10 物位检测及仪表.ppt
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1、华北电力大学 可再生能源学院 能源工程及自动化教研室 华北电力大学 太阳能中心,授课教师:朱红路,化工仪表及过程控制 第三章检测仪表与传感器 物位检测及仪表,内容提要,锅炉汽包水位检测实例 物位检测的意义及主要类型 压差式液位计 工作原理 零点迁移问题 用法兰式差压变送器测量液位 其他物位计 电容式物位计 核辐射物位计 雷达式液位计 称重式液罐计量仪,实例 汽包水位测量,第一节 液位测量概述 一、液位测量的重要性 在工业生产过程中,液位往往是很重要的控制参数。对于一般储液装置内所储存液体的多少对生产过程的影响是不可忽视的。 比如火电生产过程中的锅炉汽包内的水位就直接影响汽水系统循环的效果以及送
2、出蒸汽的质量。,二、液位测量的特点 (l)稳定的液面是一个规则的表面,但是当物料有流进流出时,会有波浪使液面波动。在生产过程中还可能出现沸腾或起泡沫的现象,使液面变得模糊。 (2)大型容器中常会有各处液体的温度、密度和粘度等物理量分布不均匀的现象。 (3)容器中的液体呈高温、高压、高粘度或含有大量杂质、悬浮物等。 以汽包水位为例,汽包水位具有以下特点: 汽包内水汽无明显分界面。 汽包内水位忽上忽下剧烈周期波动。 炉水中含有盐碱,受汽水冲击形成泡沫,如水质严重恶化,会形成大量泡沫。 汽包水位横切面特点是中间凸起,水位在汽包壁成带状升高,并超过中间部位。 虚假水位的存在,一、锅炉汽包水位测量的重要
3、性 由于负荷、燃烧工况及给水流量的变化,汽包水位会经常变化。 水位过高或急剧波动会引起蒸汽品质恶化,造成受热面结盐,严重时会导致汽轮机水冲击振动、叶片损坏;水位过低会引起排污失效,炉内加药进入蒸汽,甚至引起下降管带汽,影响炉水循环工况,造成炉管大面积爆破。 锅炉运行中,通过水位测量系统来监视和控制汽包水位。当汽包水位超出正常运行范围时,报警系统将发出报警信号,保护系统将立即采取必要的保护措施,以确保锅炉和汽轮机的安全。 锅炉汽包水位测量系统是机组安全运行的极端重要的系统。,二、锅炉汽包水位测量的基本要求 根据锅炉汽包水位测量的重要性和测量技术的特点,锅炉汽包水位测量系统至少应满足下列基本要求:
4、 (1)准确性好。 锅炉汽包水位相对主蒸汽压力、温度这类参数而言,并不是需要精确控制的参数,一般情况下,两个汽包水位计的测量示值偏差在30mm以内是可以接受的。而在正常条件下保持这样的精确度不是十分困难的。但是,由于汽包水位测量对象十分复杂,而汽包水位测量采用联通管式或差压式测量原理,使得汽包压力和测量参比的条件在变化时会造成非常大的误差。,(2) 可靠性高 汽包水位测量系统从取样开始,到信号转换、控制和保护回路以及供电回路,均应十分可靠。此外,除了提高装置本身的可靠性外,还应提高系统的可靠性,包括对汽包水位测量、控制和保护系统的配置应采取严格的冗余要求,应采用两种或以上工作原理共存的配置原则
5、;锅炉汽包水位控制和保护用的水位测量信号应采取三重冗余等。 (3) 维护性好 锅炉汽包水位测量系统的维护应简单,维护工作量应尽可能少,而且应便于进行在线实际水位信号的保护联动试验等。,云母水位计 一、云母水位计 云母水位计是锅炉汽包一般都装设的就地显示水位表。它是一连通器,结构简单,显示直观。 由于云母水位计温度低于汽包内温度,因此云母水位计的示值水柱高度低于汽包重量水位高度。 式中 汽包内饱和蒸汽密度; 汽包内饱和水密度; 云母水位计测量管内水柱的平均密度; 汽包内重量水位; 显示值。,电接点水位计 电接点水位测量装置是一种基于联通器式原理的测量装置,与普通就地云母水位计(或双色水位计)不同
6、之处在于测量筒内有一系列组成测量标尺的电极,由于汽、水电导率的很大差别,造成处于汽和水中的电极电阻值有很大差别,以此来判断电极是处于水空间,还是处于汽空间。利用多个电极即可判断当前的水面位置。,优点:结构简单,电接点信号可以远传,时延很小,不存在仪表的机械变差及分度误差,显示直观,可靠性高。 应用:火电厂锅炉汽包、高压加热器、除氧器水位测量中普遍应用。 组成:由水位测量筒(水位传感器)和显示仪表组成。,一、水位转换原理 水位测量筒通过连通方式形成相应水柱高度,该水柱的压力平衡压力容器内的被测量水位的压力。在水位测量筒的筒壁上安装了数个电极。 转换原理:锅炉炉水的电阻率一般在103cm以下,蒸汽
7、的电阻率一般在106cm以上,筒内的水浸没的电接点处于低阻状态,未被浸没而处于汽(气)中的电接点处于高阻状态。,电接点水位传感器 (a)外形;(b)AA视图;(c)高压炉电接点;(d)电接点固定座 1一汽包;2一测量筒壳; 3一排污管;4一电接点;5、6一瓷封件;7一瓷管; 8一固定螺丝;9一紫铜垫圆;10一接点芯;11一固定座,二、水位传感器的结构,15点:0,15,30,50,100,150,200,250(单位:mm) 17点:0,15,30,50,100,150,200,250,300(单位:mm) 19点:0,15,30,50,75,100,150,200,250,300(单位:mm
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