智能型导波雷达物位计在火电厂的应用.pdf

第 3 0卷 第 1 1期 2 0 0 8年 1 1月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 ． 3 0 No ． 1l No v ． 2 0 08 智能型导波雷达物位计在 火 电厂 的应用 Ap p l i c a t i o n o f i n t e l l i g e n t g u i d e d wa v e r a d a r t h i n g l o c a t i o n me a s u r e i n s t r u me n t i n t h e r ma l p o we r p l a n t 蔡路 CAI Lu 广州恒运企业集团公司 ， 广东 广州5 1 0 6 6 3 G u a n g z h o u He n g y u n E n t e r p r i s e Gr o u p，G u a n g z h o u 5 1 0 6 6 3，C h i n a 摘要 结合智 能型导波 雷达物位 计在恒运 2 x 3 0 0 MW 燃煤发 电机 组应 用 中出现的一 系列 问题 ， 进 行 了深 入的分析说明， 对仪表的设计选型、 安装调试、 使用维护等实际问题提出了具体建议， 有助于智能型仪表的推 广应用。 关键词 智 能化 ； 导波雷达 ； 测量原理 中图分类号 T H 8 1 6 文献标志码 A 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 0 8 1 1 0 0 5 5 0 3 Ab s t r a c t A s e r i e s o f p r o b l e ms o c c u r r e d i n a p p l i c a t i o n o f i n t e l l i g e n t g u i d e w a v e r a d a r t h i n g l o c a t i o n me a s u r e i n s t r u me n t s i n 23 0 0 MW c o a l fi r e d g e n e r a t o r s e t o f G u a n g z h o u He n g y u n E n t e r p r i s e G r o u p w e r e a n a l y z e d a n d e x p l a i n e d i n de t a i l ．S o me c o n c r e t e p r o p o s a l s a b o ut t he mo de de s i g n a n d s e l e c t i o n，i n s t a l l a t i o n a n d d e bu g g i n g，a p p l i c a t i o n a nd n l a i n t e n a n c e o f t h e i n s t r u me n t w e r e p u t f o r w a r d ．I t i s e x p e c t e d t h a t t h e s e a r e h e l p f u l t o s p r e a d t h e i n t e l l i g e n t i n s t r u me n t ． Ke y wo r d s i n t e l l i g e n t ；g u i d e wa v e r a d a r ；me a s u r e me n t p r i n c i p l e 1 智能化仪表概 述 随着控制技术的不断发展 ， 测量仪表不断向智 能化过渡。智能化仪表在火 电厂 中大量运用 ， 使测 量准确性更高 、 使用更方便 、 维护量更少 ， 提供 了更 多的设备信息使设备管理逐步向信息化过渡 ， 促使 电厂工艺流程的监测控制和运行设备的管理维护进 入一个新领域 。智能仪表的大力发展和应用趋势是 毋庸质疑的， 但同时智能仪表 的应用 也给火 电厂的 设计 、 安装 、 调试和维护带来了新 问题 ， 只有注意和 解决好这些 问题 ， 才 能使智能仪表 的强大功能更好 地服务于工艺流程控制。 新技术如光 、 电磁 、 声波 的发展和应用 ， 产生新 的测量原理 ， 加上机械加工工艺 的精密和高性 能材 料的应用 ， 使测量装置的结构更加紧凑 、 精密。