一种新型非接触式无放射源核子料位计的应用

　　1　概述

　　对物位的检测是自动控制领域中很重要的一个分支。目前,火电厂普遍使用音叉、雷达、电容、射频导纳、超声波等形式的料位计,对煤、灰、渣等粉状和固体物料的料/粉位进行监控。但是,由于这些粉状和固体物料流动性差,易粘结等特性使其很容易附着在容器内壁和料位计传感器表面,这些附着物严重影响了料位计对物位的测量。不能准确地测量料/粉位,既影响了发电厂煤、灰、渣排放和输送的控制,给生产造成了威胁,又增加了维护成本。长期以来如何可靠、准确地监测料/粉位,成为发电厂急需解决的问题。

　　在长期使用和频繁维护处理过程中,我们发现造成以上现象的主要原因是附着物对传感器的影响,而传感器与被测粉状物料和固体物料直接接触则是根源,故选择一种与被测物料不接触的料位计就是解决该问题的有效途径。在这种情势下,非接触式无放射源核子料位计便应运而生了。

　　2　现场情况

　　江苏新海发电有限公司2×330 MW机组锅炉除尘脱硫系统采用程序控制方式输灰。每台锅炉干出灰系统共有12台仓泵,其中ESP1和ESP各4台仓泵及省煤器4台仓泵,另外脱硫2台仓泵。每台仓泵都配有1台进料阀、透气阀和进气阀,灰斗、仓泵各配高料位计1个。ESP1、ESP2中每2台仓泵组成1个出灰单元,省煤器为1个出灰单元,脱硫为1个出灰单元。每个出灰单元各配有1台出料阀、防堵阀、吹堵阀。

　　锅炉运行产生的飞灰在静电除尘器的作用下,落入除尘器下方灰斗里,当灰斗内的灰量达到一定值时,打开灰斗卸灰阀,灰在重力的作用下,落入仓泵。仓泵内的灰量达到设计值时,关闭灰斗卸灰阀,开始输灰,仓泵内的飞灰在压缩空气的作用下输送至灰库。待输灰管压力降低到设定值后,停止输灰,同时打开灰斗卸灰阀进灰,如此周期运行。

　　新海发电有限公司330 MW机组扩建时,选用了音叉式料位计作为干出灰系统仓泵的料位计。该料位计运行中频繁出现误报料位高信号的故障,频发的故障使仓泵无法正常进料或出灰,运行人员只能靠经验人为设置进料时间,以时序方式控制仓泵输灰量。但是因为灰斗下料速度不稳定,采用时序控制的结果就是不能精确控制仓泵内的灰量,造成了无论仓泵内灰量有多少,输送用的压缩空气量却一样,不仅降低了出灰效率,也加大了耗气量。可是当灰量较大时,压缩空气量却来不及将灰排完,导致灰斗内积灰。输灰不畅不仅加大了设备的磨损,增加了维护工作量和成本,严重时甚至能造成电除尘器及灰斗坍塌事故,严重影响机组安全运行。

　　之所以频繁发生故障,是因为音叉式料位计的工作场所是高温潮湿的灰斗和仓泵。高温使直接与飞灰接触的料位计,通过探头的传热使其电子元件损坏。同时,飞灰表面众多的孔隙和裂缝,对水的吸附非常强。潮湿的环境增强了灰的粘结性,使其极易粘附在料位计表面形成挂灰现象而误发高料位信号,导致仓泵不能正常输灰。据统计,仅2007年一年, 2台锅炉除灰系统料位计误发信号故障93次,平均每月7. 75次,占除灰系统故障总数的50% (见图1)。如此高的故障率,迫使现场要重新选择一种非接触式的料位计以满足现场测量粉/料位的要求。为此,新海发电有限公司组织技术人员进行了调研。通过调研和比较,决定选用非接触式的NAK无放射源核子料位计改造现场使用的音叉式料位计。