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利用智能差壓變送器負遷移特性實現對液位的準

來源:江蘇創輝自動化儀表有限公司 時間:2022-04-08
智能差壓變送器是工業生產中一種常見的典型智能測量儀表,具有精度高,安裝調試方便,有負遷移工作特性等諸多特點,已被廣泛應用于冶金、化工、電力等多種生產領域。下面以智能差壓變送器在熱電廠城市供熱系統中對基本換熱器冷凝水液位的測量來說明它的具體應用。
基本換熱器是熱電廠城市供熱系統中的一種主要熱交換設備,熱源取自汽輪發電機組的副產品蒸汽,被加熱介質為城市供熱系統的循環水。高溫高壓的蒸汽和供熱循環水流過基本換熱器的同時,完成熱交換的過程,此過程循環水被加熱,高溫高壓蒸汽冷卻形成冷凝水。本文中基本換熱器的液位指的就是冷凝水的液位。按生產工藝要求,冷凝水液位應控制在L/2±△L(△L<L/2)的范圍內(L的取值根據換熱器的不同而不同),基本換熱器正常運行最佳液位控制點為L/2。液位的控制首先通過智能差壓變送器對液位進行測量,然后根據液位的變化運行冷凝泵對液位進行調節。當液位低于L/2-△L時,停止冷凝泵的運行;當液位高于L/2+△L時,啟動冷凝泵。
 
1.差壓法測量液位原理
智能差壓變送器測液位工藝安裝示意圖如圖1所示。
設基本換熱器中蒸汽在冷凝水液位表面某點壓強為P汽在取壓點處冷凝水的壓強為△p,二者之和為P,即
P汽+△p=p           (1)
又有
△p=pgL              (2)
式中:p為冷凝水的密度;g為重力加速度;L為冷凝水液位。式(3)表明,壓強差與冷凝水液位L成正比。智能差壓變送器差壓法測液位就是根據該原理通過測量差壓△p來實現對液位的測量。
 
2.液位測量存在的問題
如果智能差壓變送器正壓測量端接入P,負壓測量端接人P汽,就可以通過對差壓△p的測量實現對液位L的測量,從而輸出4~20mA電流信號,測量工作特性如圖2所示。
由該工作特性不難發現,當△p=0時,智能差壓變送器輸出4mA,對應0液位;當△p=pgL時,輸出20mA,對應L液位。當△p=0的時,實際情況有兩種:1)當液位L=0時,即△p=P-P汽=0,此時p=P汽,為正常情況;2)當液位≥L時,冷凝水充滿雙室平衡容器導致壓差△p=0成立,但液位L≠0,為非正常情況,與實際情況不符,智能差壓變送器輸出與實際情況相背的錯誤信號,被控制系統誤認為液位L=0而停止冷凝泵的正常運行,從而使冷凝水液位不斷上升,如果這樣冷凝水回流至汽輪發電機組,后果不堪設想,在生產工藝上是絕對不允許的。所以熱電廠城市供熱系統基本換熱器冷凝水液位的準確測控尤為重要。
 
3.液位的準確測量
智能差壓變送器作為智能儀表,可以通過改變它的工作特性來滿足實際的需要。設當△p=一PgL時,智能差壓變送器輸出4mA電流信號;當△p=0時,輸出20mA電流信號。我們稱智能差壓變送器的這種特性為負遷移工作特性,如圖3所示。
在負遷移工作特性下,當液位≥L,△p=0時,輸出20mA電流信號,冷凝水液位運行在高位,測量是正確的。但液位為0時,△p=-pgL如何產生呢?也就是在液位為0時使智能差壓變送器負壓測量端與正壓測量端的壓差為PgL。不難理解,液位為0時,正壓測量端壓強值為P汽,只需在負壓測量端得PgL的壓強,也就是將雙室平衡容器的負壓測量端加滿水就可得到△p=一PgL,這樣就滿足實際的液位差壓信號與智能差壓變送器輸出電流信號(4~20mA)的一一對應的線性關系,實現對液位的準確測量,消除正常工作特性下液位≥L時智能差壓變送器輸出的錯誤測量信號,從而保證了對基本換熱器冷凝水液位的準確測量,確保供熱系統的安全運行。
 
4.小結
在利用智能差壓變送器進行液位測量的過程中,當正常工作特性不能滿足生產工藝測控要求時,可以通過改變它的工作特性,利用智能差壓變送器的負迂移工作特性實現對液位的準確測量。
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