低加远传液位计信号跳变故障原因与对策

任治海

（陕西能源赵石畔煤电有限公司，陕西 榆林 719199）

0 引言

在生产运行中，热工测量仪表是不可或缺的，仪表自动化技术的应用已成为主要趋势，导波雷达液位计就是伴随着此工业化发展进程而得到广泛应用的一种智能化的测量仪表。它具有适用范围广、抗干扰能力强、功耗低、工作稳定、价格低廉并且能适应极端恶劣的测量环境的特点。但与某些价格昂贵的液位计相比，其精度略有不足。因此，研究出一种具有高测量精度的导波雷达液位计具有非常重要的现实意义[1]。

某火力发电机组7号低加液位计显示不准开展专业的技术攻关。最终经过认真分析、实践，形成了7号低加远处液位计改造方案并完成了实施，实现了7号低加液位的“精准”测量，技术改造效果显著并顺利完成了成果转化。本文全面分析了造成低加远传液位计波动的各个方面的原因，针对性地开展技术改造，实现了通过解决生产现场低加液位计频繁波动的故障，从而更好地保障生产安全性、稳定性，助力电力系统稳定发展。

1 现场低加远传液位计状况

低压加热器是用汽轮机的抽汽来加热凝结水的辅助设备，用以提高机组的热经济性。某电厂7号低加液位测量配置1个磁翻板液位计、1个电接点液位计和3个导波雷达液位变送器。磁翻板液位计用于就地显示，电接点液位计用于实现报警功能，导波雷达液位变送器是用于将低压加热器的水位的变化输出为4mA～20mA信号进入DCS，由DCS根据液位实现控制加热器疏水调节阀的自动调节，控制低压加热器的水位在正常范围内。导波雷达液位计测量桶采用单支测量筒的方式和容器相联通。

某电厂7号低加液位参与保护逻辑设计如下：7号低加液位1、2、3，三取二均大于120mm，会触发7号低加解列。若低加解列，将会威胁机组的安全稳定运行：①会导致进入除氧器的凝结水温度下降，影响除氧器的除氧效果，所以给水的含氧量会增大；②会导致除氧器水温下降，进而导致给水温度下降。给水温度下降会使锅炉效率下降，排烟温度升高，同负荷下的煤耗增大；③低加解列使低级抽汽失去，汽机轴向推力增大，同时对机组的胀差、振动也会有影响；④低加解列，低加疏水失去，凝汽器热井水位也会下降；⑤若低加解列，运行人员处理事故不及时，将会导致机组跳闸。

2 低加远传液位计故障现象

某电厂机组运行半年时间后发现，机组在进行升降负荷时，7号低加远传液位计波动较大，且3个导波雷达液位变送器输出信号不一致，DCS显示液位与就地磁翻板液位计显示有偏差，导致无法在DCS上准确监测低加水位变化情况。并且，低加自动投入率低，无法准确控制水位。因此，可能会造成7号低加解列，进而影响机组的安全运行。

3 低加远传液位计故障原因分析及对策

3.1 低加远传液位计波动原因的检查和试验

通过对7号低加液位变送器显示不准进行深入分析，针对可能原因逐一进行检查和试验。首先，通过对液位变送器的输出信号进行测量，测量输出信号稳定，进而排除DCS机柜部分造成的干扰；其次，通过对液位变送器电缆的绝缘进行测量，电缆绝缘合格，排除线路电缆导致的测量不准，再次排除了导波雷达液位变送器本身存在问题导致测量不准。主要方法是：检查液位计参数符合现场实际工况；将7号低加液位计和5号低加液位计进行调换后，正常工作5号低加液位计换到7号低加后，液位仍出现大幅波动，而7号低加液位计换到5号低加时，能正常工作。最后，排除了上级疏水导致7号低加液位波动。通过关闭7号低加上级疏水，即关闭6号低加正常疏水（开启6号低加事故疏水），观察一段时间后，发现7号低加的液位波动现象改善不大，因此上级疏水不是导致7号低加液位波动的根本原因。

3.2 低加远传液位计研究成果及原理分析

通过结合导波雷达液位计测量原理，浅谈雷达液位计故障的成因及处理措施[2]。导波雷达液位计工作原理是导波雷达液位计通过时域反射原理来进行测量的，测量方式分为信号传播和整个测量系统数据传输过程。在机械机构上，仪表表头内部的收发电路会通过同轴射频接插件和同轴电缆相连，同轴电缆的另一端将会在法兰的位置与同轴导波杆连接。导波杆则直接插入到罐体的介质内，导波杆的末端与罐底底部则有一段距离。导波雷达电路板输出的脉冲信号会通过同轴电缆，再在同轴导波杆上进行传播。在同轴电缆和导波杆的连接处会首先发生断路，进而一部分信号会产生一个顶部回波信号，但是仍有一部分信号还会继续沿导波杆传播。当信号与被测液体表面接触时，其阻抗特性会发生变化，其中一部分会被反射，会再产生一个真正的液位回波信号。当然也会有另外一部分信号仍然会继续向下传播，终会损耗在不断发射中。液位计可以判断出液位回波和顶部回波之间的时间差，根据这个时间差，用单片机进行计算可以得到液位的高度。当罐体没有测量介质时，液位就不会发生液位回波信号，但是仍然会有顶部回波信号，而且在导波杆的底部会形成断路而产生一个底部回波信号。假如罐体内有两种不同的介质，由于密度不同，这两种介质会分别存在于液体的上部和下部。如果这两种介质的介电常数大不相同，那么就可以通过回波的不同来判断两种介质的分界面，进而也可以得出这两种介质的不同高度。一般情况下被测液体的介电常数越大回波信号也就越强，也就更容易检测出液位。

