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利用智能差压变送器负迁移特性实现对液位的准

来源:江苏创辉自动化仪表有限公司 时间:2022-04-08
智能差压变送器是工业生产中一种常见的典型智能测量仪表,具有精度高,安装调试方便,有负迁移工作特性等诸多特点,已被广泛应用于冶金、化工、电力等多种生产领域。下面以智能差压变送器在热电厂城市供热系统中对基本换热器冷凝水液位的测量来说明它的具体应用。
基本换热器是热电厂城市供热系统中的一种主要热交换设备,热源取自汽轮发电机组的副产品蒸汽,被加热介质为城市供热系统的循环水。高温高压的蒸汽和供热循环水流过基本换热器的同时,完成热交换的过程,此过程循环水被加热,高温高压蒸汽冷却形成冷凝水。本文中基本换热器的液位指的就是冷凝水的液位。按生产工艺要求,冷凝水液位应控制在L/2±△L(△L<L/2)的范围内(L的取值根据换热器的不同而不同),基本换热器正常运行最佳液位控制点为L/2。液位的控制首先通过智能差压变送器对液位进行测量,然后根据液位的变化运行冷凝泵对液位进行调节。当液位低于L/2-△L时,停止冷凝泵的运行;当液位高于L/2+△L时,启动冷凝泵。
 
1.差压法测量液位原理
智能差压变送器测液位工艺安装示意图如图1所示。
设基本换热器中蒸汽在冷凝水液位表面某点压强为P汽在取压点处冷凝水的压强为△p,二者之和为P,即
P汽+△p=p           (1)
又有
△p=pgL              (2)
式中:p为冷凝水的密度;g为重力加速度;L为冷凝水液位。式(3)表明,压强差与冷凝水液位L成正比。智能差压变送器差压法测液位就是根据该原理通过测量差压△p来实现对液位的测量。
 
2.液位测量存在的问题
如果智能差压变送器正压测量端接入P,负压测量端接人P汽,就可以通过对差压△p的测量实现对液位L的测量,从而输出4~20mA电流信号,测量工作特性如图2所示。
由该工作特性不难发现,当△p=0时,智能差压变送器输出4mA,对应0液位;当△p=pgL时,输出20mA,对应L液位。当△p=0的时,实际情况有两种:1)当液位L=0时,即△p=P-P汽=0,此时p=P汽,为正常情况;2)当液位≥L时,冷凝水充满双室平衡容器导致压差△p=0成立,但液位L≠0,为非正常情况,与实际情况不符,智能差压变送器输出与实际情况相背的错误信号,被控制系统误认为液位L=0而停止冷凝泵的正常运行,从而使冷凝水液位不断上升,如果这样冷凝水回流至汽轮发电机组,后果不堪设想,在生产工艺上是绝对不允许的。所以热电厂城市供热系统基本换热器冷凝水液位的准确测控尤为重要。
 
3.液位的准确测量
智能差压变送器作为智能仪表,可以通过改变它的工作特性来满足实际的需要。设当△p=一PgL时,智能差压变送器输出4mA电流信号;当△p=0时,输出20mA电流信号。我们称智能差压变送器的这种特性为负迁移工作特性,如图3所示。
在负迁移工作特性下,当液位≥L,△p=0时,输出20mA电流信号,冷凝水液位运行在高位,测量是正确的。但液位为0时,△p=-pgL如何产生呢?也就是在液位为0时使智能差压变送器负压测量端与正压测量端的压差为PgL。不难理解,液位为0时,正压测量端压强值为P汽,只需在负压测量端得PgL的压强,也就是将双室平衡容器的负压测量端加满水就可得到△p=一PgL,这样就满足实际的液位差压信号与智能差压变送器输出电流信号(4~20mA)的一一对应的线性关系,实现对液位的准确测量,消除正常工作特性下液位≥L时智能差压变送器输出的错误测量信号,从而保证了对基本换热器冷凝水液位的准确测量,确保供热系统的安全运行。
 
4.小结
在利用智能差压变送器进行液位测量的过程中,当正常工作特性不能满足生产工艺测控要求时,可以通过改变它的工作特性,利用智能差压变送器的负迂移工作特性实现对液位的准确测量。
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