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，分別對應(yīng)4-5臺精煉轉(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)行的要條件，液位過高會使蒸汽帶水過多，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)重時會發(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

　　鍋爐汽包水位計(jì)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)爐開動初期，需要的蒸汽熱量特別大，瞬間就會產(chǎn)生給水高值；但此時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，又會產(chǎn)生鍋爐本體的溫度不能馬上降下來，此時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)重時會發(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)工程師有時無法操作和維護(hù)，給生產(chǎn)和安全帶來了大的隱患。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，這時容易產(chǎn)生汽水分離效果不佳的情況，特別容易造成誤動作，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)的變化時刻都是變化的，且水和汽的混合體的介電常數(shù)也是時刻變化的，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常快，周期遠(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)（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)場磁翻板指示同時帶遠(yuǎn)傳控制功能。同時增加高位、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

　　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

　　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、通過兩個不同磁場相交產(chǎn)生一個應(yīng)變脈沖信號來準(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磁環(huán)產(chǎn)生的磁場相交時，由于磁致伸縮的作用，波導(dǎo)管內(nèi)會產(chǎn)生一個應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號，這個應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號以固定的聲音速度傳輸，并很快被電子室所檢測到。由于這個應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號在波導(dǎo)管內(nèi)的傳輸時間和活動磁環(huán)與電子室之間的距離成正比，通過測量時間，就可以高度精確地確定這個距離。由于輸出信號是一個真正的絕對值,而不是比例的或放大處理的信號,所以不存在信號漂移或變值的情況,更無需定期重標(biāo)。

4.3高低液位報(bào)警功能

　　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，產(chǎn)生一個固定強(qiáng)大的機(jī)械波脈沖波信號，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，產(chǎn)生一個固定強(qiáng)大的機(jī)械波脈沖波信號，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

　　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，同時控制盒記錄、儲存數(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

　　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，時刻保證鍋爐的安全。