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料位傳感器及其在火電廠中的應(yīng)用
遼陽慧特儀表有限公司
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 料位傳感器及其在火電廠中的應(yīng)用 

一、引言

   料位測量是物位測量中的一個分支。物位是指貯存容器或工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備里的液體、粉粒狀固體、氣體之間的分界面位置,根據(jù)具體用途分為液位、料位和界位傳感器。

   目前,我國主要是以原煤為發(fā)電燃料,大多數(shù)電廠鍋爐都采用煤粉向鍋爐供料。對于直吹式供料的鍋爐,煤倉料位高低關(guān)系到鍋爐乃至發(fā)電系統(tǒng)能否正常運行。煤倉料位過滿溢出,造成冒煤事故;煤倉料位過低或排空會造成燃燒不穩(wěn)甚至滅火停機的大事故。對于中貯式供料的鍋爐,既有煤倉,又有粉倉,煤倉粉位的控制尤為重要。煤粉倉是燃料的中轉(zhuǎn)站,煤粉是用空氣傳輸?shù),高熱的氣體使煤粉進入煤倉中就有了一定的“基溫”,一般在70°C左右,其作用是使煤粉有一定的離散性。可是,這個溫度使煤粉中的水分快速蒸發(fā)并被吸潮管排出倉外,煤粉將越來越干燥,這種煤粉是極易集熱,集熱的最終結(jié)果是燃燒。燃燒加劇周圍乃至倉內(nèi)的集熱,周而復(fù)始,惡性循環(huán),這樣如不能及時的有效控制,其結(jié)局將是白白燒掉大量煤粉。據(jù)有關(guān)資料報道,自燃煤粉約占發(fā)電總用煤量的0.5%左右。另外,煤倉煤粉爆炸的損失更大,多年來,煤倉煤粉爆炸事故常有發(fā)生,給火電廠造成巨大損失。目前,最經(jīng)濟、最適用的方法是通過可靠的料位傳感器對煤倉的煤位和粉位進行監(jiān)控,使其始終處于最佳中轉(zhuǎn)適控狀態(tài),這是火力發(fā)電機組安全運行的首要保證。

   二、原理及特點

   火電廠目前采用的料位傳感器主要有重錘式、核輻射式、超聲波式和電容式。

   1.重錘式料位傳感器

   重錘式料位傳感器由伺服電動機、懸有重錘的鋼絲繩、料位發(fā)信裝置以及帶微機的顯示儀表所組成。起動后,微機發(fā)出降錘信號,伺服電動機轉(zhuǎn)動放下重錘,當(dāng)重錘碰到料面后,發(fā)信器發(fā)出信號給微機,使重錘停止下降并發(fā)出升錘信號,伺服電動機反轉(zhuǎn)使重錘上升,并發(fā)出料位信號值給顯示儀表。重錘升至倉頂后電動機停轉(zhuǎn),經(jīng)過一段延時后再重復(fù)上述動作。顯示儀表上還有料位上、下限報警發(fā)信等裝置。重錘式料位傳感器可解決一定量程范圍內(nèi)的測量問題,典型的測量范圍可達60m,而且這種測量與蒸汽、灰塵無關(guān),具有較高的測量精度。

   2.核輻射式料位傳感器

   放射源Co-60(半衰期5.26年)和Cs-137(半衰期32.2年)發(fā)射的g射線能夠穿透容器壁和容器內(nèi)的物料。在貯倉下側(cè)裝有g(shù)射線接收器,隨著料面高度的變化,g射線穿過料層后的強度也不同,接收器檢測出射入的g射線強度并通過顯示儀表顯示出料位高度。

   這是一種非接觸式測量法,無需在容器上穿孔而損壞容器,所以適用于危險物品以及高溫高壓等惡劣環(huán)境下的測量。g射線對人體固然存在有害作用,但對于有限劑量,在妥善防護下并無危險。

   3.超聲波式料位傳感器

  在貯倉頂部對著料面裝有超聲波發(fā)生器和接收器。發(fā)生器發(fā)出的超聲波經(jīng)空氣層射至料面后就被反射,一部分反射被接收器所接收,由超聲波發(fā)射至接收所經(jīng)歷的時間乘以聲速就可計算出料位高度。由于空氣溫度的高低會影響聲波的傳播速度,所以還需測量空氣溫度以修正聲速。

