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料位计选型和在火电厂的应用

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 [摘 要]介绍了不同料位计测量原理和优缺点,根据所测介质物理特性,结合料位计优缺点进行设备选型,经试用取得良好效果。

 
        料位计在火电厂广泛应用,对系统正常运行起到极为重要的作用。例如,锅炉系统原煤斗、电除尘灰斗、灰库、渣仓,脱硫系统石灰仓等固体料位测量;脱硫系统吸收塔、石灰浆液箱、除灰系统灰水混合池等固液混合物测量;汽水系统高、低加热器、汽包水位测量;水处理系统酸碱罐、脱硝系统尿素罐、尿素搅拌池等腐蚀性液体液位测量。由于料位失真导致设备停运、系统停运、机组减负荷等情况时有发生,严重危及电厂安全运行。
 
        针对这一难题,本文分析了被测介质物理特性,各种料位计测量原理,提出了针对不同介质,采用不同料位计,并将设备改型前后使用效果对比,解决了困扰多年的难题,为安全生产提供保证,为设备维护减轻工作量。
 
1 被测介质特性分析
        电厂中各种被测介质物理特性差异较大。按介质形态分为固体、液体和固液混合体。固体介质有原煤、灰渣等;液体介质有水、酸碱、尿素溶液等;固液混合体介质有石灰浆等。固体介质又可细分为粉状的,如灰;和颗粒状的,如原煤和渣。液体介质按腐蚀性分为无腐蚀性和腐蚀性。如水和油无腐蚀性,酸、碱和尿素有腐蚀性。根据被测介质温度分为常温和高温。介质特性对料位计选择有至关重要的作用,应保证料位计在适合介质和环境下稳定工作。
 
2 料位计特性分类
        料位计按与被测介质接触与否分为接触式和非接触式。接触式如音叉料位计,非接触式如无源核辐射料位计。料位计按输出信号分为模拟量测量和开关量测量。电容料(液) 位计是模拟量料位计,干簧管液位计是开关量料位计。料位计按测量方式分为直接测量和间接测量。雷达和超声波料位计是直接测量,压力变送器属于间接测量。料位计按时代分为传统与新式。重锤式料位计、差压变送器,属传统测量方式;射频导纳近些年才出现,属新式测量方式。
 
3 料位计测量原理
3.1 电容料位计
        电容料位计采用分段阻容传感器,结合射频锁相测量技术和等电位技术,对介质进行分段逐层扫描,实现对煤粉仓、原煤仓、灰库等粉灰及颗粒状物料的连续监测。
 
        电容料位计具有:自动校准,免调试、免维护、测量精度高;采用智能化判断和等电位技术消除挂料、飞灰等干扰;全量程无误差积累;误差可消除在段内,不会叠加;采用射频锁相技术,增加信号稳定性和可靠性。
 
3.2 音叉料位计
        音叉料位计利用声波在空气中按其固有频率振动,当音叉触及介质时,频率减小,由此判断出料位高低。它的优点是:原理简单,故障率低。缺点:容易挂灰,造成料位误判;对被测物质湿度要求高,不能对料位连续测量。
 
3.3 超声波和雷达料位计
        由探头发出超声波或电磁波脉冲,遇到被测介质表面被反射回来,探头接收回波,转换成电信号。从发射到接收回波所需时间间隔与探头到被测介质表面距离成正比。
 
        这类料位计要求粉尘或水蒸汽少、介质表面平整。优点是不需要接触待测量物料,不存在物料对探头的机械磨损和化学腐蚀。
 
3.4 射频导纳料位计
        射频导纳料位计由传感器和控制仪表组成,利用高频技术,通过探头发射小功率射频信号,将物位变化转化为脉冲信号,采用射频检测技术将变化检测出来,并转换为料位,实现料位连续测量。
 
        射频导纳料位计采用射频检测技术和微机处理技术,解决了传统料位计温漂大,标定难、怕粘附的难题,具有:无漂移、不粘附、易标定、无需维护、使用可靠、应用广泛等特点。
 
3.5 无源核辐射料位计
        不像传统核子料位计需要人工放射源,无源核辐射料位计充分利用自然环境中广泛存在的微量天然放射性核素。当物料位置发生变化,物料数量的多少、与探测器距离的远近发生变化时,探测器测量到的物料自身的γ射线是不同的;由于物料的屏蔽作用,当物料位置发生变化时,穿过容器的γ射线强度也会发生变化。采用了随机小信号识别技术和专用的信号处理程序,有效地将物位信号从噪声中提取了出来,来判断物料的位置。
 
无源核辐射料位计的优点是不需要接触待测量物料,不存在物料对探头的机械磨损和化学腐蚀,不需要在本体上开孔、打洞、切割等破坏性操作,不受温度、水气、粉尘等影响。
无源核辐射料位计安装示意图
4 常见故障分析和选型
        以上料位计中,音叉料位计为非连续测量型,其他为连续测量型。根据音叉料位计的特点,它适合测量精度不高,湿度不大,颗粒状的物料,如渣斗料位。应用于半干法脱硫硫化底仓料位、灰库料位、脱硫石灰仓料位、电除尘灰斗料位时,由于物料特性,经常出现音叉挂灰或粘结的现象,导致料位信号误发。无源核辐射料位计不需要接触待测量物料,不需要在本体上做破坏性操作,维护量低,可应用在电除尘灰斗料位和渣斗料位测量中。由于电除尘灰斗中的灰,经电除尘电场排出,灰带有一定电荷,对以测量电容为工作原理的电容料位计产生干扰,容易出现测量值突变的现象,故不适和测量电除尘灰斗料位。超声波料位计和雷达料位计对环境要求较高,如粉尘、雾气等,灰库进灰、石灰仓进料的过程中,产生大量粉尘,使料位计误判为满仓。射频导纳料位计因其优点,广泛应用于各种物料的测量。
 
5 应用效果
        改造前,音叉料位计广泛应用于半干法脱硫硫化底仓、灰库、脱硫石灰仓、电除尘灰斗、渣斗料位的测量。改造后,电除尘灰斗使用无源核辐射料位计,灰库使用射频导纳料位计。使用两年来,彻底解决了料位测量难题,料位测量准确,设备维护方便。

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