生产机组中采用磁翻板液位计进行采暖集水箱液位自动控制案例分析

本文概述：
磁翻板液位计作为一种成本低廉，结构简单，安装简便，测量准确度高的液位测量系统，在各类的水箱，储罐中有着大量的应用，本文介绍的是磁翻板液位计应用于辽宁东方350MW机组采暖集水箱液位自动控制改造方案的案例分析，揭示了在磁翻板使用过种中多方面需要用户关注的要点。该系统是8年前投入运行的，当时是采用磁翻板液位计就地液位显示加液位接点输出液位高低等信号，配合电气疏水控制系统实现水位自动控制的。仪表系统运行至今，经常发生由于液位接点动作故障致使液位自动控制不正常，只能靠人工定期就地控制。这个问题，对于公司的自动化生产过程造成很大的困扰，为了克服这个难题，工程技术人员为了解决这个问题，从根源上进行了分析，一致分析后认为该系统温度是影响原磁翻板液位控制系统正常运行的主要原因，为了节约成本，减少因施工而对生产带来的影响，采用了一种利用压力液位的关系特性，提出了的一套改造方案，实施过程中得到了非常好的效果，不但设备运行良好同时带来了良好的经济效益。

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一、系统状况
汽机零米疏水收集箱收集2台机组各辅助设备、系统的正常疏水及检修疏放水，冬季现场采暖系统的疏回水等。由于该收集箱原设计为大气式疏水箱，非承压容器，但由于其收集的各种疏水会随机组负荷、运行方式、检修情况、采暖供汽参数以及各疏水回收时机的变化而变化，极端情况下易造成疏水箱超压，威胁设备及人身的安全。因而水箱的水位控制就极为重要。虽然系统设计了水位超高自动溢流系统，但溢流的水均排向了地坑，无法进行回收，这样带来了极度的浪费。辽宁东方350MW机组采暖集水箱液位自动控制，投产设计是采用磁翻板液位计就地液位显示加液位接点输出液位高低等信号，配合电气疏水控制系统实现水位自动控制回收系统。
 
二、存在的问题
运行8年来，该系统经常发生由于液位接点动作故障致使液位自动控制不正常，只能靠人工定期就地控制，天气暖和时还好，疏水量不是很大，而且有规律。一旦到了冬季，各种采暖设备的投入，大量的疏水进入集水箱，光靠人工根本满足不了，为了保障设备的安全运行，只能是将大部分疏水经溢流系统排入地沟。
 
三、原因分析
原系统采用磁翻板液位计就地液位显示加液位接点输出液位高低等信号，配合电气疏水控制系统实现水位自动控制回收系统。
磁翻板液位计的工作原理：以UHZ系列侧装式磁翻板液位计为例，液位计与容器通过侧法兰相连接，这样液位计重的变化实际与容器内液位的变化是相一致的。液位计腔内的柱状浮子与液位计外部的磁翻板实际为一组磁性系统。柱状浮子通过磁场影响磁翻板液位计内的翻珠和开关内的磁性元件，从而将液位传递出去。
磁翻板是显示液位的部分（见图1）。磁翻板内的翻珠内装有柱状的磁钢，而所有的翻珠均匀布置于铝制的卡槽内，当液位计中液位上升时，由于磁钢受浮子内磁场的影响带动翻珠由白色翻转为红色；反之液位下降时，翻珠由红色翻转为白色。这样磁翻板在无需任何电源的情况下就可以反应出容器内液位的变化。


磁翻板显示液位的结构
传感器的作用是采样液位高低位置并转换成标准信号传送至控制室，传感器实际由干簧管和电阻组成。当浮子内磁钢位置变化后，磁场通过器壁带动传感器内干簧管触点吸合。干簧管吸合的位置决定回路的阻抗大小，干簧管的通常位置为10mm1组。回路的大小正好与液位的高低成正比，这样后由置于传感器外壳内的变送器将电阻信号转换成标准的电流信号，送至控制室。具体结构、原理图见图2。


传感器内部原理、结构图
但现场的疏水温度随着夏季到冬季也随着上涨，同时温度＞100℃，而磁性的特性为：温度越高，磁性大减，磁场相对较弱，这也就是天文学上为什么类地行星明明比类木行星具有较多的铁钴镍，但磁场却较弱的原因。因为类地行星相对比较离太阳更近，温度更高，因而磁场更弱。这样就造成尤其冬季时，磁翻板液位开关的接点基本动作不正常，因而也就无法实现液位的自动控制。结合电气控制回路故障基本现象就是：液位从低到高时干脆就不能自动控制；液位从低到高时液位自动联锁疏水，但液位从高到低时，联锁不能正常断开，这样会使疏水泵长时间空转，致使疏水泵损坏。
4液位自动控制的完善和实现
针对设备的故障，技术人员采取了更换多种质量好的磁感应开关（如耐高温型等），以及基于磁翻板的外贴式模拟量液位控制，但效果均不理想。其他液位测量（如超声波等）造价较高，而且需要对设备进行相应的改造，并且停运一段时间，而该系统属于公用，上述条件均无法满足。既要实现自动控制，又要相应允许实施。技术人员再次结合系统图进行了分析：该水位溢流处和下限处范围还是比较宽裕，而且箱体为非承压容器，所以箱体内的压力和大气压相差不大，即便是有也基本上保持恒定，结合原水位测量的结构，考虑在磁翻板液位计的液位测量筒下部加装1台压力变送器，在箱体压力不是很大且基本恒定的情况下，液位与压力值基本成对应关系（只是在现场修正叠加一个常数值来消除箱体上不恒压所带来的偏差）。液位与压力的关系曲线见图3。

液位与压力的大致关系
在外配1块可输出开关量接点的模拟量显示仪表，这样可实现液位的自动控制，集体的偏差多少可以在就实际进行整定试验。整套测量系统的结构图见图4。

改造后的整套结构图
电气的控制回路见图5，这样将数显表的接点引入控制回路，可以实现液位高低的自动控制。同时见图5集水箱磁翻板液位计下测点位置与变送器的位置之间可以存一段冷却后的水，这样可以保证变送器不会被高温度的疏水而损坏。

电气的控制回路
5改造后的效果
经过现场实际的安装、整定和长时间的运行，实现了改造的目的，运行2年没再反生故障，经过初步估算，2年来节能的经济价值超过10万元。

6结束语
通过对疏水箱液位自动控制的分析和实践，本次改造是成功的，希望对于电厂其他类似系统的液位控制非常有借鉴意义。

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