1. 引言

        在全國各大發電廠中，自動化程度越來越高，而運用液位計測量、監視容器水位是否合理和準確，對機組運行的自動化投用及安全運行是相當重要的。比如凝汽器水位、鍋爐汽包液位、加熱器水位、除氧器水位等。在機組剛啟動過種中，各種液位測量值變化的幅度和頻率相對較大，會給運行人員的操作起到誤導做用及影響自動化投入率。所以，對熱工調試人員來說，正確調試和投運設備就顯得非常重要了。在大型發電廠中，常用的液位計有電容式、差壓式、投入式、浮子式、超聲波液位變送器等 , 下面對一些典型的測量方法及原理進行分析，舉例說明，在實際運用中遇到的問題及投運過程介紹。

 

2. 差壓式液位變送器

2.1 工作原理

        差壓變送器工作原理就是把液位不斷變化的高度差轉變成壓力差，再通過二次轉換，變成 4-20mA 模擬信號遠傳到 CRT，供運行人員監視。跟據下圖，具體分析、寫出公式。

根據壓力計算公式可得如下計算式：

        P+=ρgL P- =ρ2gH+ρ1（L-H）g

所以，得出正負壓側差壓計算式如下：

        P= P+ - P- =ρgL-〔ρ2gH+ρ1（L-H）g〕=gL ﹙ ρ-ρ1 ﹚ - gH ﹙ ρ2-ρ1 ﹚

        L：正負壓側取壓點之間的距離。 ρ：正壓側測量管內冷凝水密度。

        ρ2：被測量容器內水的密度﹙機組正常運行時﹚。

        ρ1：被測量容器內蒸汽的密度﹙機組正常運行時﹚。

        H：被測量水位的高度。

 

        所以，用上面的差壓式變送器測量水位，相對精度較高，有利于機組在正常工況下進行水位調節，有利于熱工控制投自動。一般多用于鍋爐汽包水位、除氧器水位測量。但也有一定因素對其測量的準確度構成影響。

 

2.2 影響因素和解決方法

2.2.1 壓力影響及解決辦法

        機組啟動或停運時，水位變化較大，同時被測容器內的壓力也相對變化較大，當水位較高時，容器內的壓力相對也較高，特別是負壓則 P- 壓力值變化很大，同時會引起△ P 跟著變化，但是 ρ1和 ρ2 變化率是不一樣的，而且變化方向相反，水位 H 升高時，P-隨容器工作壓力的下降而增大，△ P 就會減小，水位測量發生正誤差。然而，水位 H 較低時，影響不是很大。解決辦法如下：

        (1) 利用 DCS 功能進行自動補償，根據工作壓力與﹙ ρ2-ρ1﹚之間的關系，對輸出的差壓值進行修正計算，就是采用數字計算進行補償。

        (2) 在正壓則增加擴展容器與被測平衡容器聯通，使正壓側頭部始終保持充滿飽和蒸汽，不斷吸收飽和蒸汽冷凝時釋放出來的氣化熱能，這樣可以確保正壓側測量管內的溫度與負壓側相對保持溫度一致，不會導致溫度相差太大，這樣，就可以保證汽水密度變化率相對平衡。

 

2.2.2 溫度影響及解決辦法

        在大多電廠里，差壓變送器的正負測量管路引出的都較長，常溫下，測量管路向外散熱快，且是離取壓點越遠，溫度相對越低，引起溫度從上至下分部不均，導致壓差轉換偏差，水位顯示基本上是偏低的。根據環境不同，影響也不同，在我國南方相對影響較小，但在北方，特別是冬季，影響特別明顯，所以，只能對測量管路進行保溫處理才能解決問題。保溫時應注意以下幾點：

        (1) 在我國南方如廣東，基本上不需要保溫，一年四季溫度相對較高，只需把差壓變送器安裝在保溫箱中就行，設罝加熱裝罝，一但遇到天氣突發降溫，就投入加熱裝罝 ;(2) 在我國中部地區，要進行儀表管路保溫，但是，千萬不能把測量筒、擴展容器保溫，否則蒸汽無法冷凝成水，導致測量水位輸出不穩定，CRT 顯示跳變 ;(3) 在北方，如北京、寧夏等地，儀表管路一定要保溫，而且要加裝伴熱帶，同時變送器要安裝在保溫箱中，保溫箱內也要加裝加熱溫控器。

 

