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智能投人式液位变送器在水泵水轮机顶盖排水系统中的应用

作时间:2016-07-14  来源:  作者:
   

【摘要】顶盖排水系统是抽水蓄能电站水泵水轮机组的重要组成部分, 该系统的可靠运行对于水栗水轮机组的安全稳定运行具有重要的意义。本文主要说明一种新型的智能投人式液位变送器在宝泉电站水泵水轮机顶盖排水系统中的应用。

【概述】宝泉抽水蓄能电站( 简称宝泉电站) 总装机容量为4 X 3 0 0 MW , 设置4 台水泵水轮一发电电动机组,承担电网调峰、填谷、调频、调相以及事故备用等任务。宝泉电站水栗水轮机组由法国ALSTOM 公司提供, 立轴、单级、混流可逆式, 额定水头5 1 0 m , 额定扬程5 2 8 .6 m , 额定转速5 0 0 r/mi n 。

        由于水泵水轮机主轴密封的工作特性, 必然会有少量漏水流至顶盖内部, 如不及时将漏水排除, 任其发展, 将影响水泵水轮机导轴承及水车室设备的运行安全, 导致机组事故停机, 甚至发生水淹厂房的危险。因此设置顶盖排水系统, 及时将顶盖内的积水排走, 排水系统的可靠运行具有重要意义。但因宝泉电站机组高水头、高转速的特性, 顶盖内振动较大, 主轴密封漏水波动剧烈, 电站原有浮子式顶盖水位传感器运行稳定性不好, 经常出现浮子液位开关卡塞或误动, 引起顶盖排水泵不能正常启动, 甚至液位开关误动引起机组事故停机。为解决上述问题, 经过各方面技术分析, 进行设备改造, 将原机械浮子式液位开关更换成一种新型智能投人式液位变送器, 大大提高了顶盖排水系统的运行稳定性。该新型液位传感器科技含量高, 体积小巧, 工作稳定, 充分体现新型电子技术对电力生产的促进作用。

2 改造前的顶盖排水系统
2 .1 顶盖排水泵
       宝泉电站每台机组设置两台顶盖排水泵, 安装在机组水车室内顶盖外部。排水泵取水口布置在顶盖内部, 通过排水泵将顶盖内积水排至自流排水洞, 如图1所示, 标注“0 1 1”即为取水口, 标注“0 1 2” 处即为顶盖排水泵。

顶盖排水系统布置图

2 .2 顶盖水位浮子
        顶盖水位浮子布置在顶盖内部排水栗取水口旁,共有5 个机械式水位浮子开关, 通过5 根电缆将水位开关信号送到机组监控系统,用来控制两台顶盖排水系统泵的启停,如图2所示,标注“024”即为水位浮子。

2.3 控制逻辑
        顶盖水位浮子开关分布如图3 所示’ 共5 个,分别为为  4 6 1 SN  \  4 6 2 SN  \  4 6 3 SN \   4 6 4 SN   \  4 6 5 SN 。
4 6 1 SN ,水位低停泵; 4 6 2 SN , 水位高启一台泵排水;4 6 3 SN ,水位高启两台泵排水; 4 6 4 SN , 水位高报警;4 6 5 SN ,水位太高报警, 作用于机组停机。

2 .4 存在问题n
( 1 ) 顶盖内部空间狭窄, 5 个水位浮子开关均布置在顶盖内部, 再加上需要引出5 根电缆将水位信号上送至机组监控系统, 机构繁杂, 维护不方便。
( 2 ) 顶盖内部振动较大, 主轴密封漏水波动剧烈,有时甚至呈溅射状,水位浮子开关有时动作不灵活,导致误动或者拒动,造成顶盖排水泵不能正常启停,甚至造成机组停机。
( 3 ) 自2 0 0 8 年首台机组投产以来,4 台机组顶盖水位浮子开关多次出现异常, 对机组安全稳定运行造成严图3 水位浮子开关示意图重影响。经综合分析, 电站于2 0 1 4 年开始对4 台机组顶盖水位开关进行升级改造, 更换为SC500智能投人式液位变送器。

