一：對象背景簡介
冶煉行業(yè)余熱發(fā)電車間一般有余熱鍋爐4-5臺(tái)，分別對應(yīng)4-5臺(tái)精煉轉(zhuǎn)爐,，利用轉(zhuǎn)爐在火法冶煉的過程中產(chǎn)生的余熱煙氣對鍋爐加熱而進(jìn)行發(fā)電,、產(chǎn)汽,，余熱鍋爐在冶煉廠整個(gè)生產(chǎn)中產(chǎn)生了非常重要的作用。
鍋爐汽包水位是鍋爐安全運(yùn)行的重要指標(biāo)，是一個(gè)非常重要的檢測和被控變量。維持鍋爐汽包水位在一定范圍內(nèi)是保證鍋爐安全運(yùn)行的首要條件,，液位過高會(huì)使蒸汽帶水過多，汽水分離效果差,，使后續(xù)的過熱器管壁結(jié)垢,，傳熱效率下降，過熱蒸汽溫度下降,，嚴(yán)重時(shí)將影響蒸汽品質(zhì)下降,，影響生產(chǎn)和安全；液位過低又將破壞部分水冷壁的水循環(huán),，引起水冷壁局部過熱而損壞,，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生鍋爐爆炸。因此,，在鍋爐運(yùn)行過程中,，保證鍋爐汽包水位在正常范圍內(nèi)是非常重要的，使得鍋爐汽包水位的檢測非常重要,。
二：實(shí)際使用中存在問題
鍋爐汽包水位測量一直存在問題,，主要原因是余熱鍋爐是對應(yīng)轉(zhuǎn)爐加熱用的，當(dāng)轉(zhuǎn)爐開動(dòng)初期,，需要的蒸汽熱量特別大,，瞬間就會(huì)產(chǎn)生給水高值；但此時(shí)的鍋爐本體溫度上升較緩慢,，滿足轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的過程中存在熱值反應(yīng)延遲的過程,，致使汽水分離效果差，使后續(xù)的過熱器管壁結(jié)垢,，傳熱效率下降,，過熱蒸汽溫度下降，嚴(yán)重時(shí)將影響蒸汽品質(zhì)下降,，影響生產(chǎn)和安全存在虛假水位現(xiàn)象,，故障率高，維護(hù)工作量大,。但當(dāng)轉(zhuǎn)爐熱值滿足之后,，又會(huì)產(chǎn)生鍋爐本體的溫度不能馬上降下來，此時(shí)鍋爐的給水量又根據(jù)鍋爐蒸汽流量的變小而急劇變小,，這時(shí)又產(chǎn)生了鍋爐的本體溫度下降緩慢的延遲過程,，使得鍋爐的汽包水位急劇下降，汽包水位中的蒸汽含量太大,，容易造成破壞部分水冷壁的水循環(huán),，引起水冷壁局部過熱而損壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生鍋爐爆炸,。余熱發(fā)電車間的幾種不同方式的水位測量方法不能統(tǒng)一一致,、差別大，使得操作工和維護(hù)工程師有時(shí)無法操作和維護(hù),，給生產(chǎn)和安全帶來了極大的隱患,。大冶有色冶煉廠余熱發(fā)電車間主要采用以下三種方式來測量汽包液位進(jìn)行遠(yuǎn)傳，均不能有效的解決現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)中鍋爐汽包水位滿足生產(chǎn)的過程,。
2.1電接點(diǎn)液位計(jì)主要問題是電接點(diǎn)在長期使用過程中,，易受腐蝕和結(jié)構(gòu)現(xiàn)象，主要原因是在轉(zhuǎn)爐投運(yùn)期間,，鍋爐的蒸汽加熱需求量特別大,，瞬間鍋爐的給水調(diào)節(jié)閥開度較大，致使給水流量非常大,；但鍋爐的溫度瞬間增大反應(yīng)較慢,，這時(shí)容易產(chǎn)生汽水分離效果不佳的情況，特別容易造成誤動(dòng)作,，形成虛假水位,，現(xiàn)場控制室的操作人員也不明白到底哪個(gè)是準(zhǔn)確的水位。
2.2差壓變送器主要問題是差壓變送器離鍋爐較近,，雙室平衡器的冷凝效果不佳,，此種液位測量方式采用的是間接的物理量壓力差方式測量,，特別容易受鍋爐汽包內(nèi)壓力和蒸汽量變化影響，而且經(jīng)常需要校正零點(diǎn)和量程,，在生產(chǎn)過程中極其不方便,，且維護(hù)工作量太多，所以此種測量方式的不確定因素和工作量都不能滿足生產(chǎn)和安全需求,。
