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球状天线雷达物位计在电厂灰位测量应用的效果
发布日期:2019/9/25 15:39:41
球状天线雷达物位计在电厂灰库灰位测量应用及改造的效果
电厂锅炉输灰网灰库由于采用的是水泥罐,其里面的灰位是多少从外面是无法知晓的,因此须完全依靠热工测量才能准确判断出其里面的灰位的高低。某电厂2X300MW机组输灰网灰库灰位测量采用的是进口射频导纳物位开关来进行测量的,每个灰库安装了8个物位开关,3个灰库共计安装了24个射频导纳物位开关:由于射频导纳物位开关本身只能测量出开关量信号,不能连续反应出灰库的实际灰位,存在很大的测量盲区,在实际生产使用过程中,测量时由于射频导纳物位开关的误报拒报,导致运行人员很难判断灰库的实际灰位,影响到电厂安全生产的正常进行。通过技术改造,采用调频连续波雷达物位计后基本消除了以上问题,实现了灰库灰位模拟量的测量显示,并且减少了检修成本为企业产生了可观的经济效益;设备的维护量儿乎降为零。
 
1.改造前灰库测量方式
改造前,细灰库、粗灰库、原灰库每个灰库安装有8个射频导纳物位开关,共计安装有24个射频导纳物位开关。分别装在1.5M、2.5M、3.5M、4.5M、6.5M、8.5M、9.5M、10.5M处;在现场査看时,我们发现实际安装位置距离与标识距离并不完全一致,与设计存在很大的误差,并且由于安装在罐壁侧面,离地面很高,检修时很不安全,检修中如果人掉落到地面,会导致人身死亡事故如果重新安装安全护栏,不仅资金花费较大,而且安装工作量也不少射频导纳物位开关是基于电容式原理基础上发展起来的技术。由于测量探头长期伸入到灰库内,与灰直接接触,工作环境恶劣,使用一段时间后,即开始测量不准,经常拒报或误报,故障率高,检修工作量大,导致从外面无从知晓灰库实际灰位,(外面无法看见,仅只能通过此装置测量灰位。)。
检修时,我们把它拆下来,发现射频导纳物位开关探头变形严重,并且锈迹斑斑,重新修好除锈后,使用不久后又开始误报,只有重新更换,检修费用居高
不下;因此,改造很有必要。
 
2.改造方案原理效果
针对目前灰库灰位测量不准,检修工作量大,检修费用居高的问题,通过对其他兄弟电厂进行调研及咨询相关物位计生产厂家,对目前灰位的测量方式有了较深的了解。目前测量灰位绝大部分电厂都是采用射频导纳物位开关来进行测量的另外还有采用超声波或导波雷达来进行测量的,由于测量效果不理想,采用的很少,还有就是采用重锤式的半机械方式来进行测量,由于容易磨损和卡塞而失灵,也很少采用。
随着雷达波技术的不断发展,目前出现了一种采用调频连续波(FMCW)原理来进行测量的非接触式雷达波物位计,它是采用了调频连续波(FMCW)技术的两线制智能型物位变送器,由于采用了K段高频电磁波,可保证雷达工作在一个很宽的频率范围,使其抗干扰能力加强,"失波”的可能性降到ZUI低,良好的时间基准稳定性使其具有更佳的重复性。

图为调频雷达波物位计工作原理图它具有超强的信号处理能力,采用高频电磁波信号(24~26GHZ)进行测量,内部电路在2GHZ(24~26GHZ)范围进行扫频(线性递増),生成频率与距离的关系;在距离为1米时,频率差有300HZ左右,1毫米时有0.3HZ;通过实际发出的频率和接收到的频率差△f(详见图2),利用快速傅立叶变换成频谱,然后再通过频谱计算出距离。雷达可以同时测量出物位、距离及体积等参数。同时由于调频连续波可以得到不同距离的反射频谱,通过空频谱技术,可以轻松消除固定的干扰和一些移动干抗扰。由于该技术是连续波信号,因此发射功率很少,仅0.7瓦,不需要专线供电,仅采用两线制即可实现供电和信号传送到DCS系统。送出的雷达波可以达到120dB
强度。具有很强抗干扰能力和粉尘穿透能力。比较适合用于灰库灰位的测量。其工作原理图如图。
在选型上,通过比较,我们采用了应用技术成熟,调频连续波雷达物位计(如图),

