我國于20世紀(jì)70年代初首先發(fā)明了電接點(diǎn)水位計(jì)，并進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用。由于云母水位計(jì)不能遠(yuǎn)傳，差壓水位計(jì)測量不穩(wěn)定，電接點(diǎn)水位計(jì)一問世便倍受運(yùn)行人員青睞，對(duì)于改善中低壓鍋爐的安全水平確實(shí)起到了重要作用，成為鍋爐不可缺少的儀表。
隨著使用壓力的增高，特別是用于亞臨界、超臨界鍋爐，電接點(diǎn)測量筒測量誤差大，電極組件易泄漏，電極易污染、掛水、爬電等缺陷日益困擾電接點(diǎn)水位計(jì)的應(yīng)用。
英國人在20世紀(jì)80年代改進(jìn)了全面改進(jìn)，采用新型電測儀表和熱套式測量筒，雖然解決了測量誤差大問題，卻嚴(yán)重惡化了取樣水質(zhì)，導(dǎo)致加快電極頭部與絕緣管焊縫的電腐蝕，電極易結(jié)垢、爬電等缺陷更加明顯，依然采用普通電極密封組件，未解決電極機(jī)械密封泄漏問題。這就大大增加了維護(hù)量，以致在我國某些機(jī)組上逐漸被淘汰。以后英國、美國又被迫將測量筒更換為普通測量筒，其性能大抵和我國現(xiàn)在大量應(yīng)用的國產(chǎn)電接點(diǎn)水位計(jì)相當(dāng)，只能作為水位監(jiān)視輔助儀表，不能用于保護(hù)。上世紀(jì)80、90年代英美電接點(diǎn)水位計(jì)進(jìn)入我國市場 ，不再配套熱套式測量筒 ，原因也在于此。
普通電接點(diǎn)測量筒的嚴(yán)重缺陷
長期未能解決普通電接點(diǎn)測量筒的嚴(yán)重缺陷，直接影響了電接點(diǎn)水位計(jì)在亞臨界、超臨界鍋爐上的應(yīng)用。
1、存在嚴(yán)重取樣負(fù)誤差
普通測量筒取樣誤差與壓力大小、取樣水柱高度有關(guān)。
①當(dāng)壓力很低，例如啟停爐時(shí)，0水位誤差很小。
②在鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)取樣水柱高度很低時(shí)，例如汽包缺水接近停爐值時(shí)，取樣誤差很小。所以電接點(diǎn)水位計(jì)的顯示完全可以作為缺水手動(dòng)停爐的依據(jù)，不少電廠以此避免了鍋爐嚴(yán)重的缺水事故。顯然，不宜全盤否定電接點(diǎn)水位計(jì)。
③當(dāng)壓力很高時(shí)，例如，壓力在15.8~19.6MPa時(shí)，0水位負(fù)誤差為104~150mm，顯然普通電接點(diǎn)測量筒量在超高壓、亞臨界壓力鍋爐正常運(yùn)行時(shí)上已失去使用價(jià)值。
④當(dāng)壓力很高、取樣水柱高度很高時(shí)，例如汽包滿水接近停爐值時(shí)，在超高壓運(yùn)行時(shí)的取樣負(fù)誤差可達(dá)200mm，在亞臨界壓力運(yùn)行時(shí)的取樣負(fù)誤差可達(dá)260mm。顯然，電接點(diǎn)水位計(jì)的顯示不能作為手動(dòng)停爐的依據(jù)，更不能用于停爐保護(hù)，否則在手動(dòng)停爐或保護(hù)停爐時(shí)飽和蒸汽早已嚴(yán)重帶水，可視為手動(dòng)停爐嚴(yán)重滯后，保護(hù)拒動(dòng)。
2、對(duì)壓力動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢
由于測量筒內(nèi)上部飽和汽飽和水與水柱熱交換的熱流密度小，當(dāng)汽包內(nèi)的壓力變化后，水柱平均溫度過度到穩(wěn)定值的時(shí)間長。
3、取樣傳感可靠性較差
電極機(jī)械密封易泄漏;取樣水質(zhì)差，易污染電極，需要經(jīng)常排污；水質(zhì)不穩(wěn)定，需要經(jīng)常調(diào)節(jié)臨界水阻；電極壽命短；需要很大力氣才能拆裝電極。
4、某些電測二次表性能不夠好
臨界水阻(判斷電極在水中還是在汽中的閾值)對(duì)取樣水質(zhì)變化自適應(yīng)性能差，在鍋爐大小修后啟動(dòng)過程中需要經(jīng)常調(diào)節(jié)臨界水阻。對(duì)電極工作狀態(tài)及儀表自身的診斷功能與國內(nèi)外最新一代電測儀表還有差距。
