撰文背景：
差壓變送器被大量的應(yīng)用于各類(lèi)液位、流量及密度的測(cè)量之中，潤(rùn)中儀表科技從事壓力變送器和差壓變送器研制生產(chǎn)多年，在此領(lǐng)域有豐富的經(jīng)驗(yàn)，本文以某一用戶(hù)在600MW 機(jī)組除氧器水箱的液位測(cè)量中遇到的相關(guān)情況，對(duì)所使用的差壓變送器作研究與分析，并對(duì)改造優(yōu)化方案的可行性作針對(duì)性的分析。此機(jī)組的除氧器水箱有模擬量和開(kāi)關(guān)量測(cè)點(diǎn)，模擬量測(cè)點(diǎn)通過(guò)差壓式變送器測(cè)得，開(kāi)關(guān)量通過(guò)液位開(kāi)關(guān)測(cè)得。用戶(hù)單位熱控人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間檢修實(shí)踐發(fā)現(xiàn)液位經(jīng)常開(kāi)關(guān)存在誤報(bào)和拒報(bào)的情況，導(dǎo)致機(jī)組聯(lián)鎖保護(hù)無(wú)法正常投入。而模擬量的液位變送器測(cè)量準(zhǔn)確能夠?qū)崟r(shí)反映除氧器水箱的液位。因此用戶(hù)單位熱控技術(shù)人員嘗試將液位開(kāi)關(guān)取消，并增加兩套差壓式水位計(jì)，一套進(jìn)送DCS，與原來(lái)兩套做三取中做調(diào)節(jié)，三取二作為保護(hù)使用。另一套差壓變送器信號(hào)送至主控室立盤(pán)的光柱表顯示，以便在DCS 系統(tǒng)失靈時(shí)能夠在遠(yuǎn)方進(jìn)行監(jiān)視。
 
　　一、引言
用戶(hù)單位除氧器液位測(cè)點(diǎn)有模擬量和液位開(kāi)關(guān)。模擬量為差壓式，安裝智能3051 差壓式變送器。液位開(kāi)關(guān)為221A 系列。在實(shí)際應(yīng)用中液位開(kāi)關(guān)經(jīng)常存在誤動(dòng)和拒動(dòng)情況。主要原因?yàn)闇y(cè)量筒安裝位置存在一定的誤差，導(dǎo)致其節(jié)點(diǎn)動(dòng)作時(shí)與模擬量對(duì)應(yīng)有差異。液位開(kāi)關(guān)浮筒內(nèi)活動(dòng)桿長(zhǎng)期在水汽中工作，介質(zhì)中雜質(zhì)較多，使活動(dòng)杠容易被卡澀，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)存在拒動(dòng)現(xiàn)象?？傊何婚_(kāi)關(guān)存在著的這些缺陷給除氧器的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了很大的安全隱患。很有必要研究改進(jìn)除氧器液位的測(cè)量方法。用戶(hù)單位通過(guò)長(zhǎng)期的研究摸索，發(fā)現(xiàn)采用智能差壓變送器的差壓式測(cè)量方法能夠代替液位開(kāi)關(guān)。把液位開(kāi)關(guān)取消，增加一套液位變送器，原來(lái)液位報(bào)警聯(lián)鎖的開(kāi)關(guān)量信號(hào)改為模擬量高低值判斷。同時(shí)，為了防止重要容器液位在DCS 系統(tǒng)失靈遠(yuǎn)方還能監(jiān)視，在立盤(pán)上增加一光柱表，信號(hào)也來(lái)自就地一個(gè)獨(dú)立取樣的3051差壓變送器。
 
