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(chǎn)運(yùn)行中，熱工測(cè)量?jī)x表是不可或缺的，儀表自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用已成為主要趨勢(shì)，導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)就是伴隨著此工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程而得到廣泛應(yīng)用的一種智能化的測(cè)量?jī)x表。它具有適用范圍廣、抗干擾能力強(qiáng)、功耗低、工作穩(wěn)定、價(jià)格低廉并且能適應(yīng)極端惡劣的測(cè)量環(huán)境的特點(diǎn)。但與某些價(jià)格昂貴的液位計(jì)相比，其精度略有不足。因此，研究出一種具有高測(cè)量精度的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

某火力發(fā)電機(jī)組7號(hào)低加液位計(jì)顯示不準(zhǔn)開展專業(yè)的技術(shù)攻關(guān)。最終經(jīng)過認(rèn)真分析、實(shí)踐，形成了7號(hào)低加遠(yuǎn)處液位計(jì)改造方案并完成了實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了7號(hào)低加液位的“精準(zhǔn)”測(cè)量，技術(shù)改造效果顯著并順利完成了成果轉(zhuǎn)化。本文全面分析了造成低加遠(yuǎn)傳液位計(jì)波動(dòng)的各個(gè)方面的原因，針對(duì)性地開展技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了通過解決生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)低加液位計(jì)頻繁波動(dòng)的故障，從而更好地保障生產(chǎn)安全性、穩(wěn)定性，助力電力系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展。

1 現(xiàn)場(chǎng)低加遠(yuǎn)傳液位計(jì)狀況

低壓加熱器是用汽輪機(jī)的抽汽來加熱凝結(jié)水的輔助設(shè)備，用以提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。某電廠7號(hào)低加液位測(cè)量配置1個(gè)磁翻板液位計(jì)、1個(gè)電接點(diǎn)液位計(jì)和3個(gè)導(dǎo)波雷達(dá)液位變送器。磁翻板液位計(jì)用于就地顯示，電接點(diǎn)液位計(jì)用于實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，導(dǎo)波雷達(dá)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(hào)進(jìn)入DCS，由DCS根據(jù)液位實(shí)現(xiàn)控制加熱器疏水調(diào)節(jié)閥的自動(dòng)調(diào)節(jié)，控制低壓加熱器的水位在正常范圍內(nèi)。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量桶采用單支測(cè)量筒的方式和容器相聯(lián)通。

某電廠7號(hào)低加液位參與保護(hù)邏輯設(shè)計(jì)如下：7號(hào)低加液位1、2、3，三取二均大于120mm，會(huì)觸發(fā)7號(hào)低加解列。若低加解列，將會(huì)威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行：①會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入除氧器的凝結(jié)水溫度下降，影響除氧器的除氧效果，所以給水的含氧量會(huì)增大；②會(huì)導(dǎo)致除氧器水溫下降，進(jìn)而導(dǎo)致給水溫度下降。給水溫度下降會(huì)使鍋爐效率下降，排煙溫度升高，同負(fù)荷下的煤耗增大；③低加解列使低級(jí)抽汽失去，汽機(jī)軸向推力增大，同時(shí)對(duì)機(jī)組的脹差、振動(dòng)也會(huì)有影響；④低加解列，低加疏水失去，凝汽器熱井水位也會(huì)下降；⑤若低加解列，運(yùn)行人員處理事故不及時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致機(jī)組跳閘。

2 低加遠(yuǎn)傳液位計(jì)故障現(xiàn)象

某電廠機(jī)組運(yùn)行半年時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，機(jī)組在進(jìn)行升降負(fù)荷時(shí)，7號(hào)低加遠(yuǎn)傳液位計(jì)波動(dòng)較大，且3個(gè)導(dǎo)波雷達(dá)液位變送器輸出信號(hào)不一致，DCS顯示液位與就地磁翻板液位計(jì)顯示有偏差，導(dǎo)致無法在DCS上準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)低加水位變化情況。并且，低加自動(dòng)投入率低，無法準(zhǔn)確控制水位。因此，可能會(huì)造成7號(hào)低加解列，進(jìn)而影響機(jī)組的安全運(yùn)行。

3 低加遠(yuǎn)傳液位計(jì)故障原因分析及對(duì)策

3.1 低加遠(yuǎn)傳液位計(jì)波動(dòng)原因的檢查和試驗(yàn)

通過對(duì)7號(hào)低加液位變送器顯示不準(zhǔn)進(jìn)行深入分析，針對(duì)可能原因逐一進(jìn)行檢查和試驗(yàn)。首先，通過對(duì)液位變送器的輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量輸出信號(hào)穩(wěn)定，進(jìn)而排除DCS機(jī)柜部分造成的干擾；其次，通過對(duì)液位變送器電纜的絕緣進(jìn)行測(cè)量，電纜絕緣合格，排除線路電纜導(dǎo)致的測(cè)量不準(zhǔn)，再次排除了導(dǎo)波雷達(dá)液位變送器本身存在問題導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)。主要方法是：檢查液位計(jì)參數(shù)符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況；將7號(hào)低加液位計(jì)和5號(hào)低加液位計(jì)進(jìn)行調(diào)換后，正常工作5號(hào)低加液位計(jì)換到7號(hào)低加后，液位仍出現(xiàn)大幅波動(dòng)，而7號(hào)低加液位計(jì)換到5號(hào)低加時(shí)，能正常工作。最后，排除了上級(jí)疏水導(dǎo)致7號(hào)低加液位波動(dòng)。通過關(guān)閉7號(hào)低加上級(jí)疏水，即關(guān)閉6號(hào)低加正常疏水（開啟6號(hào)低加事故疏水），觀察一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)7號(hào)低加的液位波動(dòng)現(xiàn)象改善不大，因此上級(jí)疏水不是導(dǎo)致7號(hào)低加液位波動(dòng)的根本原因。

