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        三種典型液位測量裝置的對比分析

        2018-02-06 03:05:18
        機電信息 2018年3期
        關(guān)鍵詞:導(dǎo)波液位計差壓

        李 信

        (山西漳澤電力長治發(fā)電有限責(zé)任公司,山西長治046021)

        0 引言

        火電機組自動化程度越來越高,對液位測量儀表提出了更高的要求,如多功能、智能化、可靠、精度高、免維護等?,F(xiàn)在火電廠中液位測量裝置種類較多,這里選取了磁致伸縮液位計、雷達液位計和差壓變送器三種具有代表性的液位計,對其性能原理與應(yīng)用現(xiàn)狀作一對比。

        1 工作原理

        1.1 磁致伸縮式液位計工作原理

        如圖1所示,磁致伸縮式液位計根據(jù)磁致伸縮原理設(shè)計,其在一個非磁性傳感管內(nèi)裝有一根磁致伸縮線,在頂端裝一個壓磁傳感器,每秒發(fā)出10個電流脈沖信號,并開始計時,電流脈沖同磁性浮子在磁致伸縮線上產(chǎn)生一個扭應(yīng)力波,沿磁致伸縮線向兩端傳送。測量壓磁傳感器收到這個扭應(yīng)力波信號的起始脈沖和返回扭應(yīng)力波間的時間間隔,來判斷浮子位置,即得被測液位,轉(zhuǎn)變?yōu)槌杀壤?~20 mA信號輸出。

        圖1 磁致伸縮式液位計工作原理

        1.2 導(dǎo)波雷達液位計測量原理

        如圖2所示,導(dǎo)波雷達液位計由發(fā)生器產(chǎn)生一個沿導(dǎo)波桿向下傳送的電磁脈沖波,遇到介電常數(shù)大的液體表面時被反射,計算脈沖波的傳導(dǎo)時間,而得到液位位置。

        圖2 導(dǎo)波雷達液位計測量原理

        1.3 差壓變送器測量原理

        如圖3所示,差壓變送器傳感器是雙側(cè)壓力作用在隔離膜片上,通過密封液傳導(dǎo)至測量元件,經(jīng)壓-電轉(zhuǎn)換器,處理為標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出。

        圖3 差壓變送器測量原理

        2 分析與比較

        2.1 原理比較

        (1)磁致伸縮液位計是根據(jù)磁浮子位置測得液位,測量影響因素為介質(zhì)密度,介電常數(shù)、氣相組分、工作溫度、壓力對測量沒有影響。

        (2)導(dǎo)波雷達液位計測量的影響因素為介電常數(shù)、氣相組分,溫度、壓力對測量也有一定影響。

        (3)差壓變送器是根據(jù)壓差變化測量液位,影響測量結(jié)果的因素很多:1)腔體真空或負壓產(chǎn)生虛假讀數(shù);2)管路內(nèi)氣泡帶來干擾;3)容器內(nèi)水的密度改變導(dǎo)致測量誤差。

        2.2 特性比較

        (1)磁致伸縮液位計特性:

        1)可靠性強:由于磁致伸縮液位計采用波導(dǎo)原理,整個變換器封閉在不銹鋼管內(nèi),和測量介質(zhì)無接觸,無機械可動部分,故無摩擦、無磨損,傳感器工作可靠,壽命長。

        2)精度高:由于磁致伸縮液位計用波導(dǎo)脈沖工作,通過測量起始脈沖和終止脈沖的時間來確定被測位移量,因此測量精度高,分辨率優(yōu)于0.01%FS,這是用其他傳感器難以達到的精度。

        3)安全性好:磁致伸縮液位計測量時無需開啟罐蓋,避免了人工測量所存在的不安全因素;防爆性能高,本安防爆,使用安全,特別適用于對化工原料和易燃液體的測量。

        4)易于安裝和維護:磁致伸縮液位計一般通過罐頂已有管口進行安裝,特別適用于地下儲罐和已投運儲罐,在安裝過程中不影響正常生產(chǎn)。

        5)便于系統(tǒng)自動化工作:磁致伸縮液位計的二次儀表采用標(biāo)準(zhǔn)輸出信號,便于計算機對信號進行處理,容易實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)工作,提高整個測量系統(tǒng)的自動化程度。

        (2)導(dǎo)波雷達液位計特性:1)對液體、顆粒及漿料連續(xù)物位測量不受介質(zhì)變化、溫度變化、稀有氣體及蒸汽、粉塵、泡沫等的影響。2)液體量程小于15 m時,測量精度為±5 mm;量程大于15 m時,測量精度為5 mm±0.05%。3)量程60 m,耐250℃高溫、40 kg高壓,適用于爆炸危險區(qū)域。4)對蒸汽和泡沫有很強的抑制能力,測量不受影響。5)頂部和底部具有盲區(qū)。

        (3)差壓液位計特性:1)常規(guī)差壓液位計在許多應(yīng)用中,在液體之上有額外的蒸氣壓力。由于蒸氣壓力不是液位測量的一部分,需要使用引壓管和有密封件的毛細管來抵消它的存在。2)電子遠傳技術(shù)采用數(shù)字結(jié)構(gòu)取代機械部件,響應(yīng)速度更快,測量精度也有所提高。3)天氣寒冷時裝置通常需要伴熱或保溫,要檢查引壓管漏水、冷凝、蒸發(fā)和堵塞。4)距離過長的毛細管會使壓力傳輸變得誤差過大,同時安裝過程要求較高。

        設(shè)備特性比較如表1所示。

        表1 設(shè)備特性比較

        2.3 工況干擾比較

        實際應(yīng)用中常見工況產(chǎn)生干擾和影響的情況如表2所示。

        表2 實際應(yīng)用中常見工況產(chǎn)生干擾和影響的情況

        2.4 適用范圍比較

        三種測量方式的適用范圍如表3所示。

        3 結(jié)論

        由對比分析可知:

        (1)磁致伸縮液位計適用于電廠所有工況,精度極高,穩(wěn)定性很好,安裝與維護量很小,基本不需要維護。在電廠高加、低加、凝汽器、除氧器等容器設(shè)備以及其他輔機工位,如油站、化水等均適用。其憑借環(huán)境適應(yīng)性強、安裝方便、高精度、低成本、免維護的獨特優(yōu)點,在當(dāng)今液位測量領(lǐng)域占較大優(yōu)勢。

        (2)導(dǎo)波雷達液位計適合的工況較好,對溫度和環(huán)境要求較高,對于安裝空間有一定的要求。安裝要求避開進料口,以免產(chǎn)生虛假反射。不能安裝在拱形罐的中心處(否則傳感器收到的虛假回波會增強),也不能距離罐壁很近,最佳安裝位置在容器半徑的1/2處。只有物料處于頂部盲區(qū)和底部盲區(qū)之間時,才能保證罐內(nèi)物位的可靠測量,滿足精度要求。調(diào)試較方便,運行和維護量不大。

        (3)差壓變送器適合的工況有限,而且傳感器零漂移嚴重;測量偏差大,長期工作穩(wěn)定性差,精度較低,受環(huán)境影響較大;安裝及維護量較大,無論是正常運行還是例行維護,工作量都較大,現(xiàn)在基本作為一個備用選擇。

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