昌暉儀表生產(chǎn)的電接點(diǎn)水位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)
21世紀(jì)初，通用型液位監(jiān)控儀具有結(jié)構(gòu)簡單、顯示直觀、運(yùn)行可靠、維修量小、判斷和排除故障方便等優(yōu)點(diǎn)。它采用全電信號(hào)傳送，不僅延時(shí)小，而且機(jī)械傳動(dòng)所產(chǎn)生的變差和刻度誤差，不需要進(jìn)行誤差計(jì)算和調(diào)整。電接點(diǎn)液位計(jì)最突出的優(yōu)點(diǎn)是能適充應(yīng)變參數(shù)運(yùn)行工況下，儀表均能在集控室內(nèi)準(zhǔn)確地顯示水位，已在很多125~600MW機(jī)組鍋爐應(yīng)用。電力行業(yè)熱工自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)的認(rèn)可通用型液位監(jiān)控儀準(zhǔn)確性可靠性，并在2004年10月20日發(fā)布的《火力發(fā)電廠鍋爐汽包水位測量系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定(DRZ/T 01-2004)》中規(guī)定“本標(biāo)準(zhǔn)要求配，置的電極式水位測量裝置應(yīng)是經(jīng)實(shí)踐證明安全可靠，能消除汽包壓力影響，全程測量水位精確度高，能確保從鍋爐點(diǎn)火起投入保護(hù)的產(chǎn)品，不允許將達(dá)不到上述要求或沒有成功應(yīng)用業(yè)績的不成熟產(chǎn)品在鍋爐上應(yīng)用?！?/span>
經(jīng)過幾十年的努力，電接點(diǎn)水位計(jì)終于成為鍋爐不可缺少的儀表。
1、電接點(diǎn)水位計(jì)測量原理
液位監(jiān)控儀系統(tǒng)由測量筒、電接點(diǎn)和二次儀表組成，其系統(tǒng)工作原理框圖如下圖所示。
由于水和汽的導(dǎo)電性能差極大，測量的作用就是將水位變化經(jīng)電接點(diǎn)電阻的變化取得信號(hào)。在液態(tài)時(shí)由于介質(zhì)電阻率小，當(dāng)電接點(diǎn)間加上一電壓時(shí)，流過的電流大；反之，末浸入液面下的電接點(diǎn)流過電流小。這兩種狀態(tài)下流過的電流相差很大，可以作為一種信號(hào)饋送到二次儀表，經(jīng)放大處理后，顯示及控制輸出，從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離監(jiān)控。
2、電接點(diǎn)水位計(jì)電極安裝應(yīng)注意的問題
所使用的電極要精心挑選，絕緣電阻應(yīng)在20MΩ以上；電極應(yīng)盡可能隨鍋爐啟動(dòng)時(shí)投入，達(dá)到緩慢升溫的目的；運(yùn)行中更換電極時(shí)，要關(guān)嚴(yán)汽水一次門打開排污門，放掉容器內(nèi)的水，待水位容器泄壓并完全冷卻后，再進(jìn)行拆裝。重新啟動(dòng)水位計(jì)時(shí)，應(yīng)先微開排污門，在緩慢開啟汽水閥門的同時(shí)緩慢關(guān)閉排污門，使儀表投入運(yùn)行。拆裝電極時(shí)，應(yīng)避免敲打。安裝時(shí)要細(xì)心，絲扣和接合面要完好垂直。擰入接點(diǎn)時(shí)，絲扣要涂抹二硫化鉬或鉛油。
3、階躍式顯示與分辨力問題
階躍式顯示是電接點(diǎn)水位計(jì)的固有特性，能否構(gòu)成致命的缺陷，就要看能否滿足運(yùn)行監(jiān)視的需求。由于測量筒承壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因，測點(diǎn)最小間隔為15mm，即測量標(biāo)尺最小刻度和階躍最小幅度為15mm。
國內(nèi)電接點(diǎn)水位計(jì)采取測量范圍內(nèi)常用監(jiān)視段電極密集設(shè)置辦法滿足運(yùn)行要求，例如，+300~-300mm測量范圍19點(diǎn)電接點(diǎn)水位計(jì)，在+100~-100mm范圍內(nèi)設(shè)置11點(diǎn)：+100、+75、+50、+30、+15、0、-15、30、50、75、100。
