[发明专利]分布式电接点水位计测量系统及其控制方法

说明书

本发明公开了分布式电接点水位计测量系统包括依次分布且与被测容器每一水位控制关键点相连通的取样短筒、均布于每一取样短筒内至少3个且为奇数的电极、单片机、多点开关电路模块和A/D转换模块，其中数个取样短筒内部的电极依次分布在不同标高而组成以电极点为刻度的电极标尺；所述电极依次通过多点开关电路模块和A/D转换模块与单片机相电连，多点开关电路模块巡回切换连接电极标尺的电极，测量电极对地阻值并转换为矩形方波电压信号传输给A/D转换模块，A/D转换模块将矩形方波电压信号转换为数字信号传输至单片机；所述单片机接收A/D转换模块的数字信号并计算得到取样水位h。本发明能够全工况准确测量贮水罐多个关键点水位。

技术领域

本发明涉及锅炉等高温高压容器的分布式电接点水位计测量系统，尤其涉及一种分布式电接点水位计测量系统及其控制方法。

背景技术

超临界发电机组是我国电网主力机组，机组配套的是超临界压力直流锅炉，水为循环工质，由给水泵压入省煤器，经过炉膛水冷壁一次性变成蒸汽，进入过热器受热成过热蒸汽，去汽轮发电机发电。在锅炉启动点火升压带负荷直至压力升到临界压力之前，以及机组滑参数停运至压力低于临界压力以下阶段，水冷壁流出的是汽水混合物。如图1所示，为了防止水进入过热器导致其损坏，现代直流锅炉在水冷壁出口与过热器入口之间设置分离器，通常为两台，由管道连接在分离器标高之下的1台贮水罐。汽水混合物在分离器中分离，蒸汽向上去过热器，水向下流经贮水罐，进入带有炉水循环泵、水位调节阀等启动分离水系统，最终循环回到水冷壁入口。汽水混合物进入分离器，使其处于湿态运行工况，当贮水罐进出口水流量平衡时罐内就有稳定的水位；当锅炉压力超过临界压力时，流入分离器的是蒸汽，分离器便成为蒸汽过道而处于干态运行工况；当锅炉压力再低于临界压力后，分离器立即恢复到湿态运行工况。在湿态运行工况下的分离器贮水罐组合，在原理与功能上相当于锅炉的汽包。由于汽包以3套电接点水位计与3套差压水位计的最优化配置，使水位人工监控、自动调节、满、缺水停炉保护都能很好地保证锅炉安全运行，因此分离水位沿袭汽包水位监控、自动调节、满、缺水停炉保护模式，但在水位计配置方面，由于现有电接点测量筒技术不能用于25米量程水位准确取样，只得配置差压水位计，且不多于4套。用于差压水位计测量的参比水柱裸露在空气中，由于测量贮水罐水位的参比水柱高度是测量汽包水位的37倍，测量理论与实践证明，差压水位计测量值易随环境温度变化“大幅度漂移”，不仅影响运行人员准确监控贮水罐水位，还影响水位自动调节准确性与稳定性，易发生水位事故而大大加速过热器寿命损耗，还会引发水位停炉保护误动停炉，更重要的是导致停炉保护拒动而损坏设备。

水位自动调节系统可将水位控制在规定范围内而属于安全工况保护，高水位自动停炉属于设备安全保护，为了保证这两个重要安全系统的可靠性，有技术标准要求，两系统的测量信号都应按“3重冗余”设置，需要6个彼此独立的信号，并要求6个信号应在地理上和功能上彼此分开，此为信号“危险分散”原则。我国超临界锅炉仅配置4套差压水位计，信号配置不符合“危险分散”原则，更何况多套差压水位计所处的环境温度相同，必然形成环境温度影响的“危险集中”，导致6个信号同时失灵，自动调节和水位停炉保护同时失效引发事故的概率大。

贮水罐水位量程大，且水室截面仅为汽包0水位水室截面的1％，这种细高形被测对象的水位动态特性差、控制难度大，稍受外界干扰，水位就会激剧波动，加之差压水位计测量稳定性比较差，导致水位自动调节系统的实际投入率很低，势必加大运行人员监控强度，特别是在汽轮机冲转、发电机并网、升负荷等阶段，水位控制调节系统受到干扰多、干扰量大，即便富有运行经验的人员也会操作失误，致使水位事故停炉率高，加之差压式测量值稳定性差，致使水位高停炉保护动作频繁，启动失败案例屡屡发生、比比皆是，据统计，一次启动失败率高达40％，这种情况延续至今已有很多年，不仅直接威胁机组设备安全，还造成相当大直接经济损失。

因此，亟需解决上述问题。

发明内容