導(dǎo)波雷達(dá)液位測(cè)量裝置在大型火力發(fā)電廠的應(yīng)用

楊坤

摘 要：液位測(cè)量是大型火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程中的重要測(cè)量參數(shù)之一，創(chuàng)新測(cè)量方式，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，是確保生產(chǎn)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。因此，本文針對(duì)液位測(cè)量方式展開(kāi)分析，在簡(jiǎn)單了解了幾種常見(jiàn)液位測(cè)量方式后，以凝汽器水位和汽輪機(jī)潤(rùn)滑油箱油位為例，分析導(dǎo)波雷達(dá)液位測(cè)量裝置的實(shí)際應(yīng)用效果，以供參考。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)波雷達(dá);液位測(cè)量裝置;火力發(fā)電廠;測(cè)量方式

火力發(fā)電廠生產(chǎn)中，需要對(duì)儲(chǔ)罐、水池以及其他容器中的介質(zhì)體積、高度進(jìn)行控制，以保證生產(chǎn)安全、供電穩(wěn)定。凝汽器和汽輪機(jī)潤(rùn)滑油箱作為生產(chǎn)過(guò)程中重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)對(duì)它們的液位測(cè)量是現(xiàn)階段重點(diǎn)。導(dǎo)波雷達(dá)液位測(cè)量裝置在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中運(yùn)行狀態(tài)良好、維護(hù)量較小，測(cè)量準(zhǔn)確性較高，值得推廣。

1 大型火力發(fā)電廠中的液位測(cè)量方式

在大型火力發(fā)電廠生產(chǎn)發(fā)展過(guò)程中，常見(jiàn)的液位測(cè)量方法有：超聲波液位測(cè)量、雷達(dá)液位測(cè)量、電容式液位測(cè)量、磁翻板液位計(jì)、差壓式液位變送器。這其中雷達(dá)液位計(jì)、導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)和超聲波液位計(jì)的性能最優(yōu)，不僅測(cè)量準(zhǔn)確度較高、測(cè)量操作簡(jiǎn)單，還可以實(shí)現(xiàn)非接觸性測(cè)量，成為目前應(yīng)用最為廣泛的幾種測(cè)方。從過(guò)往應(yīng)用情況入手對(duì)這幾種液位測(cè)量?jī)x器進(jìn)行分析：第一，超聲波液位計(jì)可以安裝在介質(zhì)上方，不需要接觸，在測(cè)量一些具有腐蝕性、粘稠或者有毒液體時(shí)優(yōu)勢(shì)最為明顯，有效降低了維護(hù)需求，延長(zhǎng)了使用壽命。而且該種測(cè)量?jī)x器的適應(yīng)性較強(qiáng)、應(yīng)用范圍較廣，不受介質(zhì)密度、介電常數(shù)、導(dǎo)電性的影響。值得一提的是，該儀器的安裝拆卸非常方便，整體穩(wěn)定性較強(qiáng)，成本較低，常用于物料液位測(cè)量。第二，雷達(dá)液位計(jì)作為一個(gè)基于微波技術(shù)的非接觸式測(cè)量?jī)x器，無(wú)測(cè)量盲區(qū)，幾乎可以適用于所有液體，此外，還常用于乳狀體、熔融體液位測(cè)量，最為主要的是，在使用該儀器的過(guò)程中不需要考慮溫度、壓力、粉塵、介質(zhì)揮發(fā)帶來(lái)的影響。和超聲波液位計(jì)相同，這種儀器的安裝也較為簡(jiǎn)單。第三，導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)利用電磁波完成傳播，所需能耗較低、傳播過(guò)程中衰減程度較小，且具備極強(qiáng)的抗干擾能力，脈沖信號(hào)能量較為集中，因此，所得到的測(cè)量結(jié)果較為準(zhǔn)確。和前兩種測(cè)量?jī)x器存在一定的區(qū)別，導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)常用于較低介電常數(shù)介質(zhì)的液位測(cè)量。較為特殊的是，其在介電常數(shù)相差較大的兩種液體界面上也可以進(jìn)行測(cè)量，如：油、水界面等。而且，導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)可以在一些復(fù)雜工況和介質(zhì)場(chǎng)合中準(zhǔn)確的完成測(cè)量工作。

