浮球液位控制器在发电厂机组高低加液位测量及控制回路改造

       某大型发电厂1号机组自投产以来，高低加热器水位控制调节系统采用基地仪调节方式，其调节灵敏度差，调节精度低，系统调节迟延大调节偏差大，运行人员无法干预调节，常发生水位波动的危险，影响机组安全运行。本次改造取消基地仪控制，正常疏水阀全部更换为ABB智能定位器，每台高加增加两台液位变送器，低加增加一台液位变送器，用液位开关与液位变送器共同实现高低保护联锁，运行人员实时监视水位变化，及时通过水位调节是高加水位保持正常状态，提高热工保护可靠性。本文通过分析了莱城发电厂1号机组高低加液位测量及控制回路改造前基地仪控制调节的不稳定性、液位开关单独参与控制调节的不可靠性，改造后新增加浮球液位变送器通过DCS系统参与水位自动调节，实时反映水位变化，提高了保护动作率。本文对于该行业内的现场控制的工作人员有一定借鉴作用。
 
　1 基地仪控制与DCS系统PID调节控制方式之间的比较
　　我厂高低加液位一直采用气动基地式调节仪表，将变送、放大、指示调节、反馈操作定值集中于一个箱体上，可就地直接控制气动薄膜，不占控制盘位置.其工作气源为压力0.14-0.2MPa，干燥、除油、除尘的压缩空气，否则影响基地仪工作效果。实际工作中对于气开式气动调节阀，进行手自无扰切换时必须保证输出压力一致。当输出压力很低或无输出压力时，气动门不能正常工作，此时漏气或堵塞，可能的原因是恒节流孔阻塞、过滤减压阀脏污，喷嘴漏气，手自A/M切换时漏气或堵塞、放大器膜片漏气；当输出压力过高时，引起的原因是喷嘴阻塞、放大器阀座沾污；当输入指示值偏大时，则由于比例平衡不适当需要调整偏位或者指针错位。可见基地仪控制虽然把测量和调节合二为一，减少了盘柜、电缆，却由于各部件的故障率时常导致正常疏水阀的自动调节效果。
改造后取消基地仪，改为DCS控制方式，正常疏水阀全部更换为ABB智能型定位器，具备开关量及模拟量反馈显示功能。危急疏水阀为两位式，具有快开快关功能。以#3高加正常水位控制为例，DCS组态逻辑采用加强型PID调节，两台液位变送器取平均，通过自身PID调节实现水位自动调节，输出4-20MA信号，经电气转换器转为气压信号，控制气动门开关。PID调节原理简单、使用方便、安全可靠。
 
　　2 高低加水位测量回路改进后的优点
　　改造前#1机组高低加均采用液位开关进行水位测量，无液位变送器。浮球液位控制器的工作原理是磁铁固定于一个带支点的轴承开关机构上，当浮球随液位升高时，磁性轴套同时随之升高至磁性所产生的磁场中，磁铁快速吸附在磁性绝缘套外侧，使开关机构动作，当液位下降时弹簧拉回磁铁，开关复位。实际运行中若水位波动大，特别是机组启动过程中投高加时，水位波动大而导致液位开关频繁动作，造成高加解列，也曾出现液位开关结点动作不正常，开关接头处漏水等故障，仅仅依靠液位开关实现水位控制并不安全可靠。
　　改造后每台高加增加两台EJA智能型差压变送器，低加增加一台差压变送器，变送器汽侧及水侧取样位置保持原基地仪取样位置，以零水位作为基准水位，在DCS内部进行迁移。比如#1高加水位DCS量程设置为-150-1580mmH2O，就地量程设置为0-1730mmH2O，表示在-150 mmH2O时变送器输出为4mA是低水位，而在1580mmH2O输出20mA是高水位。由于高低加变送器的取样位置均设置在高加下部，为了消除附加误差，需要进行负迁移，可以在DCS内部完成，也可以在实际安装位置对变送器拉迁移，实时反映水位真实变化。
此前运行人员只能通过开关状态来判断水位高低，不能监测到水位实时变化趋势，当水位≥88mm高二值报出，开危急疏水阀，当水位≥138mm高三值与上高二或高一的任意开关后发出，高加解列。改造后用液位变送器与液位开关共同实现联锁控制。当高加液位变送器测量值取坎值达到大二值时，或者就地高二值液位开关报警，发出快开危急疏水门信号；当就地高三值液位开关动作与上高加液位变送器测量值取坎值的大一值发出解列信号，保护动作正确率大幅提高。
 
　　3 改造后的故障分析及处理
　　3.1 定位器反馈连杆超出范围，DCS画面无法显示开关量反馈
　　定位器24V指令电源则由FUM280卡件提供。*先需确定电源正常。对ABB定位器进行自动调整，对于气开式气动门采用正作用方式。调整过滤减压阀使气源输出压力在0.3MPa左右，并适当调整定位器反馈连杆的位置，使开关量、模拟量反馈正常。
　　3.2 开机过程中未投高加前，#2高加水位突增
　　此时水位应恒定，怀疑负压侧进气， 因H0=H-ΔP/（ρ'-ρ''）g， 差压减少，H0 增大，指示值突增。缓慢拧开负压侧排污门，见有水放出则立即拧紧，水位恢复正常。
　　3.3 开机后#8低加水位指示偏高
缓慢打开变送器正压测排污门，有水少量流出，负压侧无水，可能由于凝汽器抽真空导致负压侧管道水被抽走，此时不能打开平衡门，否则正压侧凝结筒中的水串进负压侧而很难再凝结。借停机机会对凝结筒重新注水，指示正常。
 
　　4 结论
　　改造后运行人员通过画面监视水位变化，可主动解除自动对正常疏水阀进行开关操作，液位变送器与液位开关共同参与保护联锁，不再因为单一开关故障而造成保护误动作或拒动作，利用DCS系统PID自动调节比基地仪调节更具性，可操作性，收到良好效果，确保机组安全稳定运行。

上一条：涡街流量计在安装调试中会遇到的四种故障原因分析
下一条：关于如何正确分析工业自动化仪表的故障处理方式的概述