　　二、除氧器水箱水位測(cè)量可靠性研究
用戶(hù)單位自投產(chǎn)以來(lái)，熱控技術(shù)人員一直重視容器液位測(cè)量。除氧器水箱液位雖然不像汽包水位那樣為主保護(hù)測(cè)點(diǎn)，但其重要性不言而喻。一是除氧器作為給水系統(tǒng)中貯水的重要中轉(zhuǎn)站，其巨大的貯水量可以通過(guò)一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)其水位來(lái)滿足給水需求。由此可以知道除氧器水箱水位*先個(gè)重要之處是準(zhǔn)確測(cè)量來(lái)進(jìn)行液位調(diào)節(jié)。二是除氧器水箱水位過(guò)高可能會(huì)導(dǎo)致除氧器水箱中的水倒流回汽輪機(jī)造成汽輪機(jī)的嚴(yán)重?fù)p壞。或者是除氧器水箱水位過(guò)低將會(huì)導(dǎo)致給水泵的氣蝕。這樣又可以得到另一個(gè)結(jié)論就是除氧器水箱水位過(guò)高或者過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致重要設(shè)備損壞，故除氧器水箱水位測(cè)點(diǎn)是重要的保護(hù)測(cè)點(diǎn)。通過(guò)上面的論述足以說(shuō)明除氧器水箱水位在火力發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)以及保護(hù)中占有的重要地位，很有必要對(duì)除氧器水箱水位測(cè)量的可靠性進(jìn)行研究。用戶(hù)單位熱控技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)模擬量測(cè)點(diǎn)相對(duì)比較準(zhǔn)確，特別是多點(diǎn)測(cè)量取中間值更能保證模擬量調(diào)節(jié)的可靠性。而作為聯(lián)鎖保護(hù)的測(cè)點(diǎn)一般選用三取二可靠性更高。另外，在DCS 系統(tǒng)失靈時(shí)，為了能夠在遠(yuǎn)方監(jiān)視除氧器水箱水位需要考慮增加獨(dú)立于DCS 系統(tǒng)的水位顯示。
 
　　三、改造思路
用戶(hù)單位除氧器水箱水位測(cè)點(diǎn)有模擬量測(cè)點(diǎn)和開(kāi)關(guān)量測(cè)量。模擬量測(cè)點(diǎn)為差壓式，安裝差壓變送器，通過(guò)4 ～20mA 遠(yuǎn)傳至DCS 進(jìn)行監(jiān)視及調(diào)節(jié)。差壓式液位變送器安裝兩臺(tái)，分別位于除氧器水箱的左右側(cè)。開(kāi)關(guān)量信號(hào)通過(guò)在除氧器水箱上安裝的液位開(kāi)關(guān)送出，液位開(kāi)關(guān)安裝9 個(gè)，分別是水位高三值3 個(gè)，高二值1 個(gè)，高一值1 個(gè)，低一值1 個(gè)，低二值3 個(gè)。高一值和高二值用于聯(lián)鎖關(guān)閉四抽逆止門(mén)及四抽至除氧器供汽電動(dòng)門(mén)，低二值用于聯(lián)鎖停運(yùn)給水泵。目前，液位開(kāi)關(guān)存在著誤動(dòng)和拒動(dòng)的情況。綜合考慮，液位的開(kāi)關(guān)量信號(hào)可以使用模擬量信號(hào)大小判斷獲得。所以需要增加一套模擬量液位測(cè)點(diǎn)。其中用于除氧器水箱水位調(diào)節(jié)的可以用三個(gè)模擬量測(cè)點(diǎn)三取中獲得。水位開(kāi)關(guān)量信號(hào): 低一值，高一值，高二值使用三取中后的點(diǎn)大小判斷獲得。高三值低二值開(kāi)關(guān)量均為三個(gè)，則使用三個(gè)模擬量測(cè)點(diǎn)獨(dú)立判斷獲得。獨(dú)立取樣的三個(gè)低三值三取二跳閘給水泵可靠性更高。同時(shí)再增加一個(gè)液位變送器使該液位變送器信號(hào)遠(yuǎn)傳至主控室立盤(pán)的光柱表，以便在DCS 系統(tǒng)異常時(shí)能夠在遠(yuǎn)方監(jiān)視除氧器水箱水位。該光柱表使用單獨(dú)UPS 電源供電。
 