對(duì)于汽包水位這一特殊參數(shù)，水位長期在0水位附近。電接點(diǎn)水位計(jì)光柱直觀醒目顯示，配合以數(shù)字顯示。按人機(jī)工程學(xué)理論，運(yùn)行以“瞟一眼”方式監(jiān)視，瞟一眼即可判斷水位是否在正常，不需要很細(xì)的分辨率。在+30~-30范圍內(nèi)分辨率為15mm，在高低1值+50~-50mm范圍內(nèi)，分辨率20mm，在高低2值+100~-100mm范圍內(nèi)，分辨率25mm，足可以滿足運(yùn)行監(jiān)視要求。
順便提出，而英美測量筒的電極測點(diǎn)最小間隔為50mm，不能很好滿足運(yùn)行要求。
4、可準(zhǔn)確推知水位
在電極對(duì)應(yīng)的燈光變色瞬間，即光柱階躍變化時(shí)，可準(zhǔn)確推知水位。例如：水位由0電極升至+15電極時(shí)，顯示由0變?yōu)?15瞬間，由電極頭半徑為4.5mm(死區(qū)為9mm)，可知取樣水位約為+10mm；水位由0電極下降，由于水的表面張力作用，電極下水滴連水?dāng)嚅_瞬間，顯示由0躍變?yōu)?15，可知水位約為-8~-10mm，其余類推?？砂赐扑阒禍?zhǔn)確核對(duì)差壓水位計(jì)。
所以，只要取樣水柱是汽包內(nèi)真實(shí)水位，可用電接點(diǎn)水位計(jì)校核差壓水位計(jì)。
5、診斷簡單
具有電極測試功能，電接點(diǎn)水位計(jì)可對(duì)每一電極單獨(dú)測試，且可顯示每一點(diǎn)的水阻(汽阻)值，使您及時(shí)發(fā)現(xiàn)并判斷電極工作是否正常，幫助您決定整套電極是否需要清洗或更換，及精確提供汽液臨界面值的調(diào)整參數(shù)。
具有很強(qiáng)的容錯(cuò)性，由于采用了智能水位識(shí)別技術(shù)，在個(gè)別電極工作異常的情況下，儀表仍能顯示正確的水位值，并立即將異常電極尺上以閃爍的形式顯示，以提醒您進(jìn)行維護(hù)的更換，克服了老式儀表電極只有損壞后才能被發(fā)現(xiàn)的缺陷。
6、其它創(chuàng)新點(diǎn)
抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)輸入環(huán)節(jié)采用了先進(jìn)的數(shù)字濾波技術(shù)，并采用帶回差的電極狀態(tài)判別功能，大大提高了儀器的可靠性及抗干擾能力，輸出環(huán)節(jié)采用延時(shí)報(bào)警，防止在瞬間強(qiáng)干擾情況下產(chǎn)生誤報(bào)警。
電接點(diǎn)水位計(jì)采用全電信號(hào)傳送，不僅延時(shí)小，而且機(jī)械傳動(dòng)所產(chǎn)生的變差和刻度誤差，不需要進(jìn)行誤差計(jì)算和調(diào)整。儀表的顯示部分采用模擬顯示和數(shù)字顯示兩種方式同時(shí)進(jìn)行，非常直觀即時(shí)顯示水位的升降情況。具有液位越限聲光報(bào)警及多種報(bào)警方式選擇功能，報(bào)警點(diǎn)的位置可在標(biāo)尺刻度范圍內(nèi)任意設(shè)定。具有水阻自動(dòng)判斷、跟蹤功能。在設(shè)置好最大水阻和最小汽阻后，儀表在上述范圍內(nèi)可自動(dòng)判斷、跟蹤水汽阻變化。自供電采用了低電壓保護(hù)技術(shù)，克服了老式儀表自供電后電瓶損壞的現(xiàn)象。
7、深得運(yùn)行人員信任
通用型電接點(diǎn)水位計(jì)采用紅綠雙色發(fā)光管在顯示中模擬汽(紅)水(綠)，明顯指示液位在容器中的位置，具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維修量小、并且有越限聲光報(bào)警。電接點(diǎn)液位計(jì)最突出的優(yōu)點(diǎn)是能適充應(yīng)變參數(shù)運(yùn)行工況下，電接點(diǎn)水位計(jì)均能在集控室內(nèi)準(zhǔn)確地顯示水位。綜上所述，電接點(diǎn)水位計(jì)深得運(yùn)行人員信任與喜好，作為監(jiān)視主要儀表。
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作者：魏智泉
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