3.2 低加遠(yuǎn)傳液位計(jì)研究成果及原理分析

通過結(jié)合導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量原理，淺談雷達(dá)液位計(jì)故障的成因及處理措施[2]。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)工作原理是導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)通過時(shí)域反射原理來進(jìn)行測(cè)量的，測(cè)量方式分為信號(hào)傳播和整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸過程。在機(jī)械機(jī)構(gòu)上，儀表表頭內(nèi)部的收發(fā)電路會(huì)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(huì)在法蘭的位置與同軸導(dǎo)波桿連接。導(dǎo)波桿則直接插入到罐體的介質(zhì)內(nèi)，導(dǎo)波桿的末端與罐底底部則有一段距離。導(dǎo)波雷達(dá)電路板輸出的脈沖信號(hào)會(huì)通過同軸電纜，再在同軸導(dǎo)波桿上進(jìn)行傳播。在同軸電纜和導(dǎo)波桿的連接處會(huì)首先發(fā)生斷路，進(jìn)而一部分信號(hào)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)頂部回波信號(hào)，但是仍有一部分信號(hào)還會(huì)繼續(xù)沿導(dǎo)波桿傳播。當(dāng)信號(hào)與被測(cè)液體表面接觸時(shí)，其阻抗特性會(huì)發(fā)生變化，其中一部分會(huì)被反射，會(huì)再產(chǎn)生一個(gè)真正的液位回波信號(hào)。當(dāng)然也會(huì)有另外一部分信號(hào)仍然會(huì)繼續(xù)向下傳播，終會(huì)損耗在不斷發(fā)射中。液位計(jì)可以判斷出液位回波和頂部回波之間的時(shí)間差，根據(jù)這個(gè)時(shí)間差，用單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算可以得到液位的高度。當(dāng)罐體沒有測(cè)量介質(zhì)時(shí)，液位就不會(huì)發(fā)生液位回波信號(hào)，但是仍然會(huì)有頂部回波信號(hào)，而且在導(dǎo)波桿的底部會(huì)形成斷路而產(chǎn)生一個(gè)底部回波信號(hào)。假如罐體內(nèi)有兩種不同的介質(zhì)，由于密度不同，這兩種介質(zhì)會(huì)分別存在于液體的上部和下部。如果這兩種介質(zhì)的介電常數(shù)大不相同，那么就可以通過回波的不同來判斷兩種介質(zhì)的分界面，進(jìn)而也可以得出這兩種介質(zhì)的不同高度。一般情況下被測(cè)液體的介電常數(shù)越大回波信號(hào)也就越強(qiáng)，也就更容易檢測(cè)出液位。

7號(hào)低加內(nèi)汽液分界面并不是一個(gè)清唽的界面，由于7號(hào)低加液位測(cè)量筒計(jì)直接與被測(cè)液位的罐體相連接，7號(hào)低加液位測(cè)量筒汽液分界面也是汽液混合狀態(tài)。當(dāng)負(fù)荷變化，由于7號(hào)低加工作壓力為負(fù)壓，測(cè)量筒內(nèi)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(shù)也將產(chǎn)生較大變化，從而導(dǎo)致液位計(jì)測(cè)量的波動(dòng)。如果在液位計(jì)與被測(cè)罐體的液位計(jì)連通管處增加平衡筒后，不但可以對(duì)被測(cè)罐體液位變化起到緩沖作用，而且會(huì)使測(cè)量筒內(nèi)壓力變化量減少，分界面處介質(zhì)介電系數(shù)變化量也相應(yīng)會(huì)減小，從而可以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

3.3 低加遠(yuǎn)傳液位計(jì)改造實(shí)施方案

熱工儀表系統(tǒng)故障往往是必然的結(jié)果，要求迅速進(jìn)行故障定位，并制定熱工系統(tǒng)檢修方案，使其發(fā)揮正常的儀表及控制功能[3]。經(jīng)過研究，確定采用對(duì)低壓加熱器導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量筒增加雙分支平衡筒的方式進(jìn)行技術(shù)改造，形成對(duì)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(jìn)行密封焊接。

