低加遠傳液位計信號跳變故障原因與對策

任治海

（陜西能源趙石畔煤電有限公司，陜西 榆林 719199）

0 引言

在生產運行中，熱工測量儀表是不可或缺的，儀表自動化技術的應用已成為主要趨勢，導波雷達液位計就是伴隨著此工業化發展進程而得到廣泛應用的一種智能化的測量儀表。它具有適用范圍廣、抗干擾能力強、功耗低、工作穩定、價格低廉并且能適應極端惡劣的測量環境的特點。但與某些價格昂貴的液位計相比，其精度略有不足。因此，研究出一種具有高測量精度的導波雷達液位計具有非常重要的現實意義[1]。

某火力發電機組7號低加液位計顯示不準開展專業的技術攻關。最終經過認真分析、實踐，形成了7號低加遠處液位計改造方案并完成了實施，實現了7號低加液位的“精準”測量，技術改造效果顯著并順利完成了成果轉化。本文全面分析了造成低加遠傳液位計波動的各個方面的原因，針對性地開展技術改造，實現了通過解決生產現場低加液位計頻繁波動的故障，從而更好地保障生產安全性、穩定性，助力電力系統穩定發展。

1 現場低加遠傳液位計狀況

低壓加熱器是用汽輪機的抽汽來加熱凝結水的輔助設備，用以提高機組的熱經濟性。某電廠7號低加液位測量配置1個磁翻板液位計、1個電接點液位計和3個導波雷達液位變送器。磁翻板液位計用于就地顯示，電接點液位計用于實現報警功能，導波雷達液位變送器是用于將低壓加熱器的水位的變化輸出為4mA～20mA信號進入DCS，由DCS根據液位實現控制加熱器疏水調節閥的自動調節，控制低壓加熱器的水位在正常范圍內。導波雷達液位計測量桶采用單支測量筒的方式和容器相聯通。

某電廠7號低加液位參與保護邏輯設計如下：7號低加液位1、2、3，三取二均大于120mm，會觸發7號低加解列。若低加解列，將會威脅機組的安全穩定運行：①會導致進入除氧器的凝結水溫度下降，影響除氧器的除氧效果，所以給水的含氧量會增大；②會導致除氧器水溫下降，進而導致給水溫度下降。給水溫度下降會使鍋爐效率下降，排煙溫度升高，同負荷下的煤耗增大；③低加解列使低級抽汽失去，汽機軸向推力增大，同時對機組的脹差、振動也會有影響；④低加解列，低加疏水失去，凝汽器熱井水位也會下降；⑤若低加解列，運行人員處理事故不及時，將會導致機組跳閘。

2 低加遠傳液位計故障現象

某電廠機組運行半年時間后發現，機組在進行升降負荷時，7號低加遠傳液位計波動較大，且3個導波雷達液位變送器輸出信號不一致，DCS顯示液位與就地磁翻板液位計顯示有偏差，導致無法在DCS上準確監測低加水位變化情況。并且，低加自動投入率低，無法準確控制水位。因此，可能會造成7號低加解列，進而影響機組的安全運行。

3 低加遠傳液位計故障原因分析及對策

3.1 低加遠傳液位計波動原因的檢查和試驗

通過對7號低加液位變送器顯示不準進行深入分析，針對可能原因逐一進行檢查和試驗。首先，通過對液位變送器的輸出信號進行測量，測量輸出信號穩定，進而排除DCS機柜部分造成的干擾；其次，通過對液位變送器電纜的絕緣進行測量，電纜絕緣合格，排除線路電纜導致的測量不準，再次排除了導波雷達液位變送器本身存在問題導致測量不準。主要方法是：檢查液位計參數符合現場實際工況；將7號低加液位計和5號低加液位計進行調換后，正常工作5號低加液位計換到7號低加后，液位仍出現大幅波動，而7號低加液位計換到5號低加時，能正常工作。最后，排除了上級疏水導致7號低加液位波動。通過關閉7號低加上級疏水，即關閉6號低加正常疏水（開啟6號低加事故疏水），觀察一段時間后，發現7號低加的液位波動現象改善不大，因此上級疏水不是導致7號低加液位波動的根本原因。

3.2 低加遠傳液位計研究成果及原理分析

通過結合導波雷達液位計測量原理，淺談雷達液位計故障的成因及處理措施[2]。導波雷達液位計工作原理是導波雷達液位計通過時域反射原理來進行測量的，測量方式分為信號傳播和整個測量系統數據傳輸過程。在機械機構上，儀表表頭內部的收發電路會通過同軸射頻接插件和同軸電纜相連，同軸電纜的另一端將會在法蘭的位置與同軸導波桿連接。導波桿則直接插入到罐體的介質內，導波桿的末端與罐底底部則有一段距離。導波雷達電路板輸出的脈沖信號會通過同軸電纜，再在同軸導波桿上進行傳播。在同軸電纜和導波桿的連接處會首先發生斷路，進而一部分信號會產生一個頂部回波信號，但是仍有一部分信號還會繼續沿導波桿傳播。當信號與被測液體表面接觸時，其阻抗特性會發生變化，其中一部分會被反射，會再產生一個真正的液位回波信號。當然也會有另外一部分信號仍然會繼續向下傳播，終會損耗在不斷發射中。液位計可以判斷出液位回波和頂部回波之間的時間差，根據這個時間差，用單片機進行計算可以得到液位的高度。當罐體沒有測量介質時，液位就不會發生液位回波信號，但是仍然會有頂部回波信號，而且在導波桿的底部會形成斷路而產生一個底部回波信號。假如罐體內有兩種不同的介質，由于密度不同，這兩種介質會分別存在于液體的上部和下部。如果這兩種介質的介電常數大不相同，那么就可以通過回波的不同來判斷兩種介質的分界面，進而也可以得出這兩種介質的不同高度。一般情況下被測液體的介電常數越大回波信號也就越強，也就更容易檢測出液位。

