撰文背景：
差壓變送器被大量的應用于各類液位、流量及密度的測量之中，潤中儀表科技從事壓力變送器和差壓變送器研制生產多年，在此領域有豐富的經驗，本文以某一用戶在600MW 機組除氧器水箱的液位測量中遇到的相關情況，對所使用的差壓變送器作研究與分析，并對改造優化方案的可行性作針對性的分析。此機組的除氧器水箱有模擬量和開關量測點，模擬量測點通過差壓式變送器測得，開關量通過液位開關測得。用戶單位熱控人員經過長時間檢修實踐發現液位經常開關存在誤報和拒報的情況，導致機組聯鎖保護無法正常投入。而模擬量的液位變送器測量準確能夠實時反映除氧器水箱的液位。因此用戶單位熱控技術人員嘗試將液位開關取消，并增加兩套差壓式水位計，一套進送DCS，與原來兩套做三取中做調節，三取二作為保護使用。另一套差壓變送器信號送至主控室立盤的光柱表顯示，以便在DCS 系統失靈時能夠在遠方進行監視。
 
　　一、引言
用戶單位除氧器液位測點有模擬量和液位開關。模擬量為差壓式，安裝智能3051 差壓式變送器。液位開關為221A 系列。在實際應用中液位開關經常存在誤動和拒動情況。主要原因為測量筒安裝位置存在一定的誤差，導致其節點動作時與模擬量對應有差異。液位開關浮筒內活動桿長期在水汽中工作，介質中雜質較多，使活動杠容易被卡澀，導致節點存在拒動現象。總之液位開關存在著的這些缺陷給除氧器的安全穩定運行帶來了很大的安全隱患。很有必要研究改進除氧器液位的測量方法。用戶單位通過長期的研究摸索，發現采用智能差壓變送器的差壓式測量方法能夠代替液位開關。把液位開關取消，增加一套液位變送器，原來液位報警聯鎖的開關量信號改為模擬量高低值判斷。同時，為了防止重要容器液位在DCS 系統失靈遠方還能監視，在立盤上增加一光柱表，信號也來自就地一個獨立取樣的3051差壓變送器。
 
　　二、除氧器水箱水位測量可靠性研究
用戶單位自投產以來，熱控技術人員一直重視容器液位測量。除氧器水箱液位雖然不像汽包水位那樣為主保護測點，但其重要性不言而喻。一是除氧器作為給水系統中貯水的重要中轉站，其巨大的貯水量可以通過一定范圍內調節其水位來滿足給水需求。由此可以知道除氧器水箱水位*先個重要之處是準確測量來進行液位調節。二是除氧器水箱水位過高可能會導致除氧器水箱中的水倒流回汽輪機造成汽輪機的嚴重損壞。或者是除氧器水箱水位過低將會導致給水泵的氣蝕。這樣又可以得到另一個結論就是除氧器水箱水位過高或者過低都會導致重要設備損壞，故除氧器水箱水位測點是重要的保護測點。通過上面的論述足以說明除氧器水箱水位在火力發電機組調節以及保護中占有的重要地位，很有必要對除氧器水箱水位測量的可靠性進行研究。用戶單位熱控技術人員發現模擬量測點相對比較準確，特別是多點測量取中間值更能保證模擬量調節的可靠性。而作為聯鎖保護的測點一般選用三取二可靠性更高。另外，在DCS 系統失靈時，為了能夠在遠方監視除氧器水箱水位需要考慮增加獨立于DCS 系統的水位顯示。
 
　　三、改造思路
用戶單位除氧器水箱水位測點有模擬量測點和開關量測量。模擬量測點為差壓式，安裝差壓變送器，通過4 ～20mA 遠傳至DCS 進行監視及調節。差壓式液位變送器安裝兩臺，分別位于除氧器水箱的左右側。開關量信號通過在除氧器水箱上安裝的液位開關送出，液位開關安裝9 個，分別是水位高三值3 個，高二值1 個，高一值1 個，低一值1 個，低二值3 個。高一值和高二值用于聯鎖關閉四抽逆止門及四抽至除氧器供汽電動門，低二值用于聯鎖停運給水泵。目前，液位開關存在著誤動和拒動的情況。綜合考慮，液位的開關量信號可以使用模擬量信號大小判斷獲得。所以需要增加一套模擬量液位測點。其中用于除氧器水箱水位調節的可以用三個模擬量測點三取中獲得。水位開關量信號: 低一值，高一值，高二值使用三取中后的點大小判斷獲得。高三值低二值開關量均為三個，則使用三個模擬量測點獨立判斷獲得。獨立取樣的三個低三值三取二跳閘給水泵可靠性更高。同時再增加一個液位變送器使該液位變送器信號遠傳至主控室立盤的光柱表，以便在DCS 系統異常時能夠在遠方監視除氧器水箱水位。該光柱表使用單獨UPS 電源供電。
 
　　四、改造過程
( 一) 設備選型。液位變送器選型: 液位變送器選用艾默生公司的智能3051 系列差壓變送器，該系列變送器測量準確，安裝及校驗方便，運行可靠穩定。考慮到除氧器水箱液位能達到的高度，選用型號為3051CD2A 為適合。光柱表選型: 考慮除氧器水箱水位需要測量的范圍在3米左右，故選用的光柱表測量范圍在3 米以上。上海自動化儀表廠生產的XTMA － 1020 － B 系列變送器測量范圍－1600mm ～ 1600mm，另外尺寸大小根據立盤安裝位置定，總之以美觀實用為準。該光柱表使用220V 交流電源供電，電源取自熱控儀表電源柜。電源的容量2A 左右即可，不用太大。需要注意的是，該光柱表接收的4 ～ 20mA 信號有兩種，一種是有源的，另一種需要光柱表供電。本次改造使用的差壓變送器就是需要光柱表供電才能正常工作。在接線時特別要注意，即將“P”端子與“+ ”端子短接，接在變送器的正極。
 