3.4 低加遠(yuǎn)傳液位計(jì)改造成果

通過對(duì)比改造前、改造后7號(hào)低加液位變送器的測(cè)量輸出值，可以得出此次改造方案的應(yīng)用是成功的，實(shí)現(xiàn)了7號(hào)低加液位計(jì)的精確測(cè)量。通過對(duì)該電廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際改造后的效果來看，通過技術(shù)改造后，7號(hào)低加液位波動(dòng)由原來在升降負(fù)荷過程中波動(dòng)大于40mm，3個(gè)液位測(cè)量偏差大于30mm減小為降負(fù)荷過程中波動(dòng)小于10mm，3個(gè)液位測(cè)量偏差小于10mm，就地液位不一致現(xiàn)象得到解決，水位自動(dòng)投入率由原來不足80%提高到100%。改造成本低，改造后經(jīng)濟(jì)效益顯著，不但排除了機(jī)組安全隱患，而且提高了機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

3.5 低加遠(yuǎn)傳液位計(jì)改造的管理經(jīng)驗(yàn)

總結(jié)7號(hào)低加遠(yuǎn)傳液位計(jì)技術(shù)改造方案的成功應(yīng)用，提煉3方面的管理經(jīng)驗(yàn)。其一，努力實(shí)現(xiàn)管理短板和瓶頸問題的重點(diǎn)突破。通過全面梳理排查出現(xiàn)場(chǎng)7號(hào)低加遠(yuǎn)傳液位變送器DCS顯示波動(dòng)大屬于棘手難題，影響機(jī)組安全運(yùn)行，是需要立即解決的難題。在深入調(diào)查、充分論證的基礎(chǔ)上，制定出提升措施和改造方案，找準(zhǔn)切入點(diǎn)，抓好技術(shù)改造方案的落實(shí)，實(shí)現(xiàn)瓶頸問題的突破；其二，嚴(yán)格落實(shí)技術(shù)改造方案，全面提升基礎(chǔ)管理工作。通過對(duì)技術(shù)改造工作流程進(jìn)行合理優(yōu)化，不斷優(yōu)化施工工序，調(diào)整人員分工，夯實(shí)基礎(chǔ)管理工作，從而達(dá)到技術(shù)改造一次成功；其三，總結(jié)固化成果，構(gòu)建長(zhǎng)效機(jī)制。及時(shí)提升技術(shù)管理活動(dòng)取得的成果，并在生產(chǎn)實(shí)踐中固化，逐步形成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)疑難缺陷以及隱患的消除方法和管理經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建起管理創(chuàng)新的長(zhǎng)效機(jī)制，以精細(xì)化管理為抓手，與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)深度結(jié)合，為現(xiàn)場(chǎng)文明生產(chǎn)，機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，從而使企業(yè)的管理水平邁向更高臺(tái)階。

3.6 低加遠(yuǎn)傳液位計(jì)改造成果的特點(diǎn)

一是投資成本較低，實(shí)施難度低。通過控制內(nèi)部預(yù)算，技術(shù)改造需花費(fèi)人工費(fèi)和材料費(fèi)，改造費(fèi)用較低，而且技術(shù)改造施工的難度較低；二是對(duì)現(xiàn)有熱力系統(tǒng)改動(dòng)較小，現(xiàn)有測(cè)量系統(tǒng)的方式不進(jìn)行改變；三是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性強(qiáng)，實(shí)施效果好。節(jié)省了日常對(duì)低加遠(yuǎn)傳液位計(jì)的維護(hù)費(fèi)用，平時(shí)的維護(hù)量大大減少。自改造以來，半年內(nèi)低加液位一直保持精準(zhǔn)測(cè)量的效能，提高了水位自動(dòng)投入率，改善了低加水位自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)；四是具有研究成果和技術(shù)改造方案具有可推廣性和復(fù)制性；五是能夠切實(shí)提升機(jī)組安全性、經(jīng)濟(jì)型，通過對(duì)低加遠(yuǎn)傳液位計(jì)測(cè)量筒的技術(shù)改造，低加水位測(cè)量的數(shù)據(jù)變得穩(wěn)定、真實(shí)，無大幅度波動(dòng)躍變現(xiàn)象，能準(zhǔn)確快速地反映低加內(nèi)水位變化情況。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文以某火力發(fā)電機(jī)組7號(hào)低壓加熱器測(cè)量不準(zhǔn)展開研究。通過認(rèn)真論證和采用微波測(cè)量技術(shù)的液位測(cè)量?jī)x表[4]，在深入分析其測(cè)量試驗(yàn)，排查出生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)7號(hào)低加液位變送器DCS顯示波動(dòng)大的直接原因。雷達(dá)液位計(jì)是一種原理，充分論證的基礎(chǔ)上，制定出提升措施和改造方案。通過分析水位測(cè)量不準(zhǔn)確原因后進(jìn)行可行性改進(jìn)，取得良好改進(jìn)效果，低壓加熱器水位測(cè)量和自動(dòng)控制得到改善[5]。

該電廠7號(hào)低加變送器測(cè)量不準(zhǔn)的缺陷消除，保證了低加以及凝結(jié)水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，不但使機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性得到了保障，而且有效地提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，尤其是該測(cè)點(diǎn)異?，F(xiàn)象的查找分析以及處理技術(shù)改造的經(jīng)驗(yàn)為今后缺陷消除提供了參考依據(jù)。