浅析操作条件变化时磁翻柱液位计控制水平

作时间:2019-08-26 15:44:04   来源:  作者:
如果要求列出能够提高火力发电厂热耗率的一系列因素,由于其对磁翻柱液位计性能的影响,准确测量汽包液位将接近顶部。当电力市场和需求模式发生变化时尤其如此。
 
许多传统的热电厂都是为基本负载运行而设计的,每次运行数天和数周,负载变化最小。现在,工厂经常不得不每天都在增加和减少,以平衡可再生能源的间歇性生产。这会对设备产生影响,需要更复杂的控制以在更宽的工作范围内保持效率和理想的加热速率。让我们看看磁翻柱液位计中的液位控制,看看它如何影响效率,操作和维护。
 
磁翻柱液位计汽包水位
虽然设计和尺寸各不相同,但大多数亚临界磁翻柱液位计在最高点处有一个鼓,在那里收集蒸汽并将管子放在一起。保持滚筒中正确的水位至关重要。如果水位太高,它可以被带入蒸汽管道,如果它一直到达主涡轮机,它可能会损坏叶片。如果水位太低,磁翻柱液位计的部分可能会变干和过热。这两种情况都可能导致长时间和昂贵的停机,因此只需更换一英寸或两英寸水平就可能导致行程。
 
维持这一临界水平具有挑战性,因为磁翻柱液位计鼓是一个非常湍流和混乱的地方,具有高温和高压。理想情况下,应以相同的速率添加给水,蒸汽被抽出。当蒸汽消耗非常稳定时,这是可以控制的,但是当负载上升和下降时,水平可以快速变化。增加的负荷会吸收蒸汽,导致滚筒内的压力降低,并允许更多的蒸汽在管中冒泡。这会提高液位,如果在短时间内发生足够大的变化,就会导致跳闸。减少蒸汽消耗可能产生相反的效果。
 
在美国机械工程师协会(ASME)磁翻柱液位计和压力容器规范PG-60.1.1需要以上400psi的操作具有两个直读计或视镜,以指示水平鼓任何磁翻柱液位计。这有点老式,可以追溯到磁翻柱液位计消防员手动控制的日子。该规范允许其中一个直读式仪表被两种间接的液位测量方法所取代,这两种方法可以包括差压(DP),置换器,电导率或雷达技术。
 
通常,所有类型的磁翻柱液位计汽包水平仪表都使用外部腔室安装(图1)。这种安装装置有几个术语,包括缰绳和静止井,但总是包括两个连接到滚筒 - 液面上方和下方 - 因此它将与滚筒本身具有相同的水平。两个连接都有阀门,因此在运行期间可以隔离腔室,从而可以在不关闭磁翻柱液位计的情况下更换或维修仪器。钱伯斯还帮助减少湍流,这是磁翻柱液位计鼓的特点。
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水平测量方法
让我们来看看这四种领先的测量技术如何在这种情况下发挥作用,各有利弊。
 
DP。DP是许多应用的传统热门,但对于磁翻柱液位计鼓,它有一些严重的缺点。首先,它取决于知道液体的密度,在磁翻柱液位计的情况下,液体密度可能有很大差异。磁翻柱液位计中水密度在0 psi和1,000 psi之间的变化可能导致DP水平读数误差为26%。显然,控制磁翻柱液位计的自动化系统将采用更接近操作条件的密度,但是密度仍然可以基于内部压力变化期间产生的鼓泡量快速变化,如前所述。因此,当没有水平传感器时,DP传感器可以记录水平的变化。
 
另一个严重的缺点是使用脉冲线到达发射器。这些往往是维护密集型的,需要定期排污和泄漏修复,并且它们受到其他堵塞源的影响。
 
置换。与DP一样,置换器也依赖于了解液体的密度,因此它们受到相同的精度限制。位移器本质上是机械的并且具有必须在困难环境中自由操作的移动部件,通常需要频繁校准和维护。
 
电导率。电导率传感器布置在沿腔室侧面延伸的线上,根据浸入的传感器数量来报告水平。这种方法非常可靠,但由于传感器间距较小,因此分辨率较低。这些仪器对安全系统非常有用,但不能提供液位控制所需的精确度。
 