2.3電容式液位計(jì)主要問題是電容式液位計(jì)在使用過程中,，電容測量極板容易受水質(zhì)結(jié)構(gòu)影響，且鍋爐在運(yùn)行過程中,，蒸汽量和溫度及壓力隨轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的變化時(shí)刻都是變化的,，且水和汽的混合體的介電常數(shù)也是時(shí)刻變化的，采用人工補(bǔ)償?shù)姆绞讲荒軓母旧舷?，非常容易造成虛假水位現(xiàn)象,。另外電容式液位計(jì)的工作周期很長，實(shí)際工作周期大于0.5S,，而鍋爐水位在隨轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程中的變化周期非?？欤芷谶h(yuǎn)小于0.5S,，所以電容式液位計(jì)從根本上不能跟隨鍋爐水位變化,，非常容易產(chǎn)生虛假水位和誤動(dòng)作，所以此種測量方式的弊端也不能滿足生產(chǎn)和安全需求,。
三：解決辦法
現(xiàn)針對冶煉行業(yè)余熱發(fā)電車間鍋爐汽包水位存在的種種困難,，為保證鍋爐能安全、正常的運(yùn)行,，我公司結(jié)合大量經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)際使用的情況特提出以下解決辦法：
3.1以現(xiàn)場玻璃管液位計(jì)為基準(zhǔn)（國家法定且必須的鍋爐汽包液位檢測辦法之一）,，增加視頻監(jiān)控和遠(yuǎn)傳顯示功能，滿足控制內(nèi)時(shí)刻在線看得到鍋爐汽包水位的真實(shí)情況,。
3.2取消電接點(diǎn)液位計(jì)改成磁致伸鍋爐汽包液位計(jì),，滿足現(xiàn)場磁翻板指示同時(shí)帶遠(yuǎn)傳控制功能。同時(shí)增加高位,、地位報(bào)警功能,。
3.3取消差壓鍋爐汽包液位計(jì)改成智能導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，對應(yīng)直接輸出4-20MA+HART信號(hào)到控制室進(jìn)行控制,。
3.4以上三種測量方式以玻璃管為基準(zhǔn),，達(dá)到三者完全同步；同時(shí)控制內(nèi)操作人員也能直觀觀察出鍋爐汽包水位情況,，控制系統(tǒng)也能接受真實(shí)有效的數(shù)據(jù),，三者之間在純物理量水位形成冗余互備，同時(shí)在控制遠(yuǎn)傳這塊也形成取樣監(jiān)督、數(shù)據(jù)冗余,；完全反應(yīng)鍋爐真實(shí)的汽包水位,，以保證高效、安全的生產(chǎn),。
四：一體化多功能汽包水位測量產(chǎn)品介紹
4.1就地指示功能
FT200汽包液位計(jì)的就地指示功能主要是根據(jù)磁耦合作用原理和浮力原理來實(shí)現(xiàn)液位或界位的檢測,。在非磁性腔體內(nèi)（外浮筒），裝有一個(gè)磁性浮子,，該浮子始終懸浮于液面或界面上，浮子的位置隨汽包液位的變化而同步改變,。浮筒外連著一個(gè)指示器,，該指示器為一真空密封玻璃管，內(nèi)裝有磁飛標(biāo)或磁翻板指示器,，與腔體內(nèi)的浮子通過磁耦合作用相互吸引并同步變化,，指示出腔體內(nèi)浮子的相應(yīng)位置，即液面或界面的高度,，從而實(shí)現(xiàn)液位或界位的同步指示,。
4.2遠(yuǎn)傳控制功能
FT200汽包液位計(jì)的遠(yuǎn)傳控制功能主要是利用磁致伸縮原理、通過兩個(gè)不同磁場相交產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)來準(zhǔn)確地測量位置的,。測量元件是一根波導(dǎo)管,，波導(dǎo)管內(nèi)的敏感元件由特殊的磁致伸縮材料制成的。