计算 机技术的大量运用使仪表 电控单元更精密和智能 ， 通过测量参数的不同配置 ， 令仪表获得与实际更相 收稿 日期 2 0 0 80 73 0 符的测量值 ， 同时仪表通过更人性化 的人机界面使 使用者获得更多 、 更全面的设备状态信息 ， 并能通过 专用通讯设备和通用通讯接 口将所有信息远传 、 记 录和备份 ， 为设备的维护和管理提供了更多数据 ， 确 保仪表设备能更稳定和更准确地运行。 近年来 ， 随着工业生产过程管理信息化不断发 展 ， 智能化仪表在各工业工艺系统中大量使用， 应用 中暴露的问题就越来越突出。如何校验和鉴定智能 仪表 以及相关的测量指标和校验技术标准依据 ； 如 何合理选型来满足不同的系统工况 、 不 同的被测介 质和不同的工作环境； 如何正确设置和合理运用智 能化仪表 ， 这些问题要求设计者 、 安装者和使用者必 须详细了解智能仪表 的技术特性 、 仪表所使用工艺 系统的工况和安装环境 ， 但在实际工程 中这些方面 许多细节被忽视 ， 智能仪表达不到测量要求甚至被 错误使用 ， 造成设备测量不稳定和容易损坏或其智 能化降低 ， 增加维护成本 ， 使其性价比大大降低。 本文结合智能型导波雷达物位计在广州恒运热 电 厂 以下简称恒运 电厂 23 0 0 MW燃煤 发电机 5 6 华 电投 术 第 3 0卷 组应用中出现的一 系列问题进行分析， 说 明智能型 仪表在设计选型 、 安装调试和运行维护中心注意的 问题 。 2 导波雷达物位计设计选型 导波雷达物位 汁根据测量形式可分为接触式和 非接触式。根据被测介质的物理属性进行选择时 ， 液体或固 一液混合物 因与空气的分界为水平 面， 一 般选用接触式 ， 而7 火、 渣 、 煤等固体 因与空气的分界 面为不规则 曲面， 一般选用非接触2种 形式 的导 波雷达物位计 的最大区别是雷达波 传导 的载体 不 同， 接触式一般采用不锈钢杆或缆绳 ， 非接触式使用 空气传导。2种不 同形式决定 r不同的应 用领域 ， 接触式适用于测量范围较小 、 抗干扰能力强 、 测量准 确性要求高的地方； 而非接触式适用于测量范围大 、 抗干扰能力较弱、 测量准确性要求较低 的地方。恒 运电厂 2 3 0 0 MW 燃煤发电机组中， 除汽包和油箱 之外 ， 其他容器如高压加热器 、 低压加热器 、 凝汽器 、 除氧器等液位的连续测量 ， 选用 EH 的 F M P 4 0系 列接触式导波雷达物位计 ， 如渣仓 、 灰仓和煤仓就选 用 EH的 F MR 2 3 X系列非接触式 导波雷达物位 计。选用的导波雷达物他 汁均为一体化结构 ， 采用 正反法兰连接 ， 从上至下垂直安装方式． 2种不同类型的导波雷达物化 汁的 作 理有 所区别， 其原理都是使用高频微波作为测量信 号， 探 头同时进行 雷达波 的发射和接受 ， 类 似通讯 中的 “ 全双工” ； 而非接触式的发射波和经 同体表面发射 后形成的回波之间产生一个相位差， 这个相位差通 过一个快速傅里叶的转换后形成一个频谱 ． 这个频 谱与雷达物位计测量 的距离呈一 个线性的关系。因 此 ， 通过对锯齿波的相位的俭i JH 4 即可得到一个高精 度的物位信号。一般固体料面的形状是倾斜而且粗 糙的， 较小的波长可以最大程度 卜保证发射出去的 雷达波能够在粗糙的固体表面最大程度地被反射回 雷达探头。由测量原理可知 ， 非接 触式导波雷达物 位计更适合用于如储煤仓等处的物 位测 量 存此 ， 以储煤仓煤位测量采用非接触式的导波雷达物位计 为例说明选型中的问题。 导波雷达物位计的测量原理如图 l所示， D B 测量盲区， S D安全距离 ， E空标， F满标 测量 量程 。在设计参数中一般标 明 F的要求 ， 而在实 际选型时要确认 E的大 小 仪表 量程必 须大于 E 值 ， 再根据测量准确性要求选择合适量程。[大 】 为 是一体化结构， 因此， 还必须考虑工作环境是否温度 高 、 电磁干扰是否强等因素， 可选用大黾程的型号 ， 防止雷达波衰减过大造成无法测量的问题。 l { 『 ＼／ 图 1 导波雷达物位计测量原理图 3 导波雷达物位计 安装调试 导波雷达物位计一体化的安装形式 ， 决定 了安 装时必须考虑表计在整个工艺系统完成后的维护空 问 在机务设备安装初期 ， 如果仪表先安装到位 ， 部 分机务设备安装位置可能与该电控 单元表头 冲突。 接触式 的导波雷达物位计 因金属杆较 长， 必须考虑 以后拆 出的空问距离 ； 而储煤仓 的非接触式物位计 在该方面影响较小， 但煤仓顶中部一般安装输煤设 备且设备较多， 同时为了保证能测量更大 区域 的煤 位 ， 考虑方便安装维护 、 避 免振动和电磁干扰 、 利于 物位计长期安全正常工作等综合因素 ， 非接触式物 位计应尽量靠近中部安装。