場效應(yīng)料位計(jì)在火電廠除灰系統(tǒng)的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2019-06-03 發(fā)布作者:
摘 要:介紹了一種新型料位檢測方式原理和應(yīng)用,其能夠廣泛地應(yīng)用于電廠、鋼鐵、糧食等固體顆粒物料的檢測。原理新穎,使用可靠,具有良好的推廣價(jià)值。
引言
眾所周知,在物位測量中,因被測對象和介質(zhì)復(fù)雜多樣,測量手段也就因?qū)ο蠖鳟惗鄻印R虼耍镂粌x表因被測對象不同而形式多樣。目前,料位測量的主要形式有:1)機(jī)械式:如鋼帶重錘式料位計(jì)、
阻旋式料位計(jì)、稱重式料位計(jì)等;2)電容電感式遠(yuǎn)傳料位計(jì):主要有
射頻導(dǎo)納式料位計(jì)和電磁感應(yīng)位移檢測料位計(jì)等;3)非接觸式料位計(jì):主要有高頻雷達(dá)料位計(jì)、超聲波料位計(jì),無源核子料位計(jì)等。
每一種料位計(jì)測量原理各有不同,應(yīng)用場合各有特點(diǎn)。本文所介紹的場效應(yīng)料位計(jì)是一種新型磁阻波感應(yīng)式料位計(jì)。
這種新型場效應(yīng)料位計(jì)克服了傳統(tǒng)料位計(jì)的諸多弊端,真正做到了免維護(hù),免調(diào)試。具有較強(qiáng)的抗掛料、抗沖刷、抗干擾能力和可靠性高、使用壽命長的特點(diǎn)。
由于灰斗(倉泵)被測對象的特點(diǎn),除灰系統(tǒng)程序控制采用的料位開關(guān)要求可靠穩(wěn)定,對于灰介質(zhì)灰的灰比電阻和電介常數(shù)因煤質(zhì)而改變,常用的電容式射頻導(dǎo)納料位開關(guān),往往因掛灰而誤動(拒動),其他非接觸測量方法因造價(jià)成本高而很少選用。這使得需要一種可靠而又性價(jià)比適當(dāng)?shù)臏y量手段。由此,場效應(yīng)磁阻測量方法應(yīng)運(yùn)而生,它是一種抗沖擊、抗掛灰、性價(jià)比高,穩(wěn)定性好的可靠手段。對于需要模擬量輸出4mA~24mA(1VDC~5VDC)的場所,高頻雷達(dá)檢測手段也不失為一種性價(jià)比適當(dāng)而又可靠的行之有效手段之一。
1 場效應(yīng)料位計(jì)測量原理
新型場效應(yīng)料位計(jì)是利用電磁波在傳導(dǎo)過程中阻抗發(fā)生變化時(shí)會形成反射的原理進(jìn)行物位測量的料位計(jì)。根椐電磁波傳輸?shù)奶攸c(diǎn),在不同波阻抗串聯(lián)電路中傳輸?shù)碾姶挪〞诓ㄗ杩雇蛔兲幮纬煞瓷洌浞瓷鋸?qiáng)度由反射系數(shù)確定。
反射系數(shù)公式為:
若波阻抗Z1=波阻抗Z2時(shí),反射系數(shù)則為0,此時(shí)俗稱阻抗匹配了,沒有反射。詳細(xì)理論描述可參閱有關(guān)電磁場方面的書籍。
完成上述測量原理的信號檢測過程如圖1所示。
信號源提供激勵(lì)信號產(chǎn)生入射波,環(huán)行電路實(shí)現(xiàn)入射波與反射波的有效分離。由于探桿波阻抗Z1不可能完全與探頭波阻抗Z2相等,因而會形成波過程的反射,且在反射波檢出點(diǎn)處會有信號輸出。在探頭處充滿物料介質(zhì)時(shí)探頭波阻抗Z2會發(fā)生變化從而引起反射系數(shù)的改變,也就是說反射波檢出點(diǎn)會有信號強(qiáng)度的改變,椐此可有效地判別探頭處有料與否而發(fā)出相應(yīng)的動作信號。由于物料介質(zhì)對探頭波阻抗的影響是一種積分效應(yīng),也就是少量的物料粘附與漂落沖刷對探頭波阻抗的影響遠(yuǎn)小于周圍空間充滿物料時(shí)帶來的影響。因此,此種測量方法能有效地避免掛料和物料沖刷而引起的誤動作。在反射系數(shù)的公式中,可以看到反射系數(shù)僅與探桿與探頭的波阻抗相關(guān),與測量系統(tǒng)中其它量無關(guān)。探桿與探頭的波阻抗是由物理結(jié)構(gòu)決定的,因此可以認(rèn)為:只要探桿與探頭結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變與損壞,此測量系統(tǒng)就能穩(wěn)定可靠地工作,電路的時(shí)漂與溫漂對測量系統(tǒng)的影響幾乎為零。實(shí)踐證明:只要探頭與探桿結(jié)構(gòu)不損壞就能長期穩(wěn)定工作多年,幾乎不用調(diào)整維護(hù)。
2 應(yīng)用實(shí)例安裝注意事項(xiàng)
