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技術(shù)專題

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淺析操作條件變化時磁翻柱液位計控制水平

作時間：2019-08-26 15:44:04   來源：  作者：
如果要求列出能夠提高火力發(fā)電廠熱耗率的一系列因素，由于其對磁翻柱液位計性能的影響，準(zhǔn)確測量汽包液位將接近頂部。當(dāng)電力市場和需求模式發(fā)生變化時尤其如此。
 
許多傳統(tǒng)的熱電廠都是為基本負(fù)載運行而設(shè)計的，每次運行數(shù)天和數(shù)周，負(fù)載變化較小。現(xiàn)在，工廠經(jīng)常不得不每天都在增加和減少，以平衡可再生能源的間歇性生產(chǎn)。這會對設(shè)備產(chǎn)生影響，需要更復(fù)雜的控制以在更寬的工作范圍內(nèi)保持效率和理想的加熱速率。讓我們看看磁翻柱液位計中的液位控制，看看它如何影響效率，操作和維護(hù)。
 
磁翻柱液位計汽包水位
雖然設(shè)計和尺寸各不相同，但大多數(shù)亞臨界磁翻柱液位計在較高點處有一個鼓，在那里收集蒸汽并將管子放在一起。保持滾筒中正確的水位至關(guān)重要。如果水位太高，它可以被帶入蒸汽管道，如果它一直到達(dá)主渦輪機(jī)，它可能會損壞葉片。如果水位太低，磁翻柱液位計的部分可能會變干和過熱。這兩種情況都可能導(dǎo)致長時間和昂貴的停機(jī)，因此只需更換一英寸或兩英寸水平就可能導(dǎo)致行程。
 
維持這一臨界水平具有挑戰(zhàn)性，因為磁翻柱液位計鼓是一個非常湍流和混亂的地方，具有高溫和高壓。理想情況下，應(yīng)以相同的速率添加給水，蒸汽被抽出。當(dāng)蒸汽消耗非常穩(wěn)定時，這是可以控制的，但是當(dāng)負(fù)載上升和下降時，水平可以快速變化。增加的負(fù)荷會吸收蒸汽，導(dǎo)致滾筒內(nèi)的壓力降低，并允許更多的蒸汽在管中冒泡。這會提高液位，如果在短時間內(nèi)發(fā)生足夠大的變化，就會導(dǎo)致跳閘。減少蒸汽消耗可能產(chǎn)生相反的效果。
 
在美國機(jī)械工程師協(xié)會（ASME）磁翻柱液位計和壓力容器規(guī)范PG-60.1.1需要以上400psi的操作具有兩個直讀計或視鏡，以指示水平鼓任何磁翻柱液位計。這有點老式，可以追溯到磁翻柱液位計消防員手動控制的日子。該規(guī)范允許其中一個直讀式儀表被兩種間接的液位測量方法所取代，這兩種方法可以包括差壓（DP），置換器，電導(dǎo)率或雷達(dá)技術(shù)。
 
通常，所有類型的磁翻柱液位計汽包水平儀表都使用外部腔室安裝（圖1）。這種安裝裝置有幾個術(shù)語，包括韁繩和靜止井，但總是包括兩個連接到滾筒 - 液面上方和下方 - 因此它將與滾筒本身具有相同的水平。兩個連接都有閥門，因此在運行期間可以隔離腔室，從而可以在不關(guān)閉磁翻柱液位計的情況下更換或維修儀器。錢伯斯還幫助減少湍流，這是磁翻柱液位計鼓的特點。
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水平測量方法
讓我們來看看這四種很好的測量技術(shù)如何在這種情況下發(fā)揮作用，各有利弊。
 
DP。DP是許多應(yīng)用的傳統(tǒng)熱門，但對于磁翻柱液位計鼓，它有一些嚴(yán)重的缺點。首先，它取決于知道液體的密度，在磁翻柱液位計的情況下，液體密度可能有很大差異。磁翻柱液位計中水密度在0 psi和1,000 psi之間的變化可能導(dǎo)致DP水平讀數(shù)誤差為26％。顯然，控制磁翻柱液位計的自動化系統(tǒng)將采用更接近操作條件的密度，但是密度仍然可以基于內(nèi)部壓力變化期間產(chǎn)生的鼓泡量快速變化，如前所述。因此，當(dāng)沒有水平傳感器時，DP傳感器可以記錄水平的變化。
 
另一個嚴(yán)重的缺點是使用脈沖線到達(dá)發(fā)射器。這些往往是維護(hù)密集型的，需要定期排污和泄漏修復(fù)，并且它們受到其他堵塞源的影響。
 
置換。與DP一樣，置換器也依賴于了解液體的密度，因此它們受到相同的精度限制。位移器本質(zhì)上是機(jī)械的并且具有必須在困難環(huán)境中自由操作的移動部件，通常需要頻繁校準(zhǔn)和維護(hù)。
 
電導(dǎo)率。電導(dǎo)率傳感器布置在沿腔室側(cè)面延伸的線上，根據(jù)浸入的傳感器數(shù)量來報告水平。這種方法非�？煽�，但由于傳感器間距較小，因此分辨率較低。這些儀器對安全系統(tǒng)非常有用，但不能提供液位控制所需的精確度。
 