由于物位计安装基座是 现场加工安装 ， 其安装工艺要特别注意， 基座的管径 应尽量大， 同时长度不能超过仪表探头的长度， 以防 止金属壁对雷达波产生干扰 ， 如果条件 允许可采用 喇叭型的基座 ， 喇叭 口向下安装， 这样既厶 匕H t5 ． I3 大基座 壁与探头的问距， 义能提 高安装的稳定性 法兰焊 接一定要水平 ， 确保雷达波传到后能垂直下引， 如果 倾斜 ， 测量的量程就无法确认 该智能 导波雷达物位计对各项技术指标都有 具体和严格的要求 ， 在安装中必须达到要求才能确 保仪表正常使用 ， 实际上这是智能型仪表 的共同特 性。在 2种不同类型的物位计 中， 非接触式的安装 相对灵活方便， 特别是周 围设备较多 、 T作环境较 差 、 常压或开放式容器的物位测量 ， 如储煤仓的煤位 测 量就选用 了非接触式的导波雷达物位计 ； 而接触 第 1 1 期 蔡路 智能型导波雷达物位计在 Ktl - - 的应用 5 7 式的多用在安装空 问较大 、 有压 、 高温 的密 闭容器 如高压加热器、 疏水扩容器等设备 的物位测量， 一 般情况下还需要加装专 门 t -3 N量安装筒 如 图 2 所示 ， 以增加安全性和测量的可靠性。 图 2 附加 测量 简安装示意图 4 导波雷达物位计使用维护 现阶段 ， 我国火电厂使用的智能型仪表大部分 是进 口仪表 ， 人机界面和设备说 明书均是英 文， 所 以， 使用人员对仪表 的技术性能和技术指标不能全 面正确理解 ， 特别是 内部参数不能合理设置 ， 均会造 成仪表错误使用， 由于中国市场的需求 ， 语言的问题 现已通过汉化逐步得到改善 。 导波雷达物位计的电控单元有许多参数应根据 实际情况合理配置， 如被测介质容器的结构类型 、 被 测介质的特性 、 测量死区、 测试参数 ， 又如储煤仓等非 等径的对称容器 ， 如果能正确设置下部锥体的高度和 体积等参数 ， 能使仪表更准确地测量煤位。在进行参 数设定时， 要全面理解各设定参数 的意义和作用， 全 面了解整个测量系统各部件的特性和参数， 全面合理 配置才能正确发挥导波雷达物位计的功能。 根据导波雷达 的测量原理 ， 若介质特性改变会 影响测量精度 如图 2所示 ， 测量筒 中的介质长期 不流动 ， 则测量简必须安装排污阀并定期排污 ， 以确 保测量筒 中介质与系统设备中介质特性一致。因工 作职责的分工问题 ， 定期排污工作很难开展 ， 这使实 际运行 中导波雷达物位计的测量精度不能得到长期 的保障， 而且测量筒 内的杂质会严重影响表计 的测 量稳定性 ， 特别在机组运行初期 ， 测量筒中存在的杂 质造成测量值大 幅跳动 ， 表计无法正常使用。这些 问题对设备使用和维护人员的水平提出了更高的要 求 ， 并要求设备的管理和维护制度要有针对性 ， 能解 决维护设备难以操作的问题。 5 结束语 上述提 到的诸多问题 ， 大多都是人为 因素造成 的， 要解决这些问题 ， 要求使用人员必须更多地了解 和分析技术指标， 不能忽视技术细节， 像储煤仓设备 安装较多 、 动作环境较差 、 高压加热器被测介质参数 高等地方 ， 使用人员要做到更细致 。该类智能型导 波雷达物位计因其结 构精密和智能化 ， 技术参数较 敏感 ， 但其使用中的优越性也是显而易见的。 导波雷达物位计在测量原理方面克服了传统测 量仪表的许多问题 ， 如储煤仓传统采用重锤式物位 计 ， 其结构松散 、 体积庞大 、 安装的工作环境差 ， 容易 造成故障甚至损坏 ， 维护量大 。而导波雷达物位计 ， 其结构紧凑 、 适应工作环境能力强 ， 只要正确选型、 正确安装调试 ， 在 日常 的使用中是免维护的。导波 雷达物位计还有强大 的 自检和 自校功能 ， 在测量筒 空罐时可使用 自校功 能， 进行测量校准。使用专门 的通讯接 口和上位软件给表计 的维护提供了更多有 效 的手段 ， 不仅可远距离的 、 全方位的实时测试仪表 的工作状况并检测故障原因， 而且其 中很多信息不 仅反映了被测介质的实时状况和一些异常状态 ， 也 能反映工艺系统的运行状况。 导波雷达物位计仍有需改善的地方 ， 如接触式 的雷达波传导金属杆可采用多段式装配， 使用时可 根据现场实际情况配置金属棒的长度 ， 就算 遇到设 计偏差也能灵活解决 ， 使硬件装配 和软件组 态都能 做到灵活多样就更完美 了。 火电厂的控制数字化、 管理信息化是必然的趋 势 ， 这种发展趋势有助于诸如导波雷达物位计等类 型的智能仪表的广泛应用 ， 本文对实际工程 中遇到 的问题进行分析， 希望能有助于智能化仪表 的推广 应 用 参考文献 [ 1 ] 李海青． 智能型检测仪表及控制装置[ M] ． 北京 化学工 业 出版社 ， 2 0 0 7 ． 编辑 刘芳 作者简介 蔡路 1 9 7 5 一 ， 男 ， 广东广州 人 ， 广 州恒 运企业集 团公 司助理工 程师 ， 从事 电厂热挖检修 方面的工作