它由于米用了P/PTFE球状天线,在对灰库灰位进行测量时,不会因为灰尘多而导致出现堵塞喇叭口,影响测量;从而减少为防堵塞而需要额外增加压缩空气系统的改造成本,PP/PTFE球状天线属于非金属还可以防止腐蚀生锈,延长了设备使用寿命,大大降低了运行成本。对改造所需要的配件,我们也协商要求厂家一起提供,从而降低改造费用。
 
在实际改造中,我们为了充分利用以前老的料位计剩余使用寿命,在老的射频导纳物位开关无法修复时才开始进行改造,采取不再购买老式射频导纳物位开关,而是购买新的系列雷达物位计进行安装,接线由于仅需要两根线,直接在原来的电缆中取备用芯或从坏了的射频导纳物位开关中引线即可完成。
 
3.改造实际使用效果
改造后,可以取得如下效果
3.1消除重大检修安全隐患,检修更加安全。
由于灰库射频导纳物位开关安装在灰库外壁上,离地面大约有20多米高左右,并且没有安全防护设施,检修很不安全,如果射频导纳物位开关故障,则须到就地去检査、拆装,非常危险。检修中如不小心人或设备掉下去,轻则损坏设备,重则导致人身伤心事故,存在很大的安全隐患。通过改进后,由于测点安装在顶部平台上,检修维护很方便,基本没有安全危险
3.2节约检修或安装费用。
三个灰库共计安装24支进口射频导纳物位开关,每个的价格在15000元左右,共计15000元X24=360000元,改成DRA系列雷达物位计后,由于个可以替代八个射频导纳物位开关的测量效果,要节约好几倍的成本,另外原来的24个射频导纳物位计220V电源开关也可以拆下来用于其他地方,DCS的24个开关量通道也可以转为备用,增收节支效果显著
3.3实现灰库灰位的模拟量测量显示。
灰库模拟量测量显示后,使运行人员对灰库灰位的实际情况了如指掌,便于操作控制灰库灰位。以前灰库采用的是进口射频导纳物位开关,测量的是开关量,如有一两个拒报或误报,则灰库灰位无从知晓(外面无法看见,仅只能通过此装置测量灰位。),影响运行人员操作,轻则导致库顶布袋除尘器损坏,重则影响机组安全稳定运行。
3.4节省检修人力物力。
雷达波物位计安装调试完后,由于是采用雷达波进行测量的,直接安装在灰库库顶,受灰尘影响较少,因此,故障率大大降低,检修工作量也大大下降,基本上是免维护。
3.5节约厂用电
每年可以节约厂用电2100度左右。原来的物位开关每个消耗的功率大约是10W,24个一年的总耗电大约是24个X0.01KWX24小时X365天
2102.4度;新安装的雷达物位计的每个功率仅0.7瓦,基本可以忽略不计。
 
4.结束语
通过改造,基本达到了我们预期的目的,此方案具有较大的推广经济价值;特别是对于新建电厂,节约的电缆,减少的施工工作量,数量可观,效果更加明显。按电厂设计,每个物位开关采用一根ZR-KVV-4*1.5电源电缆和根ZR-KLLP-4*1.0信号屏蔽电缆计算,每根电缆的距离大约是100米左右,
24个物位开关改造后,共计可以节约ZR-KVV-4*1.5电源电缆24个X100米=2400米,ZR-KLLP-4*1.0信号屏蔽电缆24个X100米-3个X100米(改造需用的电缆)=2100米,经济效益明显。此改造方案的关键问题是在于非接触式调频连续波雷达物位计的设备选型及安装位置的选择上,必须要确保仪表能够测得准,信号抗干扰能力强。对于新建电厂,从设备运行安全上考虑,也可以在灰库库顶,増加一个物位开关,用于保护及误报时备用。
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