浮球液位控制器在發電廠機組高低加液位測量及控制回路改造

       某大型發電廠1號機組自投產以來，高低加熱器水位控制調節系統采用基地儀調節方式，其調節靈敏度差，調節精度低，系統調節遲延大調節偏差大，運行人員無法干預調節，常發生水位波動的危險，影響機組安全運行。本次改造取消基地儀控制，正常疏水閥全部更換為ABB智能定位器，每臺高加增加兩臺液位變送器，低加增加一臺液位變送器，用液位開關與液位變送器共同實現高低保護聯鎖，運行人員實時監視水位變化，及時通過水位調節是高加水位保持正常狀態，提高熱工保護可靠性。本文通過分析了萊城發電廠1號機組高低加液位測量及控制回路改造前基地儀控制調節的不穩定性、液位開關單獨參與控制調節的不可靠性，改造后新增加浮球液位變送器通過DCS系統參與水位自動調節，實時反映水位變化，提高了保護動作率。本文對于該行業內的現場控制的工作人員有一定借鑒作用。
 
　1 基地儀控制與DCS系統PID調節控制方式之間的比較
　　我廠高低加液位一直采用氣動基地式調節儀表，將變送、放大、指示調節、反饋操作定值集中于一個箱體上，可就地直接控制氣動薄膜，不占控制盤位置.其工作氣源為壓力0.14-0.2MPa，干燥、除油、除塵的壓縮空氣，否則影響基地儀工作效果。實際工作中對于氣開式氣動調節閥，進行手自無擾切換時必須保證輸出壓力一致。當輸出壓力很低或無輸出壓力時，氣動門不能正常工作，此時漏氣或堵塞，可能的原因是恒節流孔阻塞、過濾減壓閥臟污，噴嘴漏氣，手自A/M切換時漏氣或堵塞、放大器膜片漏氣；當輸出壓力過高時，引起的原因是噴嘴阻塞、放大器閥座沾污；當輸入指示值偏大時，則由于比例平衡不適當需要調整偏位或者指針錯位。可見基地儀控制雖然把測量和調節合二為一，減少了盤柜、電纜，卻由于各部件的故障率時常導致正常疏水閥的自動調節效果。
改造后取消基地儀，改為DCS控制方式，正常疏水閥全部更換為ABB智能型定位器，具備開關量及模擬量反饋顯示功能。危急疏水閥為兩位式，具有快開快關功能。以#3高加正常水位控制為例，DCS組態邏輯采用加強型PID調節，兩臺液位變送器取平均，通過自身PID調節實現水位自動調節，輸出4-20MA信號，經電氣轉換器轉為氣壓信號，控制氣動門開關。PID調節原理簡單、使用方便、安全可靠。
 
　　2 高低加水位測量回路改進后的優點
　　改造前#1機組高低加均采用液位開關進行水位測量，無液位變送器。浮球液位控制器的工作原理是磁鐵固定于一個帶支點的軸承開關機構上，當浮球隨液位升高時，磁性軸套同時隨之升高至磁性所產生的磁場中，磁鐵快速吸附在磁性絕緣套外側，使開關機構動作，當液位下降時彈簧拉回磁鐵，開關復位。實際運行中若水位波動大，特別是機組啟動過程中投高加時，水位波動大而導致液位開關頻繁動作，造成高加解列，也曾出現液位開關結點動作不正常，開關接頭處漏水等故障，僅僅依靠液位開關實現水位控制并不安全可靠。
　　改造后每臺高加增加兩臺EJA智能型差壓變送器，低加增加一臺差壓變送器，變送器汽側及水側取樣位置保持原基地儀取樣位置，以零水位作為基準水位，在DCS內部進行遷移。比如#1高加水位DCS量程設置為-150-1580mmH2O，就地量程設置為0-1730mmH2O，表示在-150 mmH2O時變送器輸出為4mA是低水位，而在1580mmH2O輸出20mA是高水位。由于高低加變送器的取樣位置均設置在高加下部，為了消除附加誤差，需要進行負遷移，可以在DCS內部完成，也可以在實際安裝位置對變送器拉遷移，實時反映水位真實變化。
此前運行人員只能通過開關狀態來判斷水位高低，不能監測到水位實時變化趨勢，當水位≥88mm高二值報出，開危急疏水閥，當水位≥138mm高三值與上高二或高一的任意開關后發出，高加解列。改造后用液位變送器與液位開關共同實現聯鎖控制。當高加液位變送器測量值取坎值達到大二值時，或者就地高二值液位開關報警，發出快開危急疏水門信號；當就地高三值液位開關動作與上高加液位變送器測量值取坎值的大一值發出解列信號，保護動作正確率大幅提高。
 
　　3 改造后的故障分析及處理
　　3.1 定位器反饋連桿超出范圍，DCS畫面無法顯示開關量反饋
　　定位器24V指令電源則由FUM280卡件提供。*先需確定電源正常。對ABB定位器進行自動調整，對于氣開式氣動門采用正作用方式。調整過濾減壓閥使氣源輸出壓力在0.3MPa左右，并適當調整定位器反饋連桿的位置，使開關量、模擬量反饋正常。
　　3.2 開機過程中未投高加前，#2高加水位突增
　　此時水位應恒定，懷疑負壓側進氣， 因H0=H-ΔP/（ρ'-ρ''）g， 差壓減少，H0 增大，指示值突增。緩慢擰開負壓側排污門，見有水放出則立即擰緊，水位恢復正常。
　　3.3 開機后#8低加水位指示偏高
緩慢打開變送器正壓測排污門，有水少量流出，負壓側無水，可能由于凝汽器抽真空導致負壓側管道水被抽走，此時不能打開平衡門，否則正壓側凝結筒中的水串進負壓側而很難再凝結。借停機機會對凝結筒重新注水，指示正常。
 
　　4 結論
　　改造后運行人員通過畫面監視水位變化，可主動解除自動對正常疏水閥進行開關操作，液位變送器與液位開關共同參與保護聯鎖，不再因為單一開關故障而造成保護誤動作或拒動作，利用DCS系統PID自動調節比基地儀調節更具性，可操作性，收到良好效果，確保機組安全穩定運行。

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