摘要：本文以实践为基础，重点剖析了电厂水位测量的方法和原理，并分析常见故障。
关键词：平衡容器；变送器；差压；水位
一、基于平衡容器的水位测量
1.1双室平衡容器简介
双室平衡容器是一种结构巧妙，具有一定自补偿能力的水位测量装置。它的主要结构如图1所示。在安装时汽侧连通管与平衡容器正压侧相连；水侧连通管直接与平衡容器负压侧相连。利用正负压侧的差压值换算水位高度值。
H— 正常水位 L— 基准水位
图1 双室平衡容器
在平衡容器压力、温度一定的情况下，正、负导压管输出的差压：
水位与差压之间呈反比例关系：
常见故障分析：
#2机组启动过程中#3低加水位指示异常A侧指示458mmH2O，B侧指示528mmH2O，自动无法投入，就地磁翻板水位指示245 mmH2O。关闭测量筒正负压侧一次门，打开A、B水位测量筒上法兰观察实际水位，检查发现正压侧水位明显偏低，需加水。在加水过程中发现水位有缓慢下降现象，初步判断变送器平衡门有轻微渗漏。紧固平衡门后，检查排污门、放气阀及变送器接头有无松动现象。加水至正常水位后，恢复测量装置，并与就地磁翻板水位计比较，三者水位基本一致。投运时要注意：开启正负压侧一次门时应缓慢开启，防止突然开启负压变化过大，造成基准水柱被吸走，测量水位升高；负压状况下，测量回路的严密性直接影响到测量结果的准确性，要做好密封工作及检查各连接处是否严密，防止因测量回路密封不严影响水位测量结果。
1.2单室平衡容器简介
单室平衡容器是由平衡器、（冷凝灌）导压管等零件焊接而成，它的主要结构如图2所示。工作中正压头由平衡容器引出；由于平衡容器在外部，温度不确定，故其内部水的平均密度难以确定，为了减少因平均密度估算不准而带来的误差，在自控运算过程中，引入温度、压力补偿单元，对平衡容器及导压管内的密度进行修正，进而是表征水位的差压信号接近真实值。水位计算方法（不考虑温度、压力补偿）与双室平衡容器相同。
图2 单室平衡容器
常见故障分析：
#2锅炉启动时，汽水分离器水位计平衡容器内无法凝结成参比水柱，由于分离器内温度低，压力低，蒸汽不能在平衡容器内自行凝结，无法建立参比水柱，为此需采取让系统自动上满水并在分离器满水时排污的方法，在尽可能排出取样管中气泡的情况下，保证差压变送器的正负取样管全部充满水。当时，甲侧水位为5600mm、乙侧水位为6100mm。在通过分离器放气阀确认上满水后，确认乙侧为假水位。经排污后，甲乙两水位一致。在冬季投运蒸汽伴热时，由于伴热温度高（经查伴热温度为110℃）致使差压取样管内水蒸发，产生的汽泡进而影响到水位测量的准确性，为此在取样管与伴热管之间加隔热层。
二、法兰盘式（毛细管）差压水位变送器测量
法兰盘式液位变送器在本厂#2机#1、#2小汽机凝汽器、#3机凝汽器（现改为导波雷达）、#3.4机低加等应用。根据缺陷统计分析发现：正压系统使用此类变送器出现缺陷数量极少，但负压系统缺陷几率极高。排除因震动、密封等因素引起的法兰盘漏气问题，还有一类常发生的问题：长时间负压运行，变送器测量数值失真。当变送器拆卸并闲置一段时间后，其工作性能即可恢复。
分析认为，膜盒长期负压运行后有形变，而毛细管内的硅油产生的压力（使膜盒恢复原形的吸力）又不足以使膜盒恢复原形。当泄压后，在大气压的作用下，膜盒逐渐恢复原形，并还原工作性能。
目前，#3机凝汽器水位变送器为导波雷达，自2010年9月初开始使用至今未出缺陷。打破了法兰式变送器月月更换的规律，极大地减少了维护量。
图3用双法兰测量液位
三、导波雷达液位计水位测量
雷达探测器采用的是线性调频连续波测距原理，通过反射和接收高频级电磁能量计算电磁波达到液体面并反射回到接收天线的时间来进行液位测量。导波雷达的工作原理电磁波的时域反射性TDR（Time Do Main Refectory）。将该原理用于液位测量时，TDR发生器每秒钟产生20万个能量脉冲并发送波导体，在与液体表面接触时，由于波导体在气体中和液体中的导电性能大不相同，导电性的改变使波导体的阻抗发生骤然变化，从而产生一个液位反射原始脉冲，同时在探头的顶部具有一个预先设定的阻抗，该阻抗导致一个可靠的基本脉冲，称为基线反射脉冲。雷达液位计检查到液位反射原始脉冲。并与基线反射脉冲相比较，计算出介质的液位高度。
常见故障分析：
#3机组#6高加导波雷达变送器测得液位高度与就地翻板液位计显示的不符。在导波雷达传导至DCS的电流信号与DCS中的设置无误时，检查就地导波雷达取样管原始高度是否准确。如果雷达本身的原始高度设定不等于取样管的高度，而雷达测量出来的液位高度则是一个准确值且无法改变，导致测量值因原始高度不准，输出了一个不正确的电流信号。由于导波雷达的原始高度是可以重新设置的，在输人正确的取样管原始高度后，导波雷达变送器根据测量的高度和原始高度输出一组电流信号，在DCS侧接收到这个电流信号后，根据取样管的高度计算得到了准确的液位高度。温度补偿系数丢失也是造成水位测量不准的主要原因，如运行中该系数丢失将无法设置，必须在常温下进行设置温度系数。
参考文献：
[1] 潘汪杰.热工测量及仪表.北京：中国电力出版社，2005
论文作者:周志伟,陈文杰,马晃明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/17
标签：水位论文; 测量论文; 导波论文; 容器论文; 高度论文; 变送器论文; 液位论文; 《电力设备》2017年第33期论文;