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電容式液位計在鍋爐汽包液位控製中的應用

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       摘要:采用電容原理,即電容兩極間介電常數的變化可引起電容量的變化來檢測汽包水位,設計了電容式液位計配合鍋爐三衝量調節器,可以很好地克服運行係統的內、外擾動,實現汽包鍋爐水位控製的要求。所研製的電容式液位計具有分辨率高、工作可靠、動態響應快,能在高溫、輻射和強烈振動等惡劣條件下工作等優點。

 
0 引言
       電容式液位計具有結構簡單、動態響應快、工作穩定性好以及能夠在極端惡劣環境(高溫、深冷、輻射、強振動等)中工作的特點,適用於車輛、石油化工等工業領域生產中液位的測量。鍋爐汽包液位是火力發電、石化工業等蒸汽係統極為重要的控製參數,汽包液位過高會影響汽水分離;汽包液位過低會造成水冷壁的損壞,嚴重時會導致爆炸。以往的雙色液位計雖直觀,但由於鍋爐加藥腐蝕和水汽衝蝕會使汽水分界模糊,電接點液位計和差壓式液位計隨散熱條件的不同,測量精度低。電容式液位計可根據液態、氣態介質的介電常數進行溫度、壓力補償,提高了測量精度。
 
1 SC700型鍋爐電容式液位計原理
       電容式液位計通過測量電容的變化來測量液麵的高低。將液位計插入盛液容器內,液位計金屬棒作為電容的一個極,容器壁作為電容的另一極,兩電極間的介質即為液體及其上麵的氣體。液體的介電常數 ε 1 和液麵上的介電常數 ε 2 不同,若 ε 1> ε2,則兩電極間總的介電常數值隨液位升高增大,因而電容量增大;反之,當液位下降,ε 值減小,電容量也減小。所以,可通過兩電極間的電容量的變化來測量液位的高低。電容液位計的靈敏度主要取決於 2 種介電常數的差值,隻有 ε 1 和 ε 2 恒定才能保證液位測量準確。電容液位計體積小,容易實現遠傳和調節,適用於具有腐蝕性和高壓介質的液位測量。
 
       SC700型鍋爐電容式液位計主要特點:結構緊湊,安裝維護簡單,采用標準信號輸出形式,方便不同係統配置使用;聚四氟乙烯探極,適用於酸、堿等強腐蝕性液體及高溫環境,浸入液體的測量部分隻用一條四氟軟線或四氟棒式探極作為傳感器,可靠性高;全密封鋁合金外殼及不鏽鋼聯接件,對高溫壓力容器的液位測量與測量常溫常壓一樣簡單,且測量值不受被測液體的溫度、比重及容器的形狀、壓力的影響;配合信號隔離配電器可實現測量、輸出、電源三隔離,適應不同信號接地方式;過流、過壓、電源極性保護完善。結構示意圖如圖 1 所示。
電容式液位計結構圖
       傳統的電容式物位計均采用模擬電路,由於被測介質介電常數的變化、雜散電容的幹擾、溫度漂移、掛料等因素的影響,其應用範圍受到了限製。SC700型鍋爐電容式液位計采用基於全數字化電容的測量方法,運用多參數補償技術,具有分辨力高、工作可靠、動態響應快、能在高溫、輻射和強烈振動等惡劣條件下工作等優點。儀表設計原理如圖2 所示。
液位計設計原理圖
       通過對中小型鍋爐傳統測量方式的改進,簡化了安裝方式,並解決了儀表在北方冬季不能正常測量,夏季計量漂移等問題。鍋爐液位安裝示意圖如圖 3 所示。
電容式液位計安裝示意圖
2 鍋爐三衝量給水的應用
2. 1 鍋爐水位三衝量調節器 SCGC22GLFI166P
       三暢SCGC係 列 鍋 爐 水 位 三 衝 量 調 節 器DY22GLFI166P 為雙色光柱 101 線 LED 顯示,雙排數字顯示,直觀醒目。紅色數字和光柱顯示汽包水位的測量值,綠色光柱顯示PID 輸出值,綠色數字顯示被調參數的給定值,光柱上、下限報警值由按鍵直接設定,可帶 24 VDC 輸出。給水流量、蒸汽流量和鍋爐汽包水位 3 個輸入信號均采用 4 ~ 20 mA 輸入,也可根據需求設置。可帶閥位跟蹤功能,手動時閥位自動跟蹤,可實現手、自動無擾切換。傳感器斷線時自動輸出閥位值。另外還可以選用帶遠程操控功能,帶 RS232,RS485 通信功能,帶 Modbus 協議。儀表麵板如圖 4 所示。
儀表麵板圖
       三暢SCGC係 列鍋爐水位三衝量調節器可根據串級控製係統選擇主、副控製器的正、反作用。當 3 個測量信號中的蒸汽流量和給水流量缺失時,儀表自動切換為單衝量調節控製狀態。當 3 個測量信號都完善時,則自動切換為三衝量控製。儀表接線端子如圖 5 所示。
 鍋爐水位三衝量調節器接線圖
三衝量調節器配備後Q手操器連接圖
鍋爐液位控製典型連線圖
3 結論
       三暢SCGC係 列儀表鍋爐水位三衝量調節器SCGC22GLFI166P,多年來在發電、食品、製藥、化工等行業廣泛使用,調節性能優良,安全可靠。SC700係列鍋爐電容式液位計,由於采用了先進的電容式測量原理,克服了許多其他測量方法無法避免的缺點,
 
       如:不能實施全工況測量,在鍋爐啟停、排汙、聯排等不穩定運行工況下,存在建立穩定差壓條件時間較長、恢複時間較長或根本不能建立差壓條件,需要人工幹預的問題;在穩定工況條件下,由於受結構限製,不能徹底解決因水溫造成的係統測量誤差的補償問題;在鍋爐缺、滿水等事故工況條件下,係統測量誤差過大的問題;結構複雜,靜密封點多,施工規模大並存在冬季保溫問題;測量時滯較長,不能即時反應鍋爐水位變化,測量信號調節質量差的問題;測量、輸出信號不準確,不能有效實行智能化、自動化控製等。該係列液位變送器安裝簡單,無需維護,性價比高,是傳統的電極式、差壓式、磁翻板式液位計最理想的替代產品。
 
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