1 差壓液位計測量原理
使用差壓液位計測量的遠傳液位,就是通過差壓液位變送器測量高低壓力差,再由差壓變送器轉換成電流信號傳送到集控室DCS顯示器上。
差壓液位計外部構造式樣繁多,一般分為導壓管式、單法蘭式、雙法蘭式等。各種差壓液位計所配套的差壓變送器都是一樣的。根據差壓變送器內部結構的不同可分為壓電式差壓變送器、電容式差壓變送器等。徐礦綜合利用發電有限公司采用的是電容式差壓變送器(即利用差動電容檢測原理將差壓轉換為電流信號)。
差壓變送器測量變送器兩端壓力之差,輸出4 ~20 mA標準電流信號,遠傳至集控室進行連續液位指示、記錄,并為自動調節系統提供液位信號。差壓變送器均有兩個壓力接口,一端標為正壓端,一端標為負壓端。
電容式差壓變送器將被測介質的高低壓側通過引壓管路連接到差壓變送器的正、負壓力室內,作用在壓力室兩側的隔離膜片上,通過隔離膜片和固定極板內的填充電解質傳送到檢測膜片兩側。當兩邊的壓力一樣時,組成電容的固定極板和檢測膜片之間對稱,電容相等。當兩側壓力不一致時,位于變送器中部的檢測膜片中心將發生位移,組成電容的兩極板極間距也發生變化,所以其電容量也將改變,從而形成電荷位移,進而產生電流差。再通過振蕩和解調環節,轉換成與壓力成正比的信號。
2 差壓液位計常見故障
在電廠運行中,如果對壓力容器的液位測量不準,通常會引發事故。如,汽包滿水導致汽輪機葉片水沖擊、汽包干鍋、加熱器解列等。差壓液位計常見故障有如下幾種:① 變送器電源開路或發生故障;② 變送器本體故障;③ 閥門、引壓管堵塞或泄漏;④ 儲液罐和引壓管內出現氣泡;⑤ 變送器零位未校準;⑥ 變送器量程設置不當;⑦阻尼設置不當;⑧ 信號線端子接觸不良;⑨ 各種電磁干擾;⑩ 廠房內有小動物觸碰信號線。通過現場實踐可知,如果第1條、第2條故障發生,DCS畫面上的遠傳數據顯示應該是壞點。如果第3條故障發生,測量值就會不斷向zui大(zui小)值靠攏,zui終達到zui大(zui小值)。如果第4條故障發生,運行中測量值就會與其他測點的測量值出現偏差,偏大偏小都有可能。如果第5條、第6條故障發生,在機組調試時就會出現測量值不準,偏大偏小等現象,正常運行時很少出現。如果第7條故障發生,在機組調試時測點數據就會很迅速地波動,無法正常讀數,正常運行時也很少出現。如果第8條故障發生,測量值在正常運行時會突然劇烈變化,有可能迅速恢復平穩,也有可能一直劇烈變化,甚至變成壞點。第9條故障發生的情況比較特殊,電磁干擾出現時測量值任何變化都可能發生,所以電磁干擾一般放在zui后考慮。至于zui后1條小動物的問題,只要維護人員對儀器精心維護,一般很少發生。
3 故障判斷及處理
江蘇徐礦綜合利用發電有限公司2008年投產,目前擁有兩臺330 MW循環硫化床機組,每臺機組配有3臺高壓加熱器和4臺低壓加熱器。這些壓力容器均采用差壓液位計的遠傳測量參數進行自動控制。因此在取點上采用了“三點取中值"的邏輯來減小誤差。2013年3月初在運行中發現1號機組的6號低壓加熱器其中一個測點與其他兩個測點出現巨大誤差(50 mm以上)并且有增大趨勢,該低壓加熱器隨時都有解列的危險。熱控維護人員立刻對故障點進行排查。變送器全部裝在金屬柜內,被電磁輻射干擾的概率很小,可先不考慮輻射問題。附近管道沒有跑、冒、滴、漏等現象。通過紅外線測溫槍測量對比現場3個測點的儲液罐溫度和引壓管溫度,發現該測點正壓側儲液罐溫度為室溫,比其他兩個測點低10 ℃。初步判定為閥門、引壓管堵塞或儲液罐和引壓管內出現氣泡。
處理方法如下(與處理汽包水位測點不同,低壓加熱器水位測點由于三取中值邏輯無需屏蔽):關閉正壓側與低壓加熱器連接針形閥,關閉差壓變送器側連通閥,隔離差壓變送器。打開正壓側排污門連續排污,同時打開儲液罐補水門用凝結水補水。連續排污2 min后,地溝內出現熱水,隨即恢復原運行方式。通過DCS畫面觀察發現,1號機組的6號低壓加熱器測點誤差緩慢縮小,6 h后恢復正常。這次處理因對故障判斷準確、思路清晰,沒有引發其他異常。平時盡心維護儀器,加強對設備用途的理解,就能在關鍵時刻做出正確判斷。所以熱控維護人員應加強對差壓液位計的巡檢,定期用紅外線測溫槍檢測引壓管和儲液罐的溫度,保證機組長期穩定運行。巡檢時發現問題要及時處理,漏則用工具緊固,堵則排污清洗,或用其他工具疏通,保證壓力信號正常傳遞。
4 幾點認識
在亞臨界機組里,實際運行的參數隨時都在發生變化。因此,液位的波動會比較大,從而給液位測量的準確度帶來比較大的影響。
通過故障現象結合現場情況查找差壓式液位計產生測量誤差的原因并進行處理,可取得事半功倍的效果。
(1)液位參數無指示或者為壞點,多為硬件損傷,如信號線脫落、電源故障或者變送器故障。
(2)液位指示為zui大(zui小),多為正壓側(負壓側)膜片損壞,正壓側(負壓側)閥門沒開或閥門、引壓管路堵死。
(3)液位指示偏大(偏小),多為正壓側(負壓側)閥門沒全開,引壓管路、壓力容器內出現氣泡或堵塞。
(4)液位指示忽高忽低變化劇烈,多為信號線接觸不良,或者是廠房內有小動物不斷觸碰信號線。
(5)發生電磁干擾時,液位指示會隨機變化,沒有定性。使用金屬柜體即可很好地避免。