  超聲波式料位傳感器適合于測量粒度較大的塊料料位。

   4.電容式料位傳感器

   電容式料位傳感器是采用測量容器的探頭與容器內(nèi)壁之間、兩探頭之間或探頭與同心測量管之間的電容,利用物料介電常數(shù)恒定時極間電容正比于料位的原理進行工作的。

   電容式料位傳感器的特點是無可動部件,與物料密度無關(guān),但要求物料的介電常數(shù)與空氣介電常數(shù)差別大,變化的介電常數(shù)在進行連續(xù)測量時要加以補償,且需用高頻電路。

   超聲波式和核輻射式料位傳感器多為國外引進產(chǎn)品,如美國凱瑞(Kay-Ray)公司和馬格尼特(Magnitrol)公司的超聲波式料位計,精度可達0.25級;德國E+H(Endress+Hauser)公司的DU212和DU213,最小盲區(qū)是0.7m,此范圍以內(nèi)不能使用,最遠距離受聲功率限制,只能測40m內(nèi)的料位;德國E+H公司的QG型為核輻射式料位傳感器,發(fā)射源的Co-60或Cs-137封裝在灌鉛的鋼保護罩內(nèi),此罩設(shè)有可開閉的窗口,不用時關(guān)閉,以免輻射危害。接收器是管狀結(jié)構(gòu),長100~1500mm,它安裝在與發(fā)射源相對應(yīng)的位置,若g射線發(fā)散角、距離和接收器三者相互配合,在整個量程范圍內(nèi)都能有效地檢測。

   三、應(yīng)用

   沈陽電力高等?茖W(xué)校自動控制研究所研制了重錘式料位傳感器,并把它應(yīng)用在670T/h鍋爐煤粉倉的料位測量上。

   (一)構(gòu)成原理

   該重錘式料位傳感器的型號為SE-2,也稱智能料位儀,它主要由探測器和控制器組成。探測器由開關(guān)磁阻電動機、傳動機構(gòu)和重錘也稱探頭)組成,由重錘行程反映料位高度?刂破饔蓡纹瑱C(8098)、顯示器、功率變換器和面板組成。面板采用PVC貼膜,具有數(shù)碼管顯示器、觸摸按鍵和指示燈。用軟件控制探測器中重錘的升降過程。

   重錘固定在開關(guān)磁阻電機的鋼絲繩上,依靠自身重力隨繞線輪垂直下降某一單位高度,以提升電流的大小判斷重錘是否接觸到煤粉表面。若提升電流很小,說明重錘已接觸到煤粉,這時發(fā)出脈沖信號,電機反轉(zhuǎn)至初始位置,使重錘提升至倉頂復(fù)位,防止重錘被煤、粉淹埋。若煤或粉很少時,重錘繼續(xù)下降,分段采集信號,直到觸及到煤或粉位,或重錘下降到煤、粉位極限位置,再將重錘提到復(fù)位位置并報警,限位開關(guān)閉合,電機斷電,一次檢測結(jié)束,等待下一次檢測指令。

   以單片機(8098)為主控單元的二次儀表接收光電開關(guān)輸送的磁阻電動機轉(zhuǎn)數(shù)信號,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后進行料位的數(shù)字顯示。

   (二)特性

   SE-2重錘式料位傳感器的主要特性如下:

   ①可在加料過程中自動連續(xù)運行,不受物料的塌落埋壓及沖擊等影響;

   ②其結(jié)構(gòu)可靠性高,適應(yīng)溫度高、灰塵大和煙霧濃的惡劣環(huán)境;

   ③具有手動隨時檢測和自動定時檢測兩種功能;

   ④具備上、下限值報警功能和循環(huán)顯示多點料位高度功能;

   ⑤有可恢復(fù)性故障的恢復(fù)處理功能,不可恢復(fù)故障的重錘復(fù)位及故障信號的顯示報警;

   ⑥對不可恢復(fù)的重錘故障,可以用強制提升和下放重錘的功能來處理;

   ⑦操作簡便,使用安全,測量精度高。


 

狀 態(tài): 離線

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