測量過程是由傳感器的電子室內(nèi)產(chǎn)生電流脈沖,，該電流脈沖在波導(dǎo)管內(nèi)傳輸,，從而在波導(dǎo)管外產(chǎn)生一個(gè)圓周磁場，當(dāng)該磁場和套在波導(dǎo)管上作為位置變化的活動(dòng)磁環(huán)產(chǎn)生的磁場相交時(shí),，由于磁致伸縮的作用,，波導(dǎo)管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào)，這個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào)以固定的聲音速度傳輸,，并很快被電子室所檢測到,。由于這個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào)在波導(dǎo)管內(nèi)的傳輸時(shí)間和活動(dòng)磁環(huán)與電子室之間的距離成正比，通過測量時(shí)間,，就可以高度精確地確定這個(gè)距離,。由于輸出信號(hào)是一個(gè)真正的絕對值,而不是比例的或放大處理的信號(hào),所以不存在信號(hào)漂移或變值的情況,更無需定期重標(biāo)。
4.3高低液位報(bào)警功能
FT200汽包液位計(jì)的高低液位報(bào)警功能主要是利用磁性感應(yīng)原理在測量浮筒的上高報(bào)警點(diǎn),、下低報(bào)警點(diǎn)安裝磁性開關(guān),，來檢測浮子的定位。當(dāng)浮子到達(dá)低位點(diǎn),，磁性開關(guān)的磁場檢測到浮子的磁場時(shí),，產(chǎn)生一個(gè)固定強(qiáng)大的機(jī)械波脈沖波信號(hào)，磁性開關(guān)電路發(fā)出控制指令，判別為液位低報(bào)警,；當(dāng)浮子到達(dá)高位點(diǎn),，磁性開關(guān)的磁場檢測到浮子的磁場時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)固定強(qiáng)大的機(jī)械波脈沖波信號(hào),，磁性開關(guān)電路發(fā)出控制指令,，判別為液位高報(bào)警。
4.4視頻監(jiān)控記錄功能
FT200汽包液位計(jì)的視頻監(jiān)控功能主要是通過工業(yè)級高清數(shù)字?jǐn)z像頭,，就地把純物理量的磁翻板指示器的數(shù)據(jù)直接讀到控制盒中,，同時(shí)控制盒記錄、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)并遠(yuǎn)傳到中央控制的顯示器,。
4.5鍋爐給水綜合擴(kuò)展控制功能
FT200汽包水位計(jì)控制盒通過鍋爐的給水量,、蒸汽流量、鍋爐溫度等參數(shù),，形成多變量模糊控制方式,，在鍋爐掉電、停泵等突發(fā)性事故中,，時(shí)刻保證鍋爐的安全,。
五：一體化多功能汽包水位測量產(chǎn)品性能
●所有功能部件均獲得IEC 61508 的SIL3 認(rèn)證*
●可以安裝在FT200浮筒上或其它廠家的磁耦合液位計(jì)腔體外使用
●高精度：全量程的0.01%，±1mm
●高性能壓電傳感器（專利號(hào)為5,473,245）
●帶有LCD 顯示屏的現(xiàn)場指示
●校準(zhǔn)簡便
●無需重新校準(zhǔn)：一次設(shè)定,，永久記憶,，免維護(hù)
●采用雙腔結(jié)構(gòu)，電子部件和接線端子隔離
●總液位測量,，界面測量,，或總液位和界面同時(shí)測量
●溫度范圍：-320 ~ 800? F (-196 ~ 427?C)（需帶附件）
●可現(xiàn)場更換電子模塊
●內(nèi)置式RFI / EMI 濾波器
●數(shù)字通訊高清晰液位指示，工藝流體不與玻璃接觸
●所有結(jié)構(gòu)本身均由取得認(rèn)證資格的焊工制作
●高精度浮子,，按照75 克的最小浮力設(shè)計(jì)和配重
●變送器及開關(guān)的安裝,、調(diào)試和維護(hù)無需在過程中斷下進(jìn)行
●安全應(yīng)用于腐蝕性、易燃,、有毒,、高溫高壓工況
●堅(jiān)固耐用的設(shè)計(jì)-低或零維護(hù)
*可選項(xiàng)
●雙液位指示
●溫度指示
●FOUNDATION 現(xiàn)場總線輸出
●玻璃觀察窗
六：鍋爐汽包液位安全解決方案配置清單
