超超臨界機組灰?guī)炝衔挥嫐v次改進及現(xiàn)狀

李 昆

（江蘇大唐國際呂四港發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇 啟東226246）

0 引言

在火力發(fā)電廠中，灰?guī)焓浅页龎m設(shè)備中比較關(guān)鍵的一個部件，用于暫時性收集除塵后經(jīng)過氣力輸灰送過來的干灰，因灰?guī)斓娜莘e是設(shè)計上限的，所以必須在灰塵將其落滿之前，或落灰的過程中，將實際灰?guī)斓幕椅蛔鳛榉答佇盘査椭辽衔粰C監(jiān)視，以便運行操作人員合理安排放灰、運灰時間，進而騰空灰?guī)炜臻g，保證其繼續(xù)工作，以上所說的灰位反饋信號就需要靠料位計的測量來產(chǎn)生。

灰?guī)旎椅坏臏y量是一個看似簡單、實則綜合復(fù)雜的問題，我廠自投產(chǎn)以來，分別使用了射頻導(dǎo)納料位計、超聲波料位計和重錘料位計，本文介紹呂四港發(fā)電公司灰?guī)炝衔挥嫓y量的歷次改進及現(xiàn)狀。

1 物位測量的概述

一般將液位、料位、界面統(tǒng)稱為物位，液位、料位、界面的測量則統(tǒng)稱為物位測量。根據(jù)具體用途分為液位、料位、界面?zhèn)鞲衅骰蜃兯推鳌Ｎ镂粶y量在工業(yè)自動化系統(tǒng)中具有重要的地位，是保證生產(chǎn)連續(xù)性和設(shè)備安全性的重要參數(shù)，例如在連續(xù)生產(chǎn)的情況下，維持某些設(shè)備中液位高度的穩(wěn)定，對保證生產(chǎn)和設(shè)備的安全是必不可少的。雖然物位測量儀表的選型和使用與生產(chǎn)工藝有緊密的聯(lián)系，但是綜合來講，使用物位儀表的目的主要有以下幾種：

（1）正確測得容器中儲藏物質(zhì)的體積或重量，即物位測量的目的是用于計算與經(jīng)濟核算；

（2）監(jiān)視容器內(nèi)物位，對物位允許的上、下限發(fā)出報警，即不用連續(xù)監(jiān)測和輸出物位的具體數(shù)值，只要輸出物位變化的開關(guān)信號；

（3）連續(xù)地監(jiān)視生產(chǎn)和進行調(diào)節(jié)，使物位保持在所要求的高度，即要求物位檢測儀表連續(xù)輸出物位的瞬時信號數(shù)值。

物位測量傳感器分為兩類：點位開關(guān)與連續(xù)物位計。點位是指物料到達、高于或者低于容器中某個特定點，此類設(shè)備用來指示容器是滿、空還是處于中間某個位置，而連續(xù)料位計則能提供物料位于容器內(nèi)任何位置上的信息。

在電廠中最常見的是液位測量，例如凝汽器、除氧器的液位及各類水箱液位的測量，其次則是料位測量，其中最具代表性的就是三除系統(tǒng)的除灰灰?guī)炝衔弧?/p>

兩者之間最大的區(qū)別在于，液位的測量介質(zhì)面是規(guī)則表面，而料位的測量介質(zhì)面是不規(guī)律的。呂電自機組投產(chǎn)以來，共使用過三種料位計，分別是Princo射頻導(dǎo)納物位計、E+H超聲波料位計和重錘式料位計，前兩者均屬于連續(xù)物位計，而重錘式料位計類似點位開關(guān)，但它又不僅僅能指示灰?guī)靸?nèi)料位的狀態(tài)，同時還能反映出料位在灰?guī)靸?nèi)任何位置上的信息。

2 灰?guī)炝衔挥嫶嬖诘膯栴}

2.1 射頻導(dǎo)納物位計

最早使用的是Princo射頻導(dǎo)納物位計，自安裝以后一直就存在運行不穩(wěn)定的情況，測量顯示一直不準(zhǔn)確，誤差較大，影響正常運行。主要出現(xiàn)的問題有以下幾點：

1）料位計測量性能不穩(wěn)定，晴天運行基本正常，但一至陰雨天即開始波動，受環(huán)境的干、濕影響較大；

2）料位計本身帶有高料位和高高料位開關(guān)，與料位計一樣是由220V交流供電，極易對設(shè)備的維護人員構(gòu)成傷害；

3）無就地顯示，只能通過測量電流換算得來實際數(shù)值，而且測量顯示值有諸多不確定性，結(jié)果到底是否準(zhǔn)確也就無法確定。

原因分析：

該料位計由一種電容式物位控制技術(shù)發(fā)展起來的，它由阻性成分、容性成分、感性成分綜合而成。高頻正弦振蕩器輸出一個穩(wěn)定的測量信號源，以測量安裝在待側(cè)容器中的傳感器上的導(dǎo)納，用交流鑒相采樣器可以分別測量電容和電阻，從而測得料位高低。

