生產(chǎn)機(jī)組中采用磁翻板液位計(jì)進(jìn)行采暖集水箱液位自動(dòng)控制案例分析

本文概述：
磁翻板液位計(jì)作為一種成本低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝簡(jiǎn)便，測(cè)量準(zhǔn)確度高的液位測(cè)量系統(tǒng)，在各類的水箱，儲(chǔ)罐中有著大量的應(yīng)用，本文介紹的是磁翻板液位計(jì)應(yīng)用于遼寧東方350MW機(jī)組采暖集水箱液位自動(dòng)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(diǎn)。該系統(tǒng)是8年前投入運(yùn)行的，當(dāng)時(shí)是采用磁翻板液位計(jì)就地液位顯示加液位接點(diǎn)輸出液位高低等信號(hào)，配合電氣疏水控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水位自動(dòng)控制的。儀表系統(tǒng)運(yùn)行至今，經(jīng)常發(fā)生由于液位接點(diǎn)動(dòng)作故障致使液位自動(dòng)控制不正常，只能靠人工定期就地控制。這個(gè)問題，對(duì)于公司的自動(dòng)化生產(chǎn)過程造成很大的困擾，為了克服這個(gè)難題，工程技術(shù)人員為了解決這個(gè)問題，從根源上進(jìn)行了分析，一致分析后認(rèn)為該系統(tǒng)溫度是影響原磁翻板液位控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要原因，為了節(jié)約成本，減少因施工而對(duì)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(shí)施過程中得到了非常好的效果，不但設(shè)備運(yùn)行良好同時(shí)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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一、系統(tǒng)狀況
汽機(jī)零米疏水收集箱收集2臺(tái)機(jī)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(chǎng)采暖系統(tǒng)的疏回水等。由于該收集箱原設(shè)計(jì)為大氣式疏水箱，非承壓容器，但由于其收集的各種疏水會(huì)隨機(jī)組負(fù)荷、運(yùn)行方式、檢修情況、采暖供汽參數(shù)以及各疏水回收時(shí)機(jī)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(jì)了水位超高自動(dòng)溢流系統(tǒng)，但溢流的水均排向了地坑，無法進(jìn)行回收，這樣帶來了極度的浪費(fèi)。遼寧東方350MW機(jī)組采暖集水箱液位自動(dòng)控制，投產(chǎn)設(shè)計(jì)是采用磁翻板液位計(jì)就地液位顯示加液位接點(diǎn)輸出液位高低等信號(hào)，配合電氣疏水控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水位自動(dòng)控制回收系統(tǒng)。
 
二、存在的問題
運(yùn)行8年來，該系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生由于液位接點(diǎn)動(dòng)作故障致使液位自動(dòng)控制不正常，只能靠人工定期就地控制，天氣暖和時(shí)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(jìn)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(yùn)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(jì)就地液位顯示加液位接點(diǎn)輸出液位高低等信號(hào)，配合電氣疏水控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水位自動(dòng)控制回收系統(tǒng)。
磁翻板液位計(jì)的工作原理：以UHZ系列側(cè)裝式磁翻板液位計(jì)為例，液位計(jì)與容器通過側(cè)法蘭相連接，這樣液位計(jì)重的變化實(shí)際與容器內(nèi)液位的變化是相一致的。液位計(jì)腔內(nèi)的柱狀浮子與液位計(jì)外部的磁翻板實(shí)際為一組磁性系統(tǒng)。柱狀浮子通過磁場(chǎng)影響磁翻板液位計(jì)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(dāng)液位計(jì)中液位上升時(shí)，由于磁鋼受浮子內(nèi)磁場(chǎng)的影響帶動(dòng)翻珠由白色翻轉(zhuǎn)為紅色；反之液位下降時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳送至控制室，傳感器實(shí)際由干簧管和電阻組成。當(dāng)浮子內(nèi)磁鋼位置變化后，磁場(chǎng)通過器壁帶動(dòng)傳感器內(nèi)干簧管觸點(diǎn)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。回路的大小正好與液位的高低成正比，這樣后由置于傳感器外殼內(nèi)的變送器將電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)，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(chǎng)的疏水溫度隨著夏季到冬季也隨著上漲，同時(shí)溫度＞100℃，而磁性的特性為：溫度越高，磁性大減，磁場(chǎng)相對(duì)較弱，這也就是天文學(xué)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(chǎng)卻較弱的原因。因?yàn)轭惖匦行窍鄬?duì)比較離太陽更近，溫度更高，因而磁場(chǎng)更弱。這樣就造成尤其冬季時(shí)，磁翻板液位開關(guān)的接點(diǎn)基本動(dòng)作不正常，因而也就無法實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)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(shí)干脆就不能自動(dòng)控制；液位從低到高時(shí)液位自動(dòng)聯(lián)鎖疏水，但液位從高到低時(shí)，聯(lián)鎖不能正常斷開，這樣會(huì)使疏水泵長(zhǎng)時(shí)間空轉(zhuǎn)，致使疏水泵損壞。
4液位自動(dòng)控制的完善和實(shí)現(xiàn)
針對(duì)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(cè)量（如超聲波等）造價(jià)較高，而且需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的改造，并且停運(yùn)一段時(shí)間，而該系統(tǒng)屬于公用，上述條件均無法滿足。既要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，又要相應(yīng)允許實(shí)施。技術(shù)人員再次結(jié)合系統(tǒng)圖進(jìn)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(cè)量的結(jié)構(gòu)，考慮在磁翻板液位計(jì)的液位測(cè)量筒下部加裝1臺(tái)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(duì)應(yīng)關(guān)系（只是在現(xiàn)場(chǎng)修正疊加一個(gè)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(diǎn)的模擬量顯示儀表，這樣可實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)控制，集體的偏差多少可以在就實(shí)際進(jìn)行整定試驗(yàn)。整套測(cè)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(diǎn)引入控制回路，可以實(shí)現(xiàn)液位高低的自動(dòng)控制。同時(shí)見圖5集水箱磁翻板液位計(jì)下測(cè)點(diǎn)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(huì)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(chǎng)實(shí)際的安裝、整定和長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了改造的目的，運(yùn)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(jì)價(jià)值超過10萬元。

6結(jié)束語
通過對(duì)疏水箱液位自動(dòng)控制的分析和實(shí)踐，本次改造是成功的，希望對(duì)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(jì)在立式罐底量增量測(cè)量中的應(yīng)用
下一條：超聲波流量計(jì)在發(fā)電機(jī)組內(nèi)冷卻系統(tǒng)管路流量測(cè)量中的應(yīng)用分析