　　四、改造過(guò)程
( 一) 設(shè)備選型。液位變送器選型: 液位變送器選用艾默生公司的智能3051 系列差壓變送器，該系列變送器測(cè)量準(zhǔn)確，安裝及校驗(yàn)方便，運(yùn)行可靠穩(wěn)定。考慮到除氧器水箱液位能達(dá)到的高度，選用型號(hào)為3051CD2A 為適合。光柱表選型: 考慮除氧器水箱水位需要測(cè)量的范圍在3米左右，故選用的光柱表測(cè)量范圍在3 米以上。上海自動(dòng)化儀表廠生產(chǎn)的XTMA － 1020 － B 系列變送器測(cè)量范圍－1600mm ～ 1600mm，另外尺寸大小根據(jù)立盤(pán)安裝位置定，總之以美觀實(shí)用為準(zhǔn)。該光柱表使用220V 交流電源供電，電源取自熱控儀表電源柜。電源的容量2A 左右即可，不用太大。需要注意的是，該光柱表接收的4 ～ 20mA 信號(hào)有兩種，一種是有源的，另一種需要光柱表供電。本次改造使用的差壓變送器就是需要光柱表供電才能正常工作。在接線時(shí)特別要注意，即將“P”端子與“+ ”端子短接，接在變送器的正極。
 
　　接線圖如圖1 所示。
　　平衡容器選型: 考慮到壓力及溫度等參數(shù)，使用的平衡容器型號(hào)為T(mén)G － 10 － DP/2。
附屬設(shè)備: 一是引壓管，引壓管采用FITOK 公司外徑為14mm，內(nèi)徑10mm，不銹鋼管。二是閥門(mén)，二次門(mén)也采用FITOK 公司的針型閥; 另外使用差壓變送器配套的三閥組便于變送器的投退。
 
　　( 二) 工程施工。
　　1． 敷設(shè)電纜。因?yàn)橛?jì)劃增加兩套變送器，所以需要敷設(shè)兩顆4* 1． 5 阻燃屏蔽電纜。一顆從變送器到DCS 機(jī)柜，另外一顆從變送器到主控室立盤(pán)處。另外光柱表需要的220V交流電源需要重?zé)峥仉娫垂袢?，所以還得敷設(shè)從熱控電源柜到主控室立盤(pán)的電源電纜一顆。
 
2． 平衡容器及儀表管焊接。焊接安裝平衡容器，汽側(cè)取樣點(diǎn)到平衡容器處管路應(yīng)滿足100: 1 的水平向下坡度。一次門(mén)門(mén)桿保證水平。水側(cè)一次門(mén)門(mén)杠也應(yīng)水平安裝。當(dāng)閥門(mén)的門(mén)桿豎直方向安裝時(shí)介質(zhì)經(jīng)過(guò)閥門(mén)門(mén)芯時(shí)并不是水平經(jīng)過(guò)的。也就是說(shuō)當(dāng)一次門(mén)的門(mén)桿豎直方向安裝閥門(mén)的時(shí)候，平衡罐內(nèi)液位和取樣點(diǎn)之間的液位會(huì)有一定的差異，這將會(huì)對(duì)差壓式水位計(jì)造成很大的測(cè)量誤差。
 
3． 安裝差壓變送器。變送器在安裝前需送實(shí)驗(yàn)室校驗(yàn)，合格才能使用。差壓變送器引壓處分高壓側(cè)和低壓側(cè)。平衡容器接的是汽側(cè)，正常運(yùn)行時(shí)比水側(cè)的壓力高，當(dāng)兩側(cè)差壓越小時(shí)水位越高。安裝差壓變送器時(shí)可以將變送器高壓側(cè)接汽側(cè)，也可以接水側(cè)。兩種不同的安裝方法對(duì)應(yīng)變送器量程設(shè)置方法相反。當(dāng)變送器高壓側(cè)接汽側(cè)時(shí)，量程應(yīng)從小到大設(shè)置，反之當(dāng)變送器高壓側(cè)接水側(cè)時(shí)，量程應(yīng)從大到小設(shè)置。圖2 水位－ 差壓轉(zhuǎn)換原理圖


