導(dǎo)波雷達液位測量裝置在大型火力發(fā)電廠的應(yīng)用

楊坤

摘 要：液位測量是大型火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中的重要測量參數(shù)之一，創(chuàng)新測量方式，提高數(shù)據(jù)準確性，是確保生產(chǎn)安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。因此，本文針對液位測量方式展開分析，在簡單了解了幾種常見液位測量方式后，以凝汽器水位和汽輪機潤滑油箱油位為例，分析導(dǎo)波雷達液位測量裝置的實際應(yīng)用效果，以供參考。

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

火力發(fā)電廠生產(chǎn)中，需要對儲罐、水池以及其他容器中的介質(zhì)體積、高度進行控制，以保證生產(chǎn)安全、供電穩(wěn)定。凝汽器和汽輪機潤滑油箱作為生產(chǎn)過程中重要的兩個環(huán)節(jié)，加強對它們的液位測量是現(xiàn)階段重點。導(dǎo)波雷達液位測量裝置在實際應(yīng)用過程中運行狀態(tài)良好、維護量較小，測量準確性較高，值得推廣。

1 大型火力發(fā)電廠中的液位測量方式

在大型火力發(fā)電廠生產(chǎn)發(fā)展過程中，常見的液位測量方法有：超聲波液位測量、雷達液位測量、電容式液位測量、磁翻板液位計、差壓式液位變送器。這其中雷達液位計、導(dǎo)波雷達液位計和超聲波液位計的性能最優(yōu)，不僅測量準確度較高、測量操作簡單，還可以實現(xiàn)非接觸性測量，成為目前應(yīng)用最為廣泛的幾種測方。從過往應(yīng)用情況入手對這幾種液位測量儀器進行分析：第一，超聲波液位計可以安裝在介質(zhì)上方，不需要接觸，在測量一些具有腐蝕性、粘稠或者有毒液體時優(yōu)勢最為明顯，有效降低了維護需求，延長了使用壽命。而且該種測量儀器的適應(yīng)性較強、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，成本較低，常用于物料液位測量。第二，雷達液位計作為一個基于微波技術(shù)的非接觸式測量儀器，無測量盲區(qū)，幾乎可以適用于所有液體，此外，還常用于乳狀體、熔融體液位測量，最為主要的是，在使用該儀器的過程中不需要考慮溫度、壓力、粉塵、介質(zhì)揮發(fā)帶來的影響。和超聲波液位計相同，這種儀器的安裝也較為簡單。第三，導(dǎo)波雷達液位計利用電磁波完成傳播，所需能耗較低、傳播過程中衰減程度較小，且具備極強的抗干擾能力，脈沖信號能量較為集中，因此，所得到的測量結(jié)果較為準確。和前兩種測量儀器存在一定的區(qū)別，導(dǎo)波雷達液位計常用于較低介電常數(shù)介質(zhì)的液位測量。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行測量，如：油、水界面等。而且，導(dǎo)波雷達液位計可以在一些復(fù)雜工況和介質(zhì)場合中準確的完成測量工作。

2 導(dǎo)波雷達液位測量裝置的測量方式

導(dǎo)波雷達液位計的測量原理是通過發(fā)射高頻電磁脈沖沿導(dǎo)波桿傳播，接觸到被測物料表面后，由天線接收反射形成的回波，通過計算傳播時間，得到具體的液位，屬于接觸式測量方式。介電常數(shù)越大，導(dǎo)電性能越強，回波信號越強。因此，對于導(dǎo)波雷達液位計而言，回波信號是非常關(guān)鍵的因素，必要時會采取氣相誤差補償?shù)却胧岣邷y量精度。在實際應(yīng)用過程中，探頭是導(dǎo)波雷達液位計中的關(guān)鍵零部件，探頭的配置直接決定了基本性能，需要結(jié)合實際情況展開具體分析。常見的探頭包括以下三種：第一，同軸桿式。同軸桿式探頭是導(dǎo)波雷達液位計中最常見、應(yīng)用最廣泛的探頭，常用于低粘度、高清潔度的液體中，對待測液體的介質(zhì)介電常數(shù)沒有較多要求，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設(shè)計較為敏感封閉，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、掛料等場合中。第二，雙桿式。雙桿式雖然不受粘度的影響，但掛料對其的影響較大，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。雖然電磁場設(shè)計較為開放，輕易不會受到影響，但如果兩桿之間的物料搭橋或者隔離件上存在結(jié)垢，就會對測量造成一定的影響，要盡可能的避免這一現(xiàn)象。此外，距離越低，測量越敏感，可以適當?shù)恼{(diào)整距離，優(yōu)化近場效應(yīng)。第三，單桿式。在液位測量過程中，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，而且其對介質(zhì)介電常數(shù)有一定的要求，需要大于1.0。但其同時也是結(jié)構(gòu)最簡單、對電磁場要求最低的一種。對比前兩種探頭而言，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量，在一些粘度較大、泡沫較多、掛料結(jié)垢現(xiàn)象最為嚴重的工況中優(yōu)勢突出[1]。

