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电容式液位计在锅炉汽包液位控制中的应用

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       摘要:采用电容原理,即电容两极间介电常数的变化可引起电容量的变化来检测汽包水位,设计了电容式液位计配合锅炉三冲量调节器,可以很好地克服运行系统的内、外扰动,实现汽包锅炉水位控制的要求。所研制的电容式液位计具有分辨率高、工作可靠、动态响应快,能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作等优点。

 
0 引言
       电容式液位计具有结构简单、动态响应快、工作稳定性好以及能够在极端恶劣环境(高温、深冷、辐射、强振动等)中工作的特点,适用于车辆、石油化工等工业领域生产中液位的测量。锅炉汽包液位是火力发电、石化工业等蒸汽系统极为重要的控制参数,汽包液位过高会影响汽水分离;汽包液位过低会造成水冷壁的损坏,严重时会导致爆炸。以往的双色液位计虽直观,但由于锅炉加药腐蚀和水汽冲蚀会使汽水分界模糊,电接点液位计和差压式液位计随散热条件的不同,测量精度低。电容式液位计可根据液态、气态介质的介电常数进行温度、压力补偿,提高了测量精度。
 
1 SC700型锅炉电容式液位计原理
       电容式液位计通过测量电容的变化来测量液面的高低。将液位计插入盛液容器内,液位计金属棒作为电容的一个极,容器壁作为电容的另一极,两电极间的介质即为液体及其上面的气体。液体的介电常数 ε 1 和液面上的介电常数 ε 2 不同,若 ε 1> ε2,则两电极间总的介电常数值随液位升高增大,因而电容量增大;反之,当液位下降,ε 值减小,电容量也减小。所以,可通过两电极间的电容量的变化来测量液位的高低。电容液位计的灵敏度主要取决于 2 种介电常数的差值,只有 ε 1 和 ε 2 恒定才能保证液位测量准确。电容液位计体积小,容易实现远传和调节,适用于具有腐蚀性和高压介质的液位测量。
 
       SC700型锅炉电容式液位计主要特点:结构紧凑,安装维护简单,采用标准信号输出形式,方便不同系统配置使用;聚四氟乙烯探极,适用于酸、碱等强腐蚀性液体及高温环境,浸入液体的测量部分只用一条四氟软线或四氟棒式探极作为传感器,可靠性高;全密封铝合金外壳及不锈钢联接件,对高温压力容器的液位测量与测量常温常压一样简单,且测量值不受被测液体的温度、比重及容器的形状、压力的影响;配合信号隔离配电器可实现测量、输出、电源三隔离,适应不同信号接地方式;过流、过压、电源极性保护完善。结构示意图如图 1 所示。
电容式液位计结构图
       传统的电容式物位计均采用模拟电路,由于被测介质介电常数的变化、杂散电容的干扰、温度漂移、挂料等因素的影响,其应用范围受到了限制。SC700型锅炉电容式液位计采用基于全数字化电容的测量方法,运用多参数补偿技术,具有分辨力高、工作可靠、动态响应快、能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作等优点。仪表设计原理如图2 所示。
液位计设计原理图
       通过对中小型锅炉传统测量方式的改进,简化了安装方式,并解决了仪表在北方冬季不能正常测量,夏季计量漂移等问题。锅炉液位安装示意图如图 3 所示。
电容式液位计安装示意图
2 锅炉三冲量给水的应用
2. 1 锅炉水位三冲量调节器 SCGC22GLFI166P
       三畅SCGC系 列 锅 炉 水 位 三 冲 量 调 节 器DY22GLFI166P 为双色光柱 101 线 LED 显示,双排数字显示,直观醒目。红色数字和光柱显示汽包水位的测量值,绿色光柱显示PID 输出值,绿色数字显示被调参数的给定值,光柱上、下限报警值由按键直接设定,可带 24 VDC 输出。给水流量、蒸汽流量和锅炉汽包水位 3 个输入信号均采用 4 ~ 20 mA 输入,也可根据需求设置。可带阀位跟踪功能,手动时阀位自动跟踪,可实现手、自动无扰切换。传感器断线时自动输出阀位值。另外还可以选用带远程操控功能,带 RS232,RS485 通信功能,带 Modbus 协议。仪表面板如图 4 所示。
仪表面板图
       三畅SCGC系 列锅炉水位三冲量调节器可根据串级控制系统选择主、副控制器的正、反作用。当 3 个测量信号中的蒸汽流量和给水流量缺失时,仪表自动切换为单冲量调节控制状态。当 3 个测量信号都完善时,则自动切换为三冲量控制。仪表接线端子如图 5 所示。
 锅炉水位三冲量调节器接线图
三冲量调节器配备后Q手操器连接图
锅炉液位控制典型连线图
3 结论
       三畅SCGC系 列仪表锅炉水位三冲量调节器SCGC22GLFI166P,多年来在发电、食品、制药、化工等行业广泛使用,调节性能优良,安全可靠。SC700系列锅炉电容式液位计,由于采用了先进的电容式测量原理,克服了许多其他测量方法无法避免的缺点,
 
       如:不能实施全工况测量,在锅炉启停、排污、联排等不稳定运行工况下,存在建立稳定差压条件时间较长、恢复时间较长或根本不能建立差压条件,需要人工干预的问题;在稳定工况条件下,由于受结构限制,不能彻底解决因水温造成的系统测量误差的补偿问题;在锅炉缺、满水等事故工况条件下,系统测量误差过大的问题;结构复杂,静密封点多,施工规模大并存在冬季保温问题;测量时滞较长,不能即时反应锅炉水位变化,测量信号调节质量差的问题;测量、输出信号不准确,不能有效实行智能化、自动化控制等。该系列国外网赚教程安装简单,无需维护,性价比高,是传统的电极式、差压式、磁翻板式液位计最理想的替代产品。
 
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