　　接線圖如圖1 所示。
　　平衡容器選型: 考慮到壓力及溫度等參數，使用的平衡容器型號為TG － 10 － DP/2。
附屬設備: 一是引壓管，引壓管采用FITOK 公司外徑為14mm，內徑10mm，不銹鋼管。二是閥門，二次門也采用FITOK 公司的針型閥; 另外使用差壓變送器配套的三閥組便于變送器的投退。
 
　　( 二) 工程施工。
　　1． 敷設電纜。因為計劃增加兩套變送器，所以需要敷設兩顆4* 1． 5 阻燃屏蔽電纜。一顆從變送器到DCS 機柜，另外一顆從變送器到主控室立盤處。另外光柱表需要的220V交流電源需要重熱控電源柜取，所以還得敷設從熱控電源柜到主控室立盤的電源電纜一顆。
 
2． 平衡容器及儀表管焊接。焊接安裝平衡容器，汽側取樣點到平衡容器處管路應滿足100: 1 的水平向下坡度。一次門門桿保證水平。水側一次門門杠也應水平安裝。當閥門的門桿豎直方向安裝時介質經過閥門門芯時并不是水平經過的。也就是說當一次門的門桿豎直方向安裝閥門的時候，平衡罐內液位和取樣點之間的液位會有一定的差異，這將會對差壓式水位計造成很大的測量誤差。
 
3． 安裝差壓變送器。變送器在安裝前需送實驗室校驗，合格才能使用。差壓變送器引壓處分高壓側和低壓側。平衡容器接的是汽側，正常運行時比水側的壓力高，當兩側差壓越小時水位越高。安裝差壓變送器時可以將變送器高壓側接汽側，也可以接水側。兩種不同的安裝方法對應變送器量程設置方法相反。當變送器高壓側接汽側時，量程應從小到大設置，反之當變送器高壓側接水側時，量程應從大到小設置。圖2 水位－ 差壓轉換原理圖


 
4． 變送器量程標定。由圖2 可知，平衡容器( 汽側) 所在液柱比水側高，平衡容器內蒸汽凝結充分后，有多余的水會倒流回容器內，當平衡容器內水蒸發時容器內水會馬上補充進入平衡罐。這樣差壓式水位計高壓側液柱就保持不變，形成可以作為參考的液柱，這就是所謂的參比水柱。液位的變化與負壓側表管內壓力相關了。這里所說的量程標定就是測量負壓側取樣處與正壓側取樣處高度差。標定工具選用透明的塑料軟管，里面灌滿水并且得保證沒有氣泡。正壓側位置標定: 選用正壓側一次門門芯位置，觀察塑料軟管內液位與門芯位置齊平后，檢查塑料軟管另一側水位，在固定地方( 可以是鋼梁、墻等) 做好標記。負壓側位置標定: 選用負壓側一次門門芯位置，觀察塑料軟管內液位與門芯位置齊平后，檢查塑料軟管另一側水位，在固定地方( 可以是鋼梁、墻等) 做好標記。測量兩標記處的高度差，所得的高度差就是該差壓變送器的量程范圍。
 
5． 變送器接線調試。智能3051 系列變送器均為兩線制，兩顆線既是電源線也是信號線，分正負極，接反變送器無法工作。接線完成后變送器液晶屏應有顯示，使用手操器進行量程標定。另一個送立盤光柱表的變送器設定方法一樣，光柱表設定方法參照產品說明書。
 
( 三) 變送器投運。除氧器水箱見水后，打開排污門及放氣門進行排污及放氣，以便排污管路中的污水及積氣。因為平衡容器位置較高，水箱內的水無法進入平衡容器行程參比水柱，故開始階段測點顯示不正常。此時需要等除氧器水箱內的高溫蒸汽進入平衡罐內慢慢凝結直至平衡罐的水位與取樣處一致為止，參比水柱形成，測量可以正常進行。

( 四) 零點遷移。由于新增液位變送器正負壓側取樣位置與原來的變送器不一樣，量程也不一樣，所以新增差壓式液位變送器零點需要遷移。除氧器水箱水位的零點需要根據早先安裝的變送器確定，通過遷移零點的方法使新增水位測點與原有測點顯示一致。
 
　　五、測點工作情況
用戶單位#1 機組在2012 年4 月份進行除氧器水箱水位液位開關改造為液位變送器工作。在機組檢修后啟動時進行了水位傳動試驗合格。在#1 機組2012 年11 月份臨修時，再次進行實際水位高低傳動試驗，試驗時就地設置專人記錄翻板液位計度數，并與DCS 測點進行對比。選取#1 機組起動時期間中水位變化比較大的三個小時，記錄如表1。


 
　　六、結語
　　通過該技術的應用，保證了除氧器液位的準確測量，在液位處于報警聯鎖值時能夠正確顯示，大大增加了除氧器安全穩定運行的可靠性。該技術已經在#1 機組中成功應用，目前#1 機組除氧器液位有四套測量裝置，其中3 路信號進DCS系統，用于液位的調節控制及聯鎖，第4 路信號送至主控立盤的光柱表。完成改造后，取消了液位開關，減少了液位測點的維護工作量


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