7號低加內汽液分界面并不是一個清唽的界面，由于7號低加液位測量筒計直接與被測液位的罐體相連接，7號低加液位測量筒汽液分界面也是汽液混合狀態。當負荷變化，由于7號低加工作壓力為負壓，測量筒內壓力變化，使汽液分界處蒸汽密度變化大于其它加熱器，介電系數也將產生較大變化，從而導致液位計測量的波動。如果在液位計與被測罐體的液位計連通管處增加平衡筒后，不但可以對被測罐體液位變化起到緩沖作用，而且會使測量筒內壓力變化量減少，分界面處介質介電系數變化量也相應會減小，從而可以保證測量的準確性。

3.3 低加遠傳液位計改造實施方案

熱工儀表系統故障往往是必然的結果，要求迅速進行故障定位，并制定熱工系統檢修方案，使其發揮正常的儀表及控制功能[3]。經過研究，確定采用對低壓加熱器導波雷達液位計測量筒增加雙分支平衡筒的方式進行技術改造，形成對低加液位引出管路上增加平衡筒的改造方案。具體做法是將低加液位引出管的管口切割平齊，插入平衡筒后進行密封焊接。

3.4 低加遠傳液位計改造成果

通過對比改造前、改造后7號低加液位變送器的測量輸出值，可以得出此次改造方案的應用是成功的，實現了7號低加液位計的精確測量。通過對該電廠現場實際改造后的效果來看，通過技術改造后，7號低加液位波動由原來在升降負荷過程中波動大于40mm，3個液位測量偏差大于30mm減小為降負荷過程中波動小于10mm，3個液位測量偏差小于10mm，就地液位不一致現象得到解決，水位自動投入率由原來不足80%提高到100%。改造成本低，改造后經濟效益顯著，不但排除了機組安全隱患，而且提高了機組運行經濟性。

3.5 低加遠傳液位計改造的管理經驗

總結7號低加遠傳液位計技術改造方案的成功應用，提煉3方面的管理經驗。其一，努力實現管理短板和瓶頸問題的重點突破。通過全面梳理排查出現場7號低加遠傳液位變送器DCS顯示波動大屬于棘手難題，影響機組安全運行，是需要立即解決的難題。在深入調查、充分論證的基礎上，制定出提升措施和改造方案，找準切入點，抓好技術改造方案的落實，實現瓶頸問題的突破；其二，嚴格落實技術改造方案，全面提升基礎管理工作。通過對技術改造工作流程進行合理優化，不斷優化施工工序，調整人員分工，夯實基礎管理工作，從而達到技術改造一次成功；其三，總結固化成果，構建長效機制。及時提升技術管理活動取得的成果，并在生產實踐中固化，逐步形成對現場疑難缺陷以及隱患的消除方法和管理經驗，構建起管理創新的長效機制，以精細化管理為抓手，與生產現場深度結合，為現場文明生產，機組安全、經濟、穩定運行奠定堅實的基礎，從而使企業的管理水平邁向更高臺階。

3.6 低加遠傳液位計改造成果的特點

一是投資成本較低，實施難度低。通過控制內部預算，技術改造需花費人工費和材料費，改造費用較低，而且技術改造施工的難度較低；二是對現有熱力系統改動較小，現有測量系統的方式不進行改變；三是現場實用性強，實施效果好。節省了日常對低加遠傳液位計的維護費用，平時的維護量大大減少。自改造以來，半年內低加液位一直保持精準測量的效能，提高了水位自動投入率，改善了低加水位自動調節品質；四是具有研究成果和技術改造方案具有可推廣性和復制性；五是能夠切實提升機組安全性、經濟型，通過對低加遠傳液位計測量筒的技術改造，低加水位測量的數據變得穩定、真實，無大幅度波動躍變現象，能準確快速地反映低加內水位變化情況。

4 結束語

綜上所述，本文以某火力發電機組7號低壓加熱器測量不準展開研究。通過認真論證和采用微波測量技術的液位測量儀表[4]，在深入分析其測量試驗，排查出生產現場7號低加液位變送器DCS顯示波動大的直接原因。雷達液位計是一種原理，充分論證的基礎上，制定出提升措施和改造方案。通過分析水位測量不準確原因后進行可行性改進，取得良好改進效果，低壓加熱器水位測量和自動控制得到改善[5]。

該電廠7號低加變送器測量不準的缺陷消除，保證了低加以及凝結水系統的穩定運行，不但使機組運行的安全可靠性得到了保障，而且有效地提高了機組的經濟性，尤其是該測點異常現象的查找分析以及處理技術改造的經驗為今后缺陷消除提供了參考依據。