摘要:采用電容原理，即電容兩極間介電常數(shù)的變化可引起電容量的變化來檢測(cè)汽包水位，設(shè)計(jì)了電容式液位計(jì)配合鍋爐三沖量調(diào)節(jié)器，可以很好地克服運(yùn)行系統(tǒng)的內(nèi)、外擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)汽包鍋爐水位控制的要求。所研制的電容式液位計(jì)具有分辨率高、工作可靠、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，能在高溫、輻射和強(qiáng)烈振動(dòng)等惡劣條件下工作等優(yōu)點(diǎn)。
0 引言
電容式液位計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、工作穩(wěn)定性好以及能夠在極端惡劣環(huán)境(高溫、深冷、輻射、強(qiáng)振動(dòng)等)中工作的特點(diǎn)，適用于車輛、石油化工等工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)中液位的測(cè)量。鍋爐汽包液位是火力發(fā)電、石化工業(yè)等蒸汽系統(tǒng)極為重要的控制參數(shù)，汽包液位過高會(huì)影響汽水分離;汽包液位過低會(huì)造成水冷壁的損壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致爆炸。以往的雙色液位計(jì)雖直觀，但由于鍋爐加藥腐蝕和水汽沖蝕會(huì)使汽水分界模糊，電接點(diǎn)液位計(jì)和差壓式液位計(jì)隨散熱條件的不同，測(cè)量精度低。電容式液位計(jì)可根據(jù)液態(tài)、氣態(tài)介質(zhì)的介電常數(shù)進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償，提高了測(cè)量精度。
1 SLK700型鍋爐電容式液位計(jì)原理
電容式液位計(jì)通過測(cè)量電容的變化來測(cè)量液面的高低。將液位計(jì)插入盛液容器內(nèi)，液位計(jì)金屬棒作為電容的一個(gè)極，容器壁作為電容的另一極，兩電極間的介質(zhì)即為液體及其上面的氣體。液體的介電常數(shù) ε 1 和液面上的介電常數(shù) ε 2 不同，若 ε 1＞ ε2，則兩電極間總的介電常數(shù)值隨液位升高增大，因而電容量增大;反之，當(dāng)液位下降，ε 值減小，電容量也減小。所以，可通過兩電極間的電容量的變化來測(cè)量液位的高低。電容液位計(jì)的靈敏度主要取決于 2 種介電常數(shù)的差值，只有 ε 1 和 ε 2 恒定才能保證液位測(cè)量準(zhǔn)確。電容液位計(jì)體積小，容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳和調(diào)節(jié)，適用于具有腐蝕性和高壓介質(zhì)的液位測(cè)量。
SLK700型鍋爐電容式液位計(jì)主要特點(diǎn):結(jié)構(gòu)緊湊，安裝維護(hù)簡單，采用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出形式，方便不同系統(tǒng)配置使用;聚四氟乙烯探極，適用于酸、堿等強(qiáng)腐蝕性液體及高溫環(huán)境，浸入液體的測(cè)量部分只用一條四氟軟線或四氟棒式探極作為傳感器，可靠性高;全密封鋁合金外殼及不銹鋼聯(lián)接件，對(duì)高溫壓力容器的液位測(cè)量與測(cè)量常溫常壓一樣簡單，且測(cè)量值不受被測(cè)液體的溫度、比重及容器的形狀、壓力的影響;配合信號(hào)隔離配電器可實(shí)現(xiàn)測(cè)量、輸出、電源三隔離，適應(yīng)不同信號(hào)接地方式;過流、過壓、電源極性保護(hù)完善。結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1 所示。