根據(jù)被測介質(zhì)的特點(diǎn),目前成熟的應(yīng)用方案有以下幾個(gè)環(huán)境場所,使用效果滿足生產(chǎn)運(yùn)行的需求。開關(guān)量控制或者報(bào)警,保護(hù)設(shè)備的安裝運(yùn)行,防止物料滿倉溢出或者空倉。在目前已有的設(shè)備中,廣泛應(yīng)用于火電廠除灰系統(tǒng)倉泵、灰斗物位測量。尤其針對省煤器后灰斗料位測量開發(fā)研制的耐高溫達(dá)600℃,探頭和測量電子元件分體安裝。特殊材質(zhì)的探桿能滿足現(xiàn)場高溫環(huán)境。在300MW、600MW、1000MW等機(jī)組均有業(yè)績應(yīng)用。在各種容量等級的機(jī)組的應(yīng)用中,到目前為止連續(xù)3年無故障運(yùn)行。根據(jù)被測介質(zhì)的特點(diǎn),目前成熟的應(yīng)用方案有以下幾個(gè)環(huán)境場所,使用效果滿足生產(chǎn)運(yùn)行的需求。安裝應(yīng)用如圖2所示。
在使用中的注意事項(xiàng):
1)探桿連接方式采用DN25的法蘭連接。
2)工作電源電壓根據(jù)客戶要求采用220V交流或24V直流電源供電。
3)探桿長度可以根據(jù)被測對象保溫和壁厚可選擇350mm~750mm,使得介質(zhì)和探桿充分接觸。
4)適用于各種非導(dǎo)電固體介質(zhì),探桿掛料對測量開關(guān)量動作幾無影響。
3 調(diào)整及試驗(yàn)
在通常情況下KD-A系列場效應(yīng)料位計(jì)是不需要進(jìn)行現(xiàn)場維護(hù)的。但當(dāng)用戶有特殊要求或針對非常規(guī)物料的測量需要現(xiàn)場標(biāo)定時(shí),KD-A型場效應(yīng)料位計(jì)也可以在現(xiàn)場方便地完成相應(yīng)調(diào)整。
在介紹調(diào)整方法之前,先簡單地描述一下它的動作原理。在此基礎(chǔ)之上,用戶可以更加清晰明了地制定為達(dá)到自己目的的調(diào)整方法。
在面板上已經(jīng)將標(biāo)定值與測量值的測點(diǎn)引出,同時(shí)也將定值調(diào)節(jié)電位器的調(diào)節(jié)端置于面板上。通過定值調(diào)整電位器可改變標(biāo)定值的大小,測量值是料位計(jì)的實(shí)時(shí)測量信號電壓,可以作為定值標(biāo)定時(shí)的參考。標(biāo)定值、測量值與物位的關(guān)系如圖3所示。
空倉區(qū):物料堆積面遠(yuǎn)離料位計(jì)探頭所在位置,測量值電壓較低,通常為零。接近動作區(qū):物料堆積面此時(shí)將接近料位計(jì)探頭位置了,此時(shí)的測量值電壓上升較快,當(dāng)越過料位計(jì)探頭,也就是圖中所示VA點(diǎn)位置時(shí),料位計(jì)發(fā)出動作信號,同時(shí)自動將標(biāo)定值電壓由VA點(diǎn)切換到VB點(diǎn)。物料完全掩埋區(qū):此時(shí)若物料繼續(xù)向上堆積,測量值會緩緩上升。料位計(jì)探頭處于完全掩埋狀態(tài)。
在料位回落時(shí),測量值會緩緩下降。一旦測量值電壓低于標(biāo)定值點(diǎn)VB時(shí),此時(shí)料位計(jì)會對動作信號進(jìn)行復(fù)歸,同時(shí)將標(biāo)定值自動切換到VA,等待下一次動作。
VA與VB之間的差值為死區(qū)寬度(俗稱斯密特過程)。主要為了防止在動作區(qū)域附近料位計(jì)頻繁動作。死區(qū)寬度均為標(biāo)定值的5%左右。
對上述動作過程明白了后,就可方便地對料位計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定了。
通過對測量值的觀察,可知物料與電壓的關(guān)系,以選取合適的標(biāo)定值區(qū)域。旋動定值調(diào)整電位器可以改變標(biāo)定值的數(shù)值。調(diào)整定值電位器時(shí),必須用φ<2mm的小型一字解錐進(jìn)行。所有電壓測量點(diǎn)均是相對外殼而言,外殼為零電位。
4 結(jié)語
該新型場效應(yīng)料位計(jì),原理新穎,結(jié)構(gòu)簡單,設(shè)計(jì)獨(dú)特,抗掛料和干擾性能較強(qiáng)。涵蓋的使用溫度范圍比較高,能達(dá)600℃的使用場所。是一種新型的料位開關(guān)量監(jiān)測手段,廣泛應(yīng)用于火電廠除灰系統(tǒng)和其他固體顆粒的高低報(bào)警以及控制系統(tǒng)之中。