7号低加内汽液分界面并不是一个清唽的界面，由于7号低加液位测量筒计直接与被测液位的罐体相连接，7号低加液位测量筒汽液分界面也是汽液混合状态。当负荷变化，由于7号低加工作压力为负压，测量筒内压力变化，使汽液分界处蒸汽密度变化大于其它加热器，介电系数也将产生较大变化，从而导致液位计测量的波动。如果在液位计与被测罐体的液位计连通管处增加平衡筒后，不但可以对被测罐体液位变化起到缓冲作用，而且会使测量筒内压力变化量减少，分界面处介质介电系数变化量也相应会减小，从而可以保证测量的准确性。

3.3 低加远传液位计改造实施方案

热工仪表系统故障往往是必然的结果，要求迅速进行故障定位，并制定热工系统检修方案，使其发挥正常的仪表及控制功能[3]。经过研究，确定采用对低压加热器导波雷达液位计测量筒增加双分支平衡筒的方式进行技术改造，形成对低加液位引出管路上增加平衡筒的改造方案。具体做法是将低加液位引出管的管口切割平齐，插入平衡筒后进行密封焊接。

3.4 低加远传液位计改造成果

通过对比改造前、改造后7号低加液位变送器的测量输出值，可以得出此次改造方案的应用是成功的，实现了7号低加液位计的精确测量。通过对该电厂现场实际改造后的效果来看，通过技术改造后，7号低加液位波动由原来在升降负荷过程中波动大于40mm，3个液位测量偏差大于30mm减小为降负荷过程中波动小于10mm，3个液位测量偏差小于10mm，就地液位不一致现象得到解决，水位自动投入率由原来不足80%提高到100%。改造成本低，改造后经济效益显著，不但排除了机组安全隐患，而且提高了机组运行经济性。

3.5 低加远传液位计改造的管理经验

总结7号低加远传液位计技术改造方案的成功应用，提炼3方面的管理经验。其一，努力实现管理短板和瓶颈问题的重点突破。通过全面梳理排查出现场7号低加远传液位变送器DCS显示波动大属于棘手难题，影响机组安全运行，是需要立即解决的难题。在深入调查、充分论证的基础上，制定出提升措施和改造方案，找准切入点，抓好技术改造方案的落实，实现瓶颈问题的突破；其二，严格落实技术改造方案，全面提升基础管理工作。通过对技术改造工作流程进行合理优化，不断优化施工工序，调整人员分工，夯实基础管理工作，从而达到技术改造一次成功；其三，总结固化成果，构建长效机制。及时提升技术管理活动取得的成果，并在生产实践中固化，逐步形成对现场疑难缺陷以及隐患的消除方法和管理经验，构建起管理创新的长效机制，以精细化管理为抓手，与生产现场深度结合，为现场文明生产，机组安全、经济、稳定运行奠定坚实的基础，从而使企业的管理水平迈向更高台阶。

3.6 低加远传液位计改造成果的特点

一是投资成本较低，实施难度低。通过控制内部预算，技术改造需花费人工费和材料费，改造费用较低，而且技术改造施工的难度较低；二是对现有热力系统改动较小，现有测量系统的方式不进行改变；三是现场实用性强，实施效果好。节省了日常对低加远传液位计的维护费用，平时的维护量大大减少。自改造以来，半年内低加液位一直保持精准测量的效能，提高了水位自动投入率，改善了低加水位自动调节品质；四是具有研究成果和技术改造方案具有可推广性和复制性；五是能够切实提升机组安全性、经济型，通过对低加远传液位计测量筒的技术改造，低加水位测量的数据变得稳定、真实，无大幅度波动跃变现象，能准确快速地反映低加内水位变化情况。

4 结束语

综上所述，本文以某火力发电机组7号低压加热器测量不准展开研究。通过认真论证和采用微波测量技术的液位测量仪表[4]，在深入分析其测量试验，排查出生产现场7号低加液位变送器DCS显示波动大的直接原因。雷达液位计是一种原理，充分论证的基础上，制定出提升措施和改造方案。通过分析水位测量不准确原因后进行可行性改进，取得良好改进效果，低压加热器水位测量和自动控制得到改善[5]。

该电厂7号低加变送器测量不准的缺陷消除，保证了低加以及凝结水系统的稳定运行，不但使机组运行的安全可靠性得到了保障，而且有效地提高了机组的经济性，尤其是该测点异常现象的查找分析以及处理技术改造的经验为今后缺陷消除提供了参考依据。