傳統(tǒng)的電容式物位計(jì)均采用模擬電路，由于被測(cè)介質(zhì)介電常數(shù)的變化、雜散電容的干擾、溫度漂移、掛料等因素的影響，其應(yīng)用范圍受到了限制。SLK700型鍋爐電容式液位計(jì)采用基于全數(shù)字化電容的測(cè)量方法，運(yùn)用多參數(shù)補(bǔ)償技術(shù)，具有分辨力高、工作可靠、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、能在高溫、輻射和強(qiáng)烈振動(dòng)等惡劣條件下工作等優(yōu)點(diǎn)。儀表設(shè)計(jì)原理如圖2 所示。
通過對(duì)中小型鍋爐傳統(tǒng)測(cè)量方式的改進(jìn)，簡化了安裝方式，并解決了儀表在北方冬季不能正常測(cè)量，夏季計(jì)量漂移等問題。鍋爐液位安裝示意圖如圖 3 所示。
2 鍋爐三沖量給水的應(yīng)用
2． 1 鍋爐水位三沖量調(diào)節(jié)器 SLKGC22GLFI166P
仕樂克SLKGC系 列 鍋 爐 水 位 三 沖 量 調(diào) 節(jié) 器DY22GLFI166P 為雙色光柱 101 線 LED 顯示，雙排數(shù)字顯示，直觀醒目。紅色數(shù)字和光柱顯示汽包水位的測(cè)量值，綠色光柱顯示PID 輸出值，綠色數(shù)字顯示被調(diào)參數(shù)的給定值，光柱上、下限報(bào)警值由按鍵直接設(shè)定，可帶 24 VDC 輸出。給水流量、蒸汽流量和鍋爐汽包水位 3 個(gè)輸入信號(hào)均采用 4 ～ 20 mA 輸入，也可根據(jù)需求設(shè)置。可帶閥位跟蹤功能，手動(dòng)時(shí)閥位自動(dòng)跟蹤，可實(shí)現(xiàn)手、自動(dòng)無擾切換。傳感器斷線時(shí)自動(dòng)輸出閥位值。另外還可以選用帶遠(yuǎn)程操控功能，帶 ＲS232，ＲS485 通信功能，帶 Modbus 協(xié)議。儀表面板如圖 4 所示。
仕樂克SLKGC系 列鍋爐水位三沖量調(diào)節(jié)器可根據(jù)串級(jí)控制系統(tǒng)選擇主、副控制器的正、反作用。當(dāng) 3 個(gè)測(cè)量信號(hào)中的蒸汽流量和給水流量缺失時(shí)，儀表自動(dòng)切換為單沖量調(diào)節(jié)控制狀態(tài)。當(dāng) 3 個(gè)測(cè)量信號(hào)都完善時(shí)，則自動(dòng)切換為三沖量控制。儀表接線端子如圖 5 所示。
3 結(jié)論
仕樂克SLKGC系 列儀表鍋爐水位三沖量調(diào)節(jié)器SLKGC22GLFI166P，多年來在發(fā)電、食品、制藥、化工等行業(yè)廣泛使用，調(diào)節(jié)性能優(yōu)良，安全可靠。SLK700系列鍋爐電容式液位計(jì)，由于采用了先進(jìn)的電容式測(cè)量原理，克服了許多其他測(cè)量方法無法避免的缺點(diǎn)，
如:不能實(shí)施全工況測(cè)量，在鍋爐啟停、排污、聯(lián)排等不穩(wěn)定運(yùn)行工況下，存在建立穩(wěn)定差壓條件時(shí)間較長、恢復(fù)時(shí)間較長或根本不能建立差壓條件，需要人工干預(yù)的問題;在穩(wěn)定工況條件下，由于受結(jié)構(gòu)限制，不能徹底解決因水溫造成的系統(tǒng)測(cè)量誤差的補(bǔ)償問題;在鍋爐缺、滿水等事故工況條件下，系統(tǒng)測(cè)量誤差過大的問題;結(jié)構(gòu)復(fù)雜，靜密封點(diǎn)多，施工規(guī)模大并存在冬季保溫問題;測(cè)量時(shí)滯較長，不能即時(shí)反應(yīng)鍋爐水位變化，測(cè)量信號(hào)調(diào)節(jié)質(zhì)量差的問題;測(cè)量、輸出信號(hào)不準(zhǔn)確，不能有效實(shí)行智能化、自動(dòng)化控制等。該系列液位變送器安裝簡單，無需維護(hù)，性價(jià)比高，是傳統(tǒng)的電極式、差壓式、磁翻板式液位計(jì)最理想的替代產(chǎn)品。
