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浮球液位控制器在发电厂机组高低加液位测量及控制回路改造

发表时间:2019-07-31   点击次数:  技术支持:150-5269-2011

 某大型发电厂1号机组自投产以来,高低加热器水位控制调节系统采用基地仪调节方式,其调节灵敏度差,调节精度低,系统调节迟延大调节偏差大,运行人员无法干预调节,常发生水位波动的危险,影响机组安全运行。本次改造取消基地仪控制,正常疏水阀全部更换为ABB智能定位器,每台高加增加两台液位变送器,低加增加一台液位变送器,用液位开关与液位变送器共同实现高低保护联锁,运行人员实时监视水位变化,及时通过水位调节是高加水位保持正常状态,提高热工保护可靠性。本文通过分析了莱城发电厂1号机组高低加液位测量及控制回路改造前基地仪控制调节的不稳定性、液位开关单独参与控制调节的不可靠性,改造后新增加浮球液位变送器通过DCS系统参与水位自动调节,实时反映水位变化,提高了保护动作率。
 
 1 基地仪控制与DCS系统PID调节控制方式之间的比较
  我厂高低加液位一直采用气动基地式调节仪表,将变送、放大、指示调节、反馈操作定值集中于一个箱体上,可就地直接控制气动薄膜,不占控制盘位置.其工作气源为压力0.14-0.2MPa,干燥、除油、除尘的压缩空气,否则影响基地仪工作效果。实际工作中对于气开式气动调节阀,进行手自无扰切换时必须保证输出压力一致。当输出压力很低或无输出压力时,气动门不能正常工作,此时漏气或堵塞,可能的原因是恒节流孔阻塞、过滤减压阀脏污,喷嘴漏气,手自A/M切换时漏气或堵塞、放大器膜片漏气;当输出压力过高时,引起的原因是喷嘴阻塞、放大器阀座沾污;当输入指示值偏大时,则由于比例平衡不适当需要调整偏位或者指针错位。可见基地仪控制虽然把测量和调节合二为一,减少了盘柜、电缆,却由于各部件的故障率时常导致正常疏水阀的自动调节效果。
改造后取消基地仪,改为DCS控制方式,正常疏水阀全部更换为ABB智能型定位器,具备开关量及模拟量反馈显示功能。危急疏水阀为两位式,具有快开快关功能。以#3高加正常水位控制为例,DCS组态逻辑采用加强型PID调节,两台液位变送器取平均,通过自身PID调节实现水位自动调节,输出4-20MA信号,经电气转换器转为气压信号,控制气动门开关。PID调节原理简单、使用方便、安全可靠。
 
  

 

  2 高低加水位测量回路改进后的优点
       改造前#1机组高低加均采用液位开关进行水位测量,无液位变送器。浮球液位控制器的工作原理是磁铁固定于一个带支点的轴承开关机构上,当浮球随液位升高时,磁性轴套同时随之升高至磁性所产生的磁场中,磁铁快速吸附在磁性绝缘套外侧,使开关机构动作,当液位下降时弹簧拉回磁铁,开关复位。实际运行中若水位波动大,特别是机组启动过程中投高加时,水位波动大而导致液位开关频繁动作,造成高加解列,也曾出现液位开关结点动作不正常,开关接头处漏水等故障,仅仅依靠液位开关实现水位控制并不安全可靠。
 改造后每台高加增加两台EJA智能型差压变送器,低加增加一台差压变送器,变送器汽侧及水侧取样位置保持原基地仪取样位置,以零水位作为基准水位,在DCS内部进行迁移。比如#1高加水位DCS量程设置为-150-1580mmH2O,就地量程设置为0-1730mmH2O,表示在-150 mmH2O时变送器输出为4mA是低水位,而在1580mmH2O输出20mA是高水位。由于高低加变送器的取样位置均设置在高加下部,为了消除附加误差,需要进行负迁移,可以在DCS内部完成,也可以在实际安装位置对变送器拉迁移,实时反映水位真实变化。
此前运行人员只能通过开关状态来判断水位高低,不能监测到水位实时变化趋势,当水位≥88mm高二值报出,开危急疏水阀,当水位≥138mm高三值与上高二或高一的任意开关后发出,高加解列。改造后用液位变送器与液位开关共同实现联锁控制。当高加液位变送器测量值取坎值达到大二值时,或者就地高二值液位开关报警,发出快开危急疏水门信号;当就地高三值液位开关动作与上高加液位变送器测量值取坎值的大一值发出解列信号,保护动作正确率大幅提高。
 
