磁翻板液位計在350MW機組采暖集水箱液位自動控制的完善與實現

摘 要：遼寧東方 350MW機組采暖集水箱液位自動控制，投產時設計是采用磁翻板液位計就地液位顯示加液位接點輸出液位高低等信號，配合電氣疏水控制系統實現水位自動控制回收系統。運行 8 年來，該系統經常發生由于液位接點動作故障致使液位自動控制不正常，只能靠人工定期就地控制。為了解決這個問題，從根源上進行了分析，溫度是影響原磁翻板液位控制系統正常運行的主要原因，結合原設備的實際狀況，在不投入大量改造的基礎上又能夠解決問題的前提下，利用壓力液位的關系特性，提出了相應的改造方案，在實施中得到了非常好的效果，不但設備運行良好同時帶來了不菲的經濟效益。

1 系統狀況
        汽機零米疏水收集箱收集 2 臺機組各輔助設備、系統的正常疏水及檢修疏放水，冬季現場采暖系統的疏回水等。由于該收集箱原設計為大氣式疏水箱，非承壓容器，但由于其收集的各種疏水會隨機組負荷、運行方式、檢修情況、采暖供汽參數以及各疏水回收時機的變化而變化，極端情況下易造成疏水箱超壓，威脅設備及人身的安全。因而水箱的水位控制就極為重要。雖然系統設計了水位超高自動溢流系統，但溢流的水均排向了地坑，無法進行回收，這樣帶來了極度的浪費。遼寧東方 350 MW 機組采暖集水箱液位自動控制，投產設計是采用磁翻板液位計就地液位顯示加液位接點輸出液位高低等信號，配合電氣疏水控制系統實現水位自動控制回收系統。
2 存在的問題
        運行 8 年來，該系統經常發生由于液位接點動作故障致使液位自動控制不正常，只能靠人工定期就地控制，天氣暖和時還好，疏水量不是很大，而且有規律。一旦到了冬季，各種采暖設備的投入，大量的疏水進入集水箱，光靠人工根本滿足不了，為了保障設備的安全運行，只能是將大部分疏水經溢流系統排入地溝。
3 原因分析
        原系統采用磁翻板液位計就地液位顯示加液位接點輸出液位高低等信號，配合電氣疏水控制系統實現水位自動控制回收系統。
        磁翻板液位計的工作原理：以 UHZ 系列側裝式磁翻板液位計為例，液位計與容器通過側法蘭相連接，這樣液位計重的變化實際與容器內液位的變化是相一致的。液位計腔內的柱狀浮子與液位計外部的磁翻板實際為一組磁性系統。柱狀浮子通過磁場影響磁翻板液位計內的翻珠和開關內的磁性元件，從而將液位傳遞出去。
        磁翻板是顯示液位的部分 （見圖 1）。磁翻板內的翻珠內裝有柱狀的磁鋼，而所有的翻珠均勻布置于鋁制的卡槽內，當液位計中液位上升時，由于磁鋼受浮子內磁場的影響帶動翻珠由白色翻轉為紅色；反之液位下降時，翻珠由紅色翻轉為白色。這樣磁翻板在無需任何電源的情況下就可以反應出容器內液位的變化。

        傳感器的作用是采樣液位高低位置并轉換成標準信號傳送至控制室，傳感器實際由干簧管和電阻組成。當浮子內磁鋼位置變化后，磁場通過器壁帶動傳感器內干簧管觸點吸合。干簧管吸合的位置決定回路的阻抗大小，干簧管的通常位置為 10 mm 1組。回路的大小正好與液位的高低成正比，這樣zui后由置于傳感器外殼內的變送器將電阻信號轉換成標準的電流信號，送至控制室。具體結構、原理圖見圖 2。

        但現場的疏水溫度隨著夏季到冬季也隨著上漲，同時溫度＞100 ℃，而磁性的特性為：溫度越高，磁性大減，磁場相對較弱，這也就是天文學上為什么類地行星明明比類木行星具有較多的鐵鈷鎳，但磁場卻較弱的原因。因為類地行星相對比較離太陽更近，溫度更高，因而磁場更弱。這樣就造成尤其冬季時，磁翻板液位開關的接點基本動作不正常，因而也就無法實現液位的自動控制。結合電氣控制回路故障基本現象就是：液位從低到高時干脆就不能自動控制；液位從低到高時液位自動聯鎖疏水，但液位從高到低時，聯鎖不能正常斷開，這樣會使疏水泵長時間空轉，致使疏水泵損壞。

4 液位自動控制的完善和實現
        針對設備的故障，技術人員采取了更換多種質量好的磁感應開關 （如耐高溫型等），以及基于磁翻板的外貼式模擬量液位控制，但效果均不理想。其他液位測量 （如超聲波等） 造價較高，而且需要對設備進行相應的改造，并且停運一段時間，而該系統屬于公用，上述條件均無法滿足。既要實現自動控制，又要相應允許實施。技術人員再次結合系統圖進行了分析：該水位溢流處和下限處范圍還是比較寬裕，而且箱體為非承壓容器，所以箱體內的壓力和大氣壓相差不大，即便是有也基本上保持恒定，結合原水位測量的結構，考慮在磁翻板液位計的液位測量筒下部加裝 1 臺壓力變送器，在箱體壓力不是很大且基本恒定的情況下，液位與壓力值基本成對應關系（只是在現場修正疊加一個常數值來消除箱體上不恒壓所帶來的偏差）。液位與壓力的關系曲線見圖 3。

        在外配 1 塊可輸出開關量接點的模擬量顯示儀表，這樣可實現液位的自動控制，集體的偏差多少可以在就實際進行整定試驗。整套測量系統的結構圖見圖 4。

        電氣的控制回路見圖 5，這樣將數顯表的接點引入控制回路，可以實現液位高低的自動控制。同時見圖 5 集水箱磁翻板液位計下測點位置與變送器的位置之間可以存一段冷卻后的水，這樣可以保證變送器不會被高溫度的疏水而損壞。

5 改造后的效果
        經過現場實際的安裝、整定和長時間的運行，實現了改造的目的，運行 2 年沒再反生故障，經過初步估算，2 年來節能的經濟價值超過 10 萬元。
6 結束語
        通過對疏水箱液位自動控制的分析和實踐，本次改造是成功的，希望對于電廠其他類似系統的液位控制非常有借鑒意義。