當(dāng)遇到雨天或者冷天時，灰的濕度較大，掛料就比較嚴(yán)重如下圖1，灰?guī)毂旧韺μ筋^就相當(dāng)于一個電容，它雖不消耗變送器的能量，但掛料對探頭等效電路中含有電阻，則掛料的阻抗會消耗能量，從而引起振蕩器電壓下拉，導(dǎo)致輸出改變，產(chǎn)生測量誤差，具體表現(xiàn)為儀表隨灰料濕度的變化而出現(xiàn)零點漂移和測量值不穩(wěn)定的現(xiàn)象，加之該料位計無就地顯示如下圖2，只能靠測量輸出的電流毫安值來換算才能得出料有多高，極不方便，而且沒有反復(fù)試測得功能。

圖1 射頻導(dǎo)納物位計測量問題示意圖

圖2 射頻導(dǎo)納物位計就地顯示盤

基于射頻導(dǎo)納料位計帶來的種種缺陷，經(jīng)過反復(fù)調(diào)研和討論，決定使用E+H超聲波料位計來進行測量。

2.2 超聲波液位計

改進之初，測量較為準(zhǔn)確，原射頻導(dǎo)納的問題均已解決，但隨著運行工況和備件單價等客觀因素的出現(xiàn)，該料位計也逐漸暴露出了它的弊端。主要問題有以下幾點：

1）靜電干擾較大，存在測量盲區(qū)，使測量值出現(xiàn)了無規(guī)律的波動；

2）測量探頭本身對灰?guī)靸?nèi)粉塵的吸附力較大，需定期或不定期地對探頭表面進行擦拭；

3）由于測量介質(zhì)為固體，因此顆粒狀物體的回波反射不均，也是造成測量值有偏差的一個因素；

4）隨著E+H產(chǎn)品的更新?lián)Q代，單價的逐年增長也成為了該料位計繼續(xù)使用的一個制約因素。

原因分析：

該料位計是依靠超聲波發(fā)射聲波同時接收反射波，測定聲波時間間隔差，通過計算軟件來計算物料的距離，進而得出料位實際值。由于超聲波本身是一種機械振動波，從振動發(fā)射聲波到穩(wěn)定下來，再到轉(zhuǎn)成接收狀態(tài)，需要一個轉(zhuǎn)換時間，而在這個時間內(nèi)聲波已發(fā)射一段距離，這段距離即為測量盲區(qū)。盲區(qū)的產(chǎn)生使得料位的測量，在很大程度上是不準(zhǔn)確的，雖然可以通過軟件干預(yù)的方式，對盲區(qū)進行補償、抑制或者消除，但軟件的依據(jù)畢竟只是一個數(shù)學(xué)模型，一切非常規(guī)的因素都可能使軟件出現(xiàn)誤判斷或者死機，因此其相對可靠性要略低于儀表，加之測量的介質(zhì)是固體，本身在測量過程中，固定粉塵顆粒的回波反射就不均勻，更加加劇了測量的不穩(wěn)定性。除此之外，由于絕大部分灰?guī)斓捻敳夸佊袨r青，因此接地點的選擇有很大的局限性，也進而導(dǎo)致了料位計的靜電干擾，無法及時排出，造成測量誤差的存在。

圖3 超聲波測量原理圖

在使用上述兩種連續(xù)料位計未果之后，經(jīng)過反復(fù)調(diào)研、詢問業(yè)內(nèi)類似情況單位，最終決定采用重錘式料位計進行替代測量。

2.3 重錘式物位計

相較而言，該料位計的測量準(zhǔn)確度得到了極大的改善。但在使用過程中也存在一些不足。主要體現(xiàn)在以下幾點：

1）該料位計屬于非連續(xù)性測量，每個一個設(shè)定時間，通常為30min，便會自行重新探測一次；

2）設(shè)備的機械轉(zhuǎn)動部分長期處于露天工況，在轉(zhuǎn)角和機械連接部位會產(chǎn)生卡澀；

3）長期使用會加劇鋼絲繩的磨損程度，導(dǎo)致斷裂。

原因分析：該料位計是采用智能電機控制，每個測量周期均以測錘、鋼絲繩等組件降至灰?guī)靸?nèi)部的方式。當(dāng)測錘下降時，測錘接觸介質(zhì)表面的瞬間會停止下降，而后改變電機運行方向，使測錘回到初始位置，并將通過測量的實際值同時反映在就地顯示屏和上位機上如圖4。

與上述兩種料位計的最大不同在于，重錘的測量數(shù)據(jù)不受粉塵、溫濕度等因素的影響，可以保證測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、可靠性。唯一會影響測量的只有機械本身的卡澀。由于運行工況和環(huán)境的影響，機械轉(zhuǎn)動的連接部分會生銹卡澀，鋼絲繩也會因此而磨損，甚至磨斷。因此需要定期更換滑輪和鋼絲繩。

圖4 重錘式料位測量原理圖

3 結(jié)束語

經(jīng)過三次設(shè)備換型使用后，呂四港電廠灰?guī)斓牧衔粶y量最終定型為重錘式料位計，并且在使用過程中，經(jīng)過與廠家的多次討論和研究，還將有序地對該料位計進行智能優(yōu)化和升級，使它成為以機械為主、智能為輔的全能型料位計，大大地提升機組除灰運行的可靠性，同時也為擁有相同情況的機組除灰灰?guī)鞙y量提供經(jīng)驗參考。

［1］Princo射頻導(dǎo)納物位計使用說明[Z].北京克萊德有限公司,2009.

［2］E+H超聲波料位計使用說明[Z].2010.

［3］重錘料位計使用說明[Z].南京暢能源有限公司,2011.

［4］沈懷洋.化工測量與儀表[M].中國石化出版社,2011,8.