2 導(dǎo)波雷達(dá)液位測(cè)量裝置的測(cè)量方式

導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量原理是通過(guò)發(fā)射高頻電磁脈沖沿導(dǎo)波桿傳播，接觸到被測(cè)物料表面后，由天線接收反射形成的回波，通過(guò)計(jì)算傳播時(shí)間，得到具體的液位，屬于接觸式測(cè)量方式。介電常數(shù)越大，導(dǎo)電性能越強(qiáng)，回波信號(hào)越強(qiáng)。因此，對(duì)于導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)而言，回波信號(hào)是非常關(guān)鍵的因素，必要時(shí)會(huì)采取氣相誤差補(bǔ)償?shù)却胧?，提高測(cè)量精度。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，探頭是導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)中的關(guān)鍵零部件，探頭的配置直接決定了基本性能，需要結(jié)合實(shí)際情況展開(kāi)具體分析。常見(jiàn)的探頭包括以下三種：第一，同軸桿式。同軸桿式探頭是導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)中最常見(jiàn)、應(yīng)用最廣泛的探頭，常用于低粘度、高清潔度的液體中，對(duì)待測(cè)液體的介質(zhì)介電常數(shù)沒(méi)有較多要求，最低為1.4。而且這種探頭型式具有耐高溫、耐高壓的特性，是所有探頭中性能最優(yōu)的一種。但是該種探頭的電磁場(chǎng)設(shè)計(jì)較為敏感封閉，因此非常容易受到掛料、結(jié)垢等因素的影響，盡可能避免應(yīng)用在泡沫、結(jié)垢、掛料等場(chǎng)合中。第二，雙桿式。雙桿式雖然不受粘度的影響，但掛料對(duì)其的影響較大，一般為硬桿或鋼纜共同組成雙桿。相比較同軸桿式探頭，雙桿式探頭靈敏度較低，介質(zhì)介電常數(shù)要大于2.0。雖然電磁場(chǎng)設(shè)計(jì)較為開(kāi)放，輕易不會(huì)受到影響，但如果兩桿之間的物料搭橋或者隔離件上存在結(jié)垢，就會(huì)對(duì)測(cè)量造成一定的影響，要盡可能的避免這一現(xiàn)象。此外，距離越低，測(cè)量越敏感，可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整距離，優(yōu)化近場(chǎng)效應(yīng)。第三，單桿式。在液位測(cè)量過(guò)程中，單桿式探頭的傳輸效率最低、受物體接近程度影響最大的一種，而且其對(duì)介質(zhì)介電常數(shù)有一定的要求，需要大于1.0。但其同時(shí)也是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、對(duì)電磁場(chǎng)要求最低的一種。對(duì)比前兩種探頭而言，這種探頭可以直接忽視掛料和結(jié)垢。從實(shí)際應(yīng)用情況上看，單桿式探頭常用于液體或者散狀固體的測(cè)量，在一些粘度較大、泡沫較多、掛料結(jié)垢現(xiàn)象最為嚴(yán)重的工況中優(yōu)勢(shì)突出[1]。

3 導(dǎo)波雷達(dá)液位測(cè)量裝置的具體應(yīng)用

3.1 汽輪機(jī)的液位測(cè)量

作為一種全新的也為測(cè)量技術(shù)，其應(yīng)用在大型火力發(fā)電廠的應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)也為測(cè)量?jī)x器中存在的缺陷，而且維護(hù)壓力較低，運(yùn)行狀態(tài)良好，所得到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較高。將其應(yīng)用在凝汽器水位和汽輪機(jī)潤(rùn)滑油箱油位的測(cè)量工作中，可以充分發(fā)揮出價(jià)值作用。為了進(jìn)一步驗(yàn)證導(dǎo)波雷達(dá)液位測(cè)量裝置的實(shí)際效果，以凝汽器水位和汽輪機(jī)潤(rùn)滑油箱油位為例，展開(kāi)進(jìn)一步分析。凝汽器、潤(rùn)滑油箱是汽輪機(jī)中最為重要的兩個(gè)部分，不僅關(guān)系到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還關(guān)系到火力發(fā)電廠的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益。在開(kāi)展液位測(cè)量過(guò)程中，除了需要考慮具體的測(cè)量方式之外，儀器的安裝位置、日后維護(hù)等工作都得到重視，從而選擇出實(shí)用性、穩(wěn)定性、精確性較強(qiáng)的液位測(cè)量?jī)x器。比如：凝汽器水位不穩(wěn)，會(huì)導(dǎo)致凝結(jié)水過(guò)冷度增加，真空下降或者凝結(jié)水泵汽化，進(jìn)而導(dǎo)致低壓桿安全門(mén)爆破保護(hù)動(dòng)作機(jī)組跳閘。而汽輪機(jī)潤(rùn)滑油箱油位不穩(wěn)，會(huì)導(dǎo)致跑油、漏油等現(xiàn)象出現(xiàn)，繼而出現(xiàn)潤(rùn)滑油中斷，甚至失去潤(rùn)滑等情況，軸承也會(huì)迅速被銷(xiāo)毀，最終導(dǎo)致系統(tǒng)管道堵塞?？傮w來(lái)看，火力發(fā)電廠尤其是大型火力發(fā)電廠必須要對(duì)汽輪機(jī)的各個(gè)組成部分提高重視，并且積極開(kāi)展液位測(cè)量工作，重點(diǎn)針對(duì)凝汽器水位和汽輪機(jī)潤(rùn)滑油箱油位進(jìn)行測(cè)量。