3 導(dǎo)波雷達液位測量裝置的具體應(yīng)用

3.1 汽輪機的液位測量

作為一種全新的也為測量技術(shù)，其應(yīng)用在大型火力發(fā)電廠的應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)也為測量儀器中存在的缺陷，而且維護壓力較低，運行狀態(tài)良好，所得到的數(shù)據(jù)準確性較高。將其應(yīng)用在凝汽器水位和汽輪機潤滑油箱油位的測量工作中，可以充分發(fā)揮出價值作用。為了進一步驗證導(dǎo)波雷達液位測量裝置的實際效果，以凝汽器水位和汽輪機潤滑油箱油位為例，展開進一步分析。凝汽器、潤滑油箱是汽輪機中最為重要的兩個部分，不僅關(guān)系到機組的安全穩(wěn)定運行，還關(guān)系到火力發(fā)電廠的實際經(jīng)濟效益。在開展液位測量過程中，除了需要考慮具體的測量方式之外，儀器的安裝位置、日后維護等工作都得到重視，從而選擇出實用性、穩(wěn)定性、精確性較強的液位測量儀器。比如：凝汽器水位不穩(wěn)，會導(dǎo)致凝結(jié)水過冷度增加，真空下降或者凝結(jié)水泵汽化，進而導(dǎo)致低壓桿安全門爆破保護動作機組跳閘。而汽輪機潤滑油箱油位不穩(wěn)，會導(dǎo)致跑油、漏油等現(xiàn)象出現(xiàn)，繼而出現(xiàn)潤滑油中斷，甚至失去潤滑等情況，軸承也會迅速被銷毀，最終導(dǎo)致系統(tǒng)管道堵塞。總體來看，火力發(fā)電廠尤其是大型火力發(fā)電廠必須要對汽輪機的各個組成部分提高重視，并且積極開展液位測量工作，重點針對凝汽器水位和汽輪機潤滑油箱油位進行測量。

3.2 汽輪機潤滑油箱油位測量分析

汽輪機潤滑油箱是汽輪機設(shè)備中的重要組成部分，如果出現(xiàn)異常，不僅會對設(shè)備的安全運行造成影響，還會導(dǎo)致整機損壞等惡性事故的發(fā)生，繼而威脅到火電廠穩(wěn)定運行。在國家的有關(guān)要求中，對汽輪機潤滑油箱的液位測量提出了嚴格的要求。以某火電廠汽輪機潤滑油箱油的液位測量為例，為了保證測量的精確度、可靠性以及穩(wěn)定性，采用了導(dǎo)波雷達液位測量裝置。但在實際應(yīng)用中出現(xiàn)了一定的缺陷，對具體的測量過程進行分析后發(fā)現(xiàn)，因為探頭和外部套管存在碰壁的情況，非常容易出現(xiàn)測量不準確的情況。此外，因為汽輪機潤滑油箱中存在油位波動較大，所以會出現(xiàn)泡沫，而采用的是同軸桿式探頭，最終導(dǎo)致測量不準確。經(jīng)過實際的研究分析后，決定將探頭更換為雙桿式探頭，測量精度得到了根本上的提高。不僅如此，對導(dǎo)波雷達液位測量裝置中的變送器進行更換，采用差壓變送器，進一步提高測量準確性。結(jié)合這一情況可知，在開展液位測量的過程中，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)具體測量特點，選擇最為有效的測量儀表。除了導(dǎo)波雷達液位測量裝置之外，還可以應(yīng)用磁致伸縮液位計等儀表。

3.3 汽輪機凝汽器的水位測量分析

在汽輪機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)，以此保證機組的運行安全，同時也能夠降低運行經(jīng)濟成本。傳統(tǒng)的汽輪機凝汽器的水位測量采用平衡容器式差壓水位計測量方式或者重度式差壓水位計測量，但從實際應(yīng)用情況上看，這兩種測量方式都無法滿足實際測量需求。可以采用導(dǎo)波雷達液位測量裝置完成測量，根據(jù)前文對該裝置的分析可以看出，該裝置在測量過程中不會受到干擾反射波的影響，測量準確性得到保證。以某火力發(fā)電廠中的凝汽器為例，采用導(dǎo)波雷達液位測量裝置進行液位測量，為了保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，選擇了雙桿式探頭，并且將其放在不會產(chǎn)生掛料和結(jié)垢的側(cè)面位置。水位沒有再出現(xiàn)過異常波動，水位偏差控制在30mm范圍內(nèi)。可以說，該方案穩(wěn)定可靠，不僅保證測量的準確性，也從根本上解決了水位測量問題，維護工作量也得到了大幅度降低，為機組的安全經(jīng)濟運行奠定了良好的基礎(chǔ)。

4 總結(jié)

綜上所述，相比較其他也為測量儀表性能來看，導(dǎo)波雷達液位測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量工作，值得在未來的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中推廣應(yīng)用。

參考文獻：

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