  3 改造后的故障分析及处理
  3.1 定位器反馈连杆超出范围,DCS画面无法显示开关量反馈
  定位器24V指令电源则由FUM280卡件提供。首先需确定电源正常。对ABB定位器进行自动调整,对于气开式气动门采用正作用方式。调整过滤减压阀使气源输出压力在0.3MPa左右,并适当调整定位器反馈连杆的位置,使开关量、模拟量反馈正常。
  3.2 开机过程中未投高加前,#2高加水位突增
  此时水位应恒定,怀疑负压侧进气, 因H0=H-ΔP/(ρ'-ρ'')g, 差压减少,H0 增大,指示值突增。缓慢拧开负压侧排污门,见有水放出则立即拧紧,水位恢复正常。
  3.3 开机后#8低加水位指示偏高
缓慢打开变送器正压测排污门,有水少量流出,负压侧无水,可能由于凝汽器抽真空导致负压侧管道水被抽走,此时不能打开平衡门,否则正压侧凝结筒中的水串进负压侧而很难再凝结。借停机机会对凝结筒重新注水,指示正常。
   浮球式液位开关使用磁力运作,无机械连接件,运作简单可靠。当浮球开关被测介质浮动浮子时,浮子带动主体移动,同时浮子另一端的磁体将控制开关动作杆上的磁体。
浮球式液位开关的技术优势:浮球开关不含导致故障发生和波纹管、弹簧、密封等部件。而是采用直浮子驱动开关内部磁铁,浮球开关的简捷的杠杆使开关瞬间动作。浮子悬臂角限位设计,防止浮子垂直。
在密闭的金属或塑胶管内,设计一点或多点的磁簧开关,然后将管子贯穿一个或多个,中空而内部装有环型磁铁的浮环,并利用固定环,控制浮球与磁簧开关在相关位置上,使浮球在一定范围内上下浮动。利用浮球内的磁铁去吸引磁簧开关的接点,产生开与关的动作,作液位的控制或指示。
 
MS--UQZ浮球式液位开关特点:
控制开关位置可以随着使用者需要订制。
使用磁簧开关不需供应电源,接点寿命可达200万次。
  所有的开关出线在同一接线盒,外部施工配线成本低廉。
  多个开关控制点和其它形式的液位开关比较,RF型的单价最低。
  接线盒的防护等级皆在IP-65以上。
  有PVDF、PP、 PVC塑胶材质及SUS304、SUS316金属材质,因此不管酸碱液、溶剂或各种燃油,皆有合适产品可配合使用。
  磁簧开关与导线完全和液体隔离,因此在高温、高压设备上亦可安全使用。
  连杆式浮球液位开关套装,适用于高温和高压场合
  60VA干触点簧片开关,可通过浮球安装位置选择常开或常闭
  316 SS浮球、导管和安装接口,适用于恶劣环境
  带便于电气对中调节的可旋转底座的美标(NEMA 4X)聚丙烯外壳
  可定制导管长度和开关设定点尺寸
 
MS- -UQZ浮球式液位开关参数:
     测量范围:0~3500mm
     供电电压:12~36V  DC
     输出信号:开关量信号;
     负载电阻:250Ω
     测量精度:±10mm
     环境温度:-40~80℃
    工作温度:-20~120℃
    公称压力:≤1.6MPa
     法兰标准:A:JB/T82.1-94(平面法兰)
     DN100   PN1.6 球φ90
     B:JB/T82.1-94(平面法兰)
      DN80  PN0.6 球φ76
     介质密度:≥0.65g/cm­3
     介质粘度:≤0.015PaS
     接液材质:不锈钢
      防护等级:IP65       
                                       
MS--UQZ浮球式液位开关产品选型表:

型 号

规 格 

表 示 内 容

MS-UQZ

 

磁浮球液位开关

 

01

 

 

顶置式

02

 

 

侧侧式

03

 

 

侧底式

04

 

 

支架式

 

H

 

测量范围H

 

 

*

引颈长度(选01型时请注明)

MS-UQZ

 

 
MS--UQZ浮球式液位开关计分以下四种安装方式:
A:顶置安装    B:侧侧安装   C:侧底安装  D:支架安装
(订货时请用户注明安装形式和引颈长度L值。)
 
对于敞口或非金属容器,可以采用支架安装方式。

 4 结论

  改造后运行人员通过画面监视水位变化,可主动解除自动对正常疏水阀进行开关操作,液位变送器与液位开关共同参与保护联锁,不再因为单一开关故障而造成保护误动作或拒动作,利用DCS系统PID自动调节比基地仪调节更具先进性,可操作性,收到良好效果,确保机组安全稳定运行。

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