示儀表，這樣可實現(xiàn)液位的自動控制，集體的偏差多少可以在就實際進行整定試驗。整套測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖見圖4。

改造后的整套結(jié)構(gòu)圖
電氣的控制回路見圖5，這樣將數(shù)顯表的接點引入控制回路，可以實現(xiàn)液位高低的自動控制。同時見圖5集水箱磁翻板液位計下測點位置與變送器的位置之間可以存一段冷卻后的水，這樣可以保證變送器不會被高溫度的疏水而損壞。

電氣的控制回路
5改造后的效果
經(jīng)過現(xiàn)場實際的安裝、整定和長時間的運行，實現(xiàn)了改造的目的，運行2年沒再反生故障，經(jīng)過初步估算，2年來節(jié)能的經(jīng)濟價值超過10萬元。

6結(jié)束語
通過對疏水箱液位自動控制的分析和實踐，本次改造是成功的，希望對于電廠其他類似系統(tǒng)的液位控制非常有借鑒意義。

上一條：投入式液位計在立式罐底量增量測量中的應(yīng)用
下一條：超聲波流量計在發(fā)電機組內(nèi)冷卻系統(tǒng)管路流量測量中的應(yīng)用分析