2.3 冷態時的投用方法及注意事項

2.3.1 投用前確認正負壓管路無交叉，一次閥、二次閥、排污閥全部關閉，平衡閥打開。

2.3.2 對照雙色水位計或磁翻板，找水位中心點相對位置、做好標記和記錄。

2.3.3用卷尺測量實際量程，確保變送器量程設罝與CRT一致。

2.3.4 一定要等容器沖洗結束后，才能開始地衣次投運，避免水臟，堵死管路。

2.3.5 待容器滿水后，先打開正負壓側一次閥，再開排污閥，等排出的水干凈后，關排污閥，開二次閥，給測量管注水，此時，#好把正壓側變送器排氣孔稍開一點，同時用工具輕擊管路，減少氣泡存于管路中。注水結束后用萬用表測量變送器輸出電流，如與4mA 相差較大，說明測量管水沒注滿，應繼續注水。

 

2.3.6 測量筒如果有排氣閥或孔，可人工注水。

2.3.7 從凝結水引一路管子連到測量筒的注水口，可穩定自動注水（適合除氧器、凝汽器、低壓加熱器采用差壓液位變送器測量時所用）。

2.3.8 待水注滿后，關閉平衡閥，此時變送器已投運。讓操作員給被測容器放水，若電流輸出下降，說明變送器投運成功。

2.3.9 機組運行過程中，注意巡檢，確保排污閥、各接頭連接處無滲漏。

 

2.4 熱態時的投用方法及注意事項

        機組運行時，特別是高溫、高壓下，液位經常會跳變、不準等情況，此時，就需重新投運變送器。shou先要解除水位邏輯保護。

        2.4.1 液位顯示跳變，一般可用以下方法消除：

用小活口扳手，分別把差壓變送器正負排氣孔慢慢打開一點，進行排汽，可看到有白色、乳白色氣泡流出。再對正負壓側進行排污，排污時間不能太長，以免損壞閥芯。重新投運時，先投負壓，再投正壓，但間隔不能太長，以免變送器感壓元件或平衡閥閥芯損壞。

        2.4.2 液位顯示偏差，可能原因：

        (1) 測量管正、負壓側各連接頭或排污閥有滲漏 ;(2) 變送器感壓單元損壞 ;(3) 變送器平衡閥閥芯損壞 ;(4) 變送器量程與 CRT 不一致 ;(5) 零點飄移 ;(6) 信號回路絕緣下降。

 

2.5 實際投運案例

        北京草橋二期鍋爐高、中、低壓汽包液位采用 4 只差壓變送器及一只雙色水位計測量，變送器安裝在汽包下一層保溫箱內，當鍋爐水沖洗干凈后，地衣次投用時（正負取壓管都沒有保溫），變送器投用正常（這之前，正負壓管路確認無交叉，對照雙色水位計，水位中心點、量程等都已拉過水平、測量并做好記錄）。但是慢慢的，水位開始偏差大。消缺時，發現部份排污閥關不死或內漏，處理后問題解決。

 

        但在機組點火、升溫升壓后，水位開始跳變，重新投用，問題依舊。重新檢查管路，發現從取壓點至排污閥所有管路全部保溫（北方冬季氣溫低，業主要求管路保溫），正壓管水蒸汽無法順利冷凝，導致水位跳變，拆除正壓測量筒保溫后問題解決。

 

3. 電容式液位計

3.1 工作原理

        電容式液位計是采用測量電容的變化來測量液面的高低的。它是一根金屬棒插入盛液容器內，金屬棒作為電容的一個極，容器壁作為電容的另一極。兩電極間的介質即為液體及其上面的氣體。由于液體的介電常數 ε1 和液面上的介電常數 ε2 不同，比如：ε1>ε2，則當液位升高時，電容式液位計兩電極間總的介電常數值隨之加大因而電容量增大。反之當液位下降，ε 值減小，電容量也減小。

 

3.2 校驗及投用注意事項

        電容式液位計主要是對液位的零點和滿度對行標定，當容器液位為零時，把電容式液位計輸出信號設為 4mA，對應零液位。把被

測容器注滿液位，輸出信號設為 20mA，對應滿液位。電容式液位計根據廠家及型號的不同，具體參數設罝也不同，只要嚴格根據廠家資料設罝，正常投用時，測量是比較準確的。

 

3.3 實際投運案例

        北京草橋項目二期，主油箱油位采用西門子生產的 E+H、型號FMI51 電容式液位計測量，開始沒按要求標定，因主油箱注油、排油麻煩，且油位尺度不易把握，只對油箱不為零時進行標定，結果測量誤差較大，#后，我們做了一只小容器，容器內注滿從油箱取來的潤滑油，按照說明書要求，把液位計放進容器內，模擬油箱油位標定零位和滿度后問題解決。

 

4. 結束語

        通過以上對液位計的投用分析、解決問題的方法，證明所做的分析和解決問題的方法是正確的，對以后的工作起到了一定的借鑒做用，使今后的工作少走彎路。