 
4． 變送器量程標(biāo)定。由圖2 可知，平衡容器( 汽側(cè)) 所在液柱比水側(cè)高，平衡容器內(nèi)蒸汽凝結(jié)充分后，有多余的水會(huì)倒流回容器內(nèi)，當(dāng)平衡容器內(nèi)水蒸發(fā)時(shí)容器內(nèi)水會(huì)馬上補(bǔ)充進(jìn)入平衡罐。這樣差壓式水位計(jì)高壓側(cè)液柱就保持不變，形成可以作為參考的液柱，這就是所謂的參比水柱。液位的變化與負(fù)壓側(cè)表管內(nèi)壓力相關(guān)了。這里所說(shuō)的量程標(biāo)定就是測(cè)量負(fù)壓側(cè)取樣處與正壓側(cè)取樣處高度差。標(biāo)定工具選用透明的塑料軟管，里面灌滿水并且得保證沒(méi)有氣泡。正壓側(cè)位置標(biāo)定: 選用正壓側(cè)一次門(mén)門(mén)芯位置，觀察塑料軟管內(nèi)液位與門(mén)芯位置齊平后，檢查塑料軟管另一側(cè)水位，在固定地方( 可以是鋼梁、墻等) 做好標(biāo)記。負(fù)壓側(cè)位置標(biāo)定: 選用負(fù)壓側(cè)一次門(mén)門(mén)芯位置，觀察塑料軟管內(nèi)液位與門(mén)芯位置齊平后，檢查塑料軟管另一側(cè)水位，在固定地方( 可以是鋼梁、墻等) 做好標(biāo)記。測(cè)量?jī)蓸?biāo)記處的高度差，所得的高度差就是該差壓變送器的量程范圍。
 
5． 變送器接線調(diào)試。智能3051 系列變送器均為兩線制，兩顆線既是電源線也是信號(hào)線，分正負(fù)極，接反變送器無(wú)法工作。接線完成后變送器液晶屏應(yīng)有顯示，使用手操器進(jìn)行量程標(biāo)定。另一個(gè)送立盤(pán)光柱表的變送器設(shè)定方法一樣，光柱表設(shè)定方法參照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。
 
( 三) 變送器投運(yùn)。除氧器水箱見(jiàn)水后，打開(kāi)排污門(mén)及放氣門(mén)進(jìn)行排污及放氣，以便排污管路中的污水及積氣。因?yàn)槠胶馊萜魑恢幂^高，水箱內(nèi)的水無(wú)法進(jìn)入平衡容器行程參比水柱，故開(kāi)始階段測(cè)點(diǎn)顯示不正常。此時(shí)需要等除氧器水箱內(nèi)的高溫蒸汽進(jìn)入平衡罐內(nèi)慢慢凝結(jié)直至平衡罐的水位與取樣處一致為止，參比水柱形成，測(cè)量可以正常進(jìn)行。

( 四) 零點(diǎn)遷移。由于新增液位變送器正負(fù)壓側(cè)取樣位置與原來(lái)的變送器不一樣，量程也不一樣，所以新增差壓式液位變送器零點(diǎn)需要遷移。除氧器水箱水位的零點(diǎn)需要根據(jù)早先安裝的變送器確定，通過(guò)遷移零點(diǎn)的方法使新增水位測(cè)點(diǎn)與原有測(cè)點(diǎn)顯示一致。
 
　　五、測(cè)點(diǎn)工作情況
用戶(hù)單位#1 機(jī)組在2012 年4 月份進(jìn)行除氧器水箱水位液位開(kāi)關(guān)改造為液位變送器工作。在機(jī)組檢修后啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行了水位傳動(dòng)試驗(yàn)合格。在#1 機(jī)組2012 年11 月份臨修時(shí)，再次進(jìn)行實(shí)際水位高低傳動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)就地設(shè)置專(zhuān)人記錄翻板液位計(jì)度數(shù)，并與DCS 測(cè)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比。選取#1 機(jī)組起動(dòng)時(shí)期間中水位變化比較大的三個(gè)小時(shí)，記錄如表1。


 
　　六、結(jié)語(yǔ)
　　通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，保證了除氧器液位的準(zhǔn)確測(cè)量，在液位處于報(bào)警聯(lián)鎖值時(shí)能夠正確顯示，大大增加了除氧器安全穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性。該技術(shù)已經(jīng)在#1 機(jī)組中成功應(yīng)用，目前#1 機(jī)組除氧器液位有四套測(cè)量裝置，其中3 路信號(hào)進(jìn)DCS系統(tǒng)，用于液位的調(diào)節(jié)控制及聯(lián)鎖，第4 路信號(hào)送至主控立盤(pán)的光柱表。完成改造后，取消了液位開(kāi)關(guān)，減少了液位測(cè)點(diǎn)的維護(hù)工作量


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