3、新型顶盖液位变送器的应用
3 .1 工作原理
        智能型投入式液位变送器加人了微电子智能芯片, 使变送器智能化, 其具有人机友好界面, 可自由设定参数值, 自校正, 自诊断报警输出, 非常多可实现七对继电器控制输出结点。该变送器采用陶瓷电容作为测量单元, 水位对应压力直接作用于膜片上, 使膜片产生弹性位移, 根据电容值的大小与两极间的距离成正比的原理, 由陶瓷膜片和衬底膜片分别构成电容两极, 就可以从衬底电极和膜片电极之间检测到变化的电容, 检测到的电容值经微调电路放大后, 可输出一个精确的电压信号, 输出的电压信号通过变送器转换成4 -2 0 m A 的电流信号输出, 智能单元就可以通过电流信号输出开关量至机组监控系统, 从而对排水泵进行自动控制。

3 .2 主要技术参数
        测量范围0.5 - 2 0 0 m;电缆长度0.5-  3 0 0m ; 测量精度0 .1 级、0 .2 级、0.5 级; 温度影响< ± 0 .0 7 %FS/ 1 0°C ; 稳定性<± 0 .1 % FS/年; 工作电压DC 2 2 0V ; 非常大功耗6 W; 输出信号4 - 2 0 mA 或RS 4 8 5 , 及对应接点信号?, 出线方式菲尼克斯端子, 航空插座; 显示方式LED ; 负载阻抗< 7 5Ω ; 绝缘阻抗;5 0 0VD C 时,工作温度一2 0到8 0°C ; 环境湿度< 9 5 % ( 相对湿度) , 避免强腐蚀性气体; 防护等级探头IP6 8 ,变送器IP 6 5 。

3 . 3 变送器结构及安装方式

        变送器主要由变送器本体、探头、端子排三部分组成,。探头安装在水泵水轮机顶盖内, 取代原浮子开关, 通过电缆与变送器本体连接, 将水位变化信号传送至变送器。变送器本体安装在水泵水轮机水车室外部, 避免了水车室振动干扰, 将探头传来的水位变化信号转换成5 对水位信号开关量输出, 上送至机组控制单位, 从而取代了原来的5 个浮子开关。与改造前不同之处, 由于该变送器需要提供2 2 0 VDC 电源, 电源就近取自临近设备控制柜。

3 . 4 变送器优点分

( 1 ) 顶盖内仅安装一个探头和一根电缆, 相对于改造前的5 个浮子开关及5 根电缆, 有着明显的优势。
( 2 ) 变送器本体安装位置可灵活掌握, 且可完全避开水车室内的恶劣环境, 不受振动及主轴密封漏水影响。
( 3 ) 变送器具有人机界面, 可进行参数设置及显示顶盖内水位数值。
( 4 ) 宝泉电站自2 0 1 4 年开始, 在4 台机组顶盖排水系统陆续应用该水位变送器, 经实践验证, 该水位变送器精度高, 工作稳定。
( 5 ) 综上所述, LTJ 3 1 智能型液位变送器体积小巧, 具有安装方便、抗振动防冲撞能力强、利于维护、精度高、工作稳定性好等特点,非常适合在水泵水轮机顶盖排水系统中应用与推广, 同时也适用于其他液位系统的测量。

4、结束语

    新型投入式液位变送器在宝泉电站水泵水轮机顶盖排水系统中得到了实际应用,提高了顶盖排水系统的工作稳定性,从而对水泵水轮机组的安全稳定运行提供了有力保障,也为相关水电生产单位提供参考。随着科技进步, 越来越多的新型传感器、控制器在水电生产中得到了应用, 提高了机组运行安全及稳定性, 带来良好的经济效益。新型水位变送器的应用只是一个开始, 宝泉电站将结合实际运行情况, 对可靠性较差的自动化元件进行更换, 选用工作稳定、维护方便的新型的自动化元件, 切实提高设备运行稳定性。

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