3.2 汽輪機(jī)潤(rùn)滑油箱油位測(cè)量分析

汽輪機(jī)潤(rùn)滑油箱是汽輪機(jī)設(shè)備中的重要組成部分，如果出現(xiàn)異常，不僅會(huì)對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行造成影響，還會(huì)導(dǎo)致整機(jī)損壞等惡性事故的發(fā)生，繼而威脅到火電廠穩(wěn)定運(yùn)行。在國(guó)家的有關(guān)要求中，對(duì)汽輪機(jī)潤(rùn)滑油箱的液位測(cè)量提出了嚴(yán)格的要求。以某火電廠汽輪機(jī)潤(rùn)滑油箱油的液位測(cè)量為例，為了保證測(cè)量的精確度、可靠性以及穩(wěn)定性，采用了導(dǎo)波雷達(dá)液位測(cè)量裝置。但在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了一定的缺陷，對(duì)具體的測(cè)量過(guò)程進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樘筋^和外部套管存在碰壁的情況，非常容易出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)確的情況。此外，因?yàn)槠啓C(jī)潤(rùn)滑油箱中存在油位波動(dòng)較大，所以會(huì)出現(xiàn)泡沫，而采用的是同軸桿式探頭，最終導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。經(jīng)過(guò)實(shí)際的研究分析后，決定將探頭更換為雙桿式探頭，測(cè)量精度得到了根本上的提高。不僅如此，對(duì)導(dǎo)波雷達(dá)液位測(cè)量裝置中的變送器進(jìn)行更換，采用差壓變送器，進(jìn)一步提高測(cè)量準(zhǔn)確性。結(jié)合這一情況可知，在開(kāi)展液位測(cè)量的過(guò)程中，必須要充分了解儀表的工作原理、使用環(huán)境、介質(zhì)特性，根據(jù)具體測(cè)量特點(diǎn)，選擇最為有效的測(cè)量?jī)x表。除了導(dǎo)波雷達(dá)液位測(cè)量裝置之外，還可以應(yīng)用磁致伸縮液位計(jì)等儀表。

3.3 汽輪機(jī)凝汽器的水位測(cè)量分析

在汽輪機(jī)中凝汽器也是非常重要的設(shè)備，必須要水位控制在允許工作的范圍內(nèi)，以此保證機(jī)組的運(yùn)行安全，同時(shí)也能夠降低運(yùn)行經(jīng)濟(jì)成本。傳統(tǒng)的汽輪機(jī)凝汽器的水位測(cè)量采用平衡容器式差壓水位計(jì)測(cè)量方式或者重度式差壓水位計(jì)測(cè)量，但從實(shí)際應(yīng)用情況上看，這兩種測(cè)量方式都無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際測(cè)量需求。可以采用導(dǎo)波雷達(dá)液位測(cè)量裝置完成測(cè)量，根據(jù)前文對(duì)該裝置的分析可以看出，該裝置在測(cè)量過(guò)程中不會(huì)受到干擾反射波的影響，測(cè)量準(zhǔn)確性得到保證。以某火力發(fā)電廠中的凝汽器為例，采用導(dǎo)波雷達(dá)液位測(cè)量裝置進(jìn)行液位測(cè)量，為了保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，選擇了雙桿式探頭，并且將其放在不會(huì)產(chǎn)生掛料和結(jié)垢的側(cè)面位置。水位沒(méi)有再出現(xiàn)過(guò)異常波動(dòng)，水位偏差控制在30mm范圍內(nèi)?？梢哉f(shuō)，該方案穩(wěn)定可靠，不僅保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，也從根本上解決了水位測(cè)量問(wèn)題，維護(hù)工作量也得到了大幅度降低，為機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行奠定了良好的基礎(chǔ)。

4 總結(jié)

綜上所述，相比較其他也為測(cè)量?jī)x表性能來(lái)看，導(dǎo)波雷達(dá)液位測(cè)量裝置可以在較為復(fù)雜的環(huán)境中使用，雖然存在一定的缺陷，但是整體工藝質(zhì)量相對(duì)較優(yōu)。最為主要的是，其應(yīng)用在大型火力發(fā)電廠中，不受其他介質(zhì)因素的影響，可以高效快速的完成測(cè)量工作，值得在未來(lái)的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]向勇峰.淺析火電廠熱工控制設(shè)備的安裝要點(diǎn)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（21）：203.