雷達(dá)。這留下了雷達(dá)，在這種情況下，雷達(dá)通常是導(dǎo)波雷達(dá)（GWR），因其使用探頭作為波導(dǎo)而得名。由于波導(dǎo)，GWR適用于在狹窄的腔室內(nèi)操作，具有許多優(yōu)點。
 
首先，GWR不依賴于液體密度。它檢測介電常數(shù)（DK）在液體表面變化的點。其次，它可以承受磁翻柱液位計環(huán)境中遇到的溫度和壓力。第三，它非常精確并且能夠每秒多次更新讀數(shù)，因此它可以非�？焖俚赜涗涀兓�。
 
GWR的缺點很重要，但可以減輕。首先，發(fā)射器頭必須安裝得比較高可能的液位高至少參考反射器的長度。需要有一個清晰的空間，脈沖在到達(dá)液體表面之前可以通過該空間。結(jié)果，大多數(shù)現(xiàn)有的腔室不能按原樣使用。一些腔室可以在頂部添加延伸部以增加長度，或者可能必須添加新腔室。
 
其次，正如DP和置換器受液體密度變化的影響一樣，GWR受蒸汽介電性質(zhì)的影響。根據(jù)蒸汽密度，在磁翻柱液位計中工作時雷達(dá)脈沖減慢 - 較高的壓力意味著較慢的脈沖。因為脈沖通過蒸汽需要更長的時間并且在通過蒸汽時反彈，如果GWR變送器在空氣中校準(zhǔn)，它將提供讀數(shù)，表明水平低于實際水平。儀器的變送器可以通過動態(tài)蒸汽補償來克服這個問題。
 
探頭的直徑步長始終與變送器保持固定距離。每次發(fā)送脈沖時，此步驟都充當(dāng)參考反射器，將其自身的回波與液體表面的回波一起發(fā)回（圖2）。發(fā)射器信號處理器尋找參考反射時間的偏差，以確定信號是否已經(jīng)減慢以及減少了多少。然后計算校正因子并將其應(yīng)用于液體表面的回波。每次脈沖都會執(zhí)行此操作，因此校正是動態(tài)的，并將測量誤差降低至小于2％。
 
磁翻柱液位計紊亂的影響，無論是將水吸入蒸汽管道還是允許部分磁翻柱液位計干燥都是嚴(yán)重的，因此采用適當(dāng)?shù)膬x器和控制策略來防止這些情況是至關(guān)重要的。同時，觸發(fā)磁翻柱液位計停機(jī)的錯誤行程會中斷生產(chǎn)并需要重啟過程，這兩者都非常昂貴。因此，運營商經(jīng)常使用以三分之二投票方案排列的三級儀器來啟動關(guān)機(jī)。這可能聽起來像一個復(fù)雜而昂貴的解決方案，但由于儀器故障，在高峰輸出期間僅損失一次生產(chǎn)將不僅僅是成本的合理性。
 
請記住，ASME PG.60.1.1至少需要兩個間接工具，因此實際投票方案只需要一個。正常的安裝實踐包括在鼓周圍安裝三個腔室。如果使用GWR變送器，安裝人員應(yīng)小心確保放置腔室，使頂部位于滾筒上方所需的距離。
 
理想情況下，三個腔室應(yīng)該都處于完全相同的水平，并且鼓本身應(yīng)該是完全水平的，但通常情況并非如此。如果高度不匹配，則三個GWR發(fā)射器將不同意水平讀數(shù)。這是因為讀數(shù)是基于法蘭到液面的距離，因此如果法蘭位置不同，讀數(shù)也會不同。激光測量設(shè)備可以幫助量化差異，因此可以在GWR發(fā)射器中進(jìn)行校正。
 
如果這種測量校正不實用，安裝人員可以使用一種稱為“浮動腔室”的技術(shù)。安裝了GWR變送器的三個腔室在頂部和底部與磁翻柱液位計鼓封閉。使用每個底部的排水口，它們通過管道相互連接，室頂部通向大氣。水被迫通過管道，因此所有三個室都達(dá)到相同的自然水平。這可能是一個棘手的過程，如果沒有正確執(zhí)行它會受到重大錯誤，因此通常選擇它作為較后的手段。
 
來自三個GWR發(fā)射器的讀數(shù)可以在其配置中匹配，以校正在安裝過程中產(chǎn)生的任何高度差。如果在操作過程中出現(xiàn)差異，則可能是流過或膨脹的跡象，這可能導(dǎo)致滾筒中的不均勻分布。如果這被證明是一個長期問題，那么將腔室重新定位在靠近滾筒中部的位置可能會更好。
 
基線負(fù)荷發(fā)電廠根據(jù)可再生能源和其他發(fā)電源的間歇性輸出調(diào)節(jié)其輸出的必要性使得運行更加復(fù)雜。因此，磁翻柱液位計控制比以往任何時候都更加重要，以保持植物穩(wěn)定。正確的操作取決于有效的液位儀表，GWR變送器可以填補賬單以保持穩(wěn)定性，效率和盈利能力。