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导波雷达液位计和智能差压变送器测量液位之间的比较
工业生产中的液位测量是一项生产的重要数据,测量液位的仪表也有许多基于不同原理的液位仪表,同时因为测量原理的不同,仪表的安装方式也会有不同的要求,导雷达液位计和差压变送器是生产中使用量都很大的两种仪表类型。针对于不同的测量环境,两类仪表各有各的优势。本文通过叙述安装和调试过程中两种仪表的差异,总结了它们之间优劣,并且由此得出了在电厂液位测量中导雷达液位计优于智能变送器。 
在火力发电厂生产环节中,汽包、高压加热器、低压加热器、凝汽器、定排扩容器等蓄水容器的水位状况非常重要,不仅制约热工自动化的投入,也影响机组的正常运行。能否做到正确测量容器的水位,同时将测量信号传递给运行人员或自动控制系统,是由测量仪表功能、安装质量、调试能力和自控系统共同作用的结果。通过在某电厂2×600MW机组的安装和调试,导雷达液位计降低了事故频率,提高了机组运行品质,比智能变送器有明显的优势。
  本文所述的某电厂使用的是超临界参数变压直流锅炉,没有汽包,未设计汽包水位热工仪表。3台高压加热器和定排扩容器水位测量采用了12台差压智能变送器(每容器3台),2台低压加热器和凝汽器水位测量采用了9套导雷达液位计(每容器3套)。
1 测量工作原理
  (1)导雷达液位计是基于时间行程原理的测量仪表,雷达波以光速运行,运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。探头发出频脉冲并沿缆式或杆式探头传播,当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收,并将距离信号转化为物位信号。反射的脉冲信号沿缆式或杆式探头传导至仪表电子线路部分,微处理器对此信号进行处理,识别出微波脉冲在物料表面产生的回波。正确的回波信号识别由脉冲软件完成,距离物料表面的距离与脉冲的时间行程成正比。(2)智能差压变送器使用微硅固态传感器,采用模块化设计。由带集成电子适配器单元的差压传感器模块和一个带按键控制单元的放大模块组成。传感器是一个采用全焊接技术的双腔系统,内部拥有一个整体化的过载膜片,一个内部压力传感器和差压传感器。压力传感器只装在高压侧,作为静压补偿的参考值。差压传感器的负压侧经毛细管与传感器模块的负压侧/真空考腔相连。被测差压/压力经隔离器膜片和灌充液传递给充满硅油的差压传感器的膜片上。检测的膜片微小位移引起检测系统输出电压发生变化,与输入压力成正比的电压信号经适配器数字化后传输到放大器放大,并转换为标准输出信号。 
2 安装方式及成本
  2.1 导雷达液位计
  (1)容器的正负取样孔安装带法兰的阀门(取源一次阀门),导雷达液位计的测量桶体用螺栓固定在阀门后,法兰之间加入石棉垫起密封作用,导雷达液位计安装在测量桶体内,由于是锥型螺纹连接,旋到位、紧固即可。(2)导雷达液位计的安装共需要18个取源阀门、9个排污阀门。所用材料为螺栓和石棉垫。安装中需2名施工人员2天就安装完毕。工序简单,成本较低。
  2.2 智能变送器
  (1)容器的正负取样孔安装带法兰的阀门(取源一次阀门),正压侧安装单式平衡容器提供稳定的参考压力值,负压侧根据水位高低提供变化的压力。智能变送器安装在容器的下方6.9米处(容器在13.6米),取样点与变送器之间用阀门和引压管连接,管路的连接采用焊接方式。(2)智能变送器测量系统共需安装24个取源阀门、24个一次阀门、24个二次阀门、24个排污阀门和12个平衡阀门、引压管约300米φ14×2不锈钢管,每台用1/2NTP连接变送器,材料多,工序复杂。整个安装需要1名焊工、2名施工人员花费25天,人工和材料的成本很大。(3)仪表管安装管路长、有弯度、空间狭小,既要符合规范要求,又要避免与工艺管道碰撞,整个安装过程处在高空状态作业,因此增大了施工难度。相互间的交叉作业影响安装工作的正常进行。给安装质量和工艺增添了更大困难。
3 仪表投入
  (1)导雷达液位计投入时,开启正负取源阀门后打开排污阀门,利用容器内系统压力将测量桶体内的污垢排除,关闭排污阀门液位计已经投入,不存在介质泄漏现象,使仪表在较短时间正常工作。(2)智能变送器投入时,要严格按照仪表投入规程进行。开启正负取源阀门后,关闭二次阀门,打开平衡阀门,然后打开一次阀门和排污阀门,利用容器内系统压力将仪表管冲洗,干净后关闭排污阀门,打开二次阀门和关闭平衡阀门,测量仪表正式投入。但是由于安装需要的工序较多,环境比较差,施工难度大,在仪表投入过程容易出现仪表接头、焊缝渗漏,使仪表正常投入艰难。 
4 调试
  (1)导雷达液位计由于采用脉冲传播信号,经过微处理器对信号进行处理,速度快,精度高,调试中通过通讯器输入空测量桶的高度(零点)、水位满测量桶高度(满量程)及一些应用参数来设定,应用参数将自动使仪表适应测量环境对应4-20mA输出。操作简便、灵活。发生异常便于快速处理。在机组试运中,与就地水位计指示一致,使低加热力系统的自动化没有因水位测量信号的错误而不能正常投入。(2)智能变送器投入前使用通讯器对仪表清零和量程确定。因正压侧介质是汽体,投入前汽体需要在单式平衡容器和较长的仪表管内冷却凝结成水,一方面保护仪表不被高温高压损害,另一方面给仪表提供稳定的压力信号,时间较长。每次处理故障都要分析判断较多环节,找出原因。执行较多的操作程序,严重影响运行监控。在试运中出现仪表和阀门接头渗漏、阀门内漏现象,使压力信号偏差,误导运行人员,降低自动投入率。而且每次出现问题后都要重新投入仪表,增加了运行成本。
5 维护
  由于智能变送器测量水位采用仪表管内凝结水传递信号,长期使用水介质容易使仪表管损坏、接头生锈、阀门堵塞,更换工作时间长,给机组正常带来不便。导雷达液位计只要定时排污就能可靠投入。
6 结语
导雷达液位计比智能变送器在安装上工序简单、材料的种类需要少、施工人员容易理解且投入人员少、施工时间短、成本较大降低。仪表调试简单明了,投入速度快、准确率高,取得了明显的效果,为机组正常运行提供了可靠保障。导雷达液位计优于智能变送器是不容争议的事实。

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