雷达。这留下了雷达,在这种情况下,雷达通常是导波雷达(GWR),因其使用探头作为波导而得名。由于波导,GWR适用于在狭窄的腔室内操作,具有许多优点。
 
首先,GWR不依赖于液体密度。它检测介电常数(DK)在液体表面变化的点。其次,它可以承受磁翻柱液位计环境中遇到的温度和压力。第三,它非常精确并且能够每秒多次更新读数,因此它可以非常快速地记录变化。
 
GWR的缺点很重要,但可以减轻。首先,发射器头必须安装得比最高可能的液位高至少参考反射器的长度。需要有一个清晰的空间,脉冲在到达液体表面之前可以通过该空间。结果,大多数现有的腔室不能按原样使用。一些腔室可以在顶部添加延伸部以增加长度,或者可能必须添加新腔室。
 
其次,正如DP和置换器受液体密度变化的影响一样,GWR受蒸汽介电性质的影响。根据蒸汽密度,在磁翻柱液位计中工作时雷达脉冲减慢 - 较高的压力意味着较慢的脉冲。因为脉冲通过蒸汽需要更长的时间并且在通过蒸汽时反弹,如果GWR变送器在空气中校准,它将提供读数,表明水平低于实际水平。仪器的变送器可以通过动态蒸汽补偿来克服这个问题。
 
探头的直径步长始终与变送器保持固定距离。每次发送脉冲时,此步骤都充当参考反射器,将其自身的回波与液体表面的回波一起发回(图2)。发射器信号处理器寻找参考反射时间的偏差,以确定信号是否已经减慢以及减少了多少。然后计算校正因子并将其应用于液体表面的回波。每次脉冲都会执行此操作,因此校正是动态的,并将测量误差降低至小于2%。
 
磁翻柱液位计紊乱的影响,无论是将水吸入蒸汽管道还是允许部分磁翻柱液位计干燥都是严重的,因此采用适当的仪器和控制策略来防止这些情况是至关重要的。同时,触发磁翻柱液位计停机的错误行程会中断生产并需要重启过程,这两者都非常昂贵。因此,运营商经常使用以三分之二投票方案排列的三级仪器来启动关机。这可能听起来像一个复杂而昂贵的解决方案,但由于仪器故障,在高峰输出期间仅损失一次生产将不仅仅是成本的合理性。
 
请记住,ASME PG.60.1.1至少需要两个间接工具,因此实际投票方案只需要一个。正常的安装实践包括在鼓周围安装三个腔室。如果使用GWR变送器,安装人员应小心确保放置腔室,使顶部位于滚筒上方所需的距离。
 
理想情况下,三个腔室应该都处于完全相同的水平,并且鼓本身应该是完全水平的,但通常情况并非如此。如果高度不匹配,则三个GWR发射器将不同意水平读数。这是因为读数是基于法兰到液面的距离,因此如果法兰位置不同,读数也会不同。激光测量设备可以帮助量化差异,因此可以在GWR发射器中进行校正。
 
如果这种测量校正不实用,安装人员可以使用一种称为“浮动腔室”的技术。安装了GWR变送器的三个腔室在顶部和底部与磁翻柱液位计鼓封闭。使用每个底部的排水口,它们通过管道相互连接,室顶部通向大气。水被迫通过管道,因此所有三个室都达到相同的自然水平。这可能是一个棘手的过程,如果没有正确执行它会受到重大错误,因此通常选择它作为最后的手段。
 
来自三个GWR发射器的读数可以在其配置中匹配,以校正在安装过程中产生的任何高度差。如果在操作过程中出现差异,则可能是流过或膨胀的迹象,这可能导致滚筒中的不均匀分布。如果这被证明是一个长期问题,那么将腔室重新定位在靠近滚筒中部的位置可能会更好。
 
基线负荷发电厂根据可再生能源和其他发电源的间歇性输出调节其输出的必要性使得运行更加复杂。因此,磁翻柱液位计控制比以往任何时候都更加重要,以保持植物稳定。正确的操作取决于有效的液位仪表,GWR变送器可以填补账单以保持稳定性,效率和盈利能力。
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