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技術(shù)文章
投入式智能液位變送器在水泵水輪機(jī)頂蓋排水系統(tǒng)中的應(yīng)用
閱讀次數(shù)：702 發(fā)布時(shí)間：2019/11/4 10:20:27
投入式智能液位變送器在水泵水輪機(jī)頂蓋排水系統(tǒng)中的應(yīng)用
1概述
寶泉抽水蓄能電站(簡(jiǎn)稱寶泉電站)總裝機(jī)容量為4×300MW，設(shè)置4臺(tái)水泵水輪一發(fā)電電動(dòng)機(jī)組，承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相以及事故備用等任務(wù)。寶泉電站水泵水輪機(jī)組由法國(guó)AI。STOM公司提供，立軸、單級(jí)、混流可逆式，額定水頭510m，額定揚(yáng)程528．6m，額定轉(zhuǎn)速500r／rain。由于水泵水輪機(jī)主軸密封的工作特性，必然會(huì)有少量漏水流至頂蓋內(nèi)部，如不及時(shí)將漏水排除，任其發(fā)展，將影響水泵水輪機(jī)導(dǎo)軸承及水車室設(shè)備的運(yùn)行安全，導(dǎo)致機(jī)組事故停機(jī)，甚至發(fā)生水淹廠房的危險(xiǎn)。因此設(shè)置頂蓋排水系統(tǒng)，及時(shí)將頂蓋內(nèi)的積水排走，排水系統(tǒng)的可靠運(yùn)行具有重要意義。
但因?qū)毴娬緳C(jī)組高水頭、高轉(zhuǎn)速的特性，頂蓋內(nèi)振動(dòng)較大，主軸密封漏水波動(dòng)劇烈，電站原有浮子式頂蓋水位傳感器運(yùn)行穩(wěn)定性不好，經(jīng)常出現(xiàn)浮子液位開(kāi)關(guān)卡塞或誤動(dòng)，引起頂蓋排水泵不能正常啟動(dòng)，甚至液位開(kāi)關(guān)誤動(dòng)引起機(jī)組事故停機(jī)。為解決上述問(wèn)題，經(jīng)過(guò)各方面技術(shù)分析，進(jìn)行設(shè)備改造，將原機(jī)械浮子式液位開(kāi)關(guān)更換成一種新型投人式智能液位變送器，大大提高了頂蓋排水系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。該新型投入式液位變送器科技含量高，體積小巧，工作穩(wěn)定，充分體現(xiàn)新型電子技術(shù)對(duì)電力生產(chǎn)的促進(jìn)作用。
頂蓋排水系統(tǒng)是抽水蓄能電站水泵水輪機(jī)組的重要組成部分，該系統(tǒng)的可靠運(yùn)行對(duì)于水泵水輪機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。本文主要說(shuō)明一種新型的投入式智能液位變送器在寶泉電站水泵水輪機(jī)頂蓋排水系統(tǒng)中的應(yīng)用。
2改造前的頂蓋排水系統(tǒng)
2．1頂蓋排水泵
寶泉電站每臺(tái)機(jī)組設(shè)置兩臺(tái)頂蓋排水泵，安裝在機(jī)組水車室內(nèi)頂蓋外部。排水泵取水口布置在頂蓋內(nèi)部，通過(guò)排水泵將頂蓋內(nèi)積水排至自流排水洞，如圖1所示，標(biāo)注“011”即為取水口，標(biāo)注“012”處即為頂蓋排水泵。
2．2頂蓋水位浮子
頂蓋水位浮子布置在頂蓋內(nèi)部排水泵取水口旁，共有5個(gè)機(jī)械式水位浮子開(kāi)關(guān)，通過(guò)5根電纜將水位開(kāi)關(guān)信號(hào)送到機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)，用來(lái)控制兩臺(tái)頂蓋排水泵的啟停，如圖2所示，標(biāo)注“024”即為水位浮子。
2．3控制邏輯
頂蓋水位浮子開(kāi)關(guān)分布如圖3所示，共5個(gè)，分別為461SN|462SN}463SN f 464SN|465SN。461SN，水位低停泵；462SN，水位高啟一臺(tái)泵排水；463SN，水位高啟兩臺(tái)泵排水；464SN，水位高報(bào)警；465SN，水位太高報(bào)警，作用于機(jī)組停機(jī)。
2．4存在問(wèn)題
(1)頂蓋內(nèi)部空間狹窄，5個(gè)水位浮子開(kāi)關(guān)均布置在頂蓋內(nèi)部，再加上需要引出5根電纜將水位信號(hào)上送至機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)，機(jī)構(gòu)繁雜，維護(hù)不方便。
(2)頂蓋內(nèi)部振動(dòng)較大，主軸密封漏水波動(dòng)劇烈，有時(shí)甚至呈濺射狀，水位浮子開(kāi)關(guān)有時(shí)動(dòng)作不靈活，導(dǎo)致誤動(dòng)或拒動(dòng)，造成頂蓋排水泵不能正常啟停，甚至造成機(jī)組停機(jī)。
(3)自2008年首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，4臺(tái)機(jī)組頂蓋水位浮子開(kāi)關(guān)多次出現(xiàn)異常，對(duì)機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)圖3水位浮子開(kāi)關(guān)示意圖重影響。經(jīng)綜合分析，電站于2014年開(kāi)始對(duì)4臺(tái)機(jī)組頂蓋水位開(kāi)關(guān)進(jìn)行升級(jí)改造，更換為L(zhǎng)TJ31投入式智能液位變送控制器。
3．TJ31新型頂蓋液位變送器的應(yīng)用
3．1工作原理
LTJ3l智能型投入式液位變送器加人了微電子智能芯片，使變送器智能化，其具有人機(jī)友好界面，可自由設(shè)定參數(shù)值，自校正，自診斷報(bào)警輸出，最多可實(shí)現(xiàn)七對(duì)繼電器控制輸出結(jié)點(diǎn)。該變送器采用陶瓷電容作為測(cè)量單元，水位對(duì)應(yīng)壓力直接作用于膜片上，使膜片產(chǎn)生彈性位移，根據(jù)電容值的大小與兩極間的距離成正比的原理，由陶瓷膜片和襯底膜片分別構(gòu)成電容兩極，就可以從襯底電極和膜片電極之間檢測(cè)到變化的電容，檢測(cè)到的電容值經(jīng)微調(diào)電路放大后，可輸出一個(gè)精確的電壓信號(hào)，輸出的電壓信號(hào)通過(guò)變送器轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號(hào)輸出，智能單元就可以通過(guò)電流信號(hào)輸出開(kāi)關(guān)量至機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)，從而對(duì)排水泵進(jìn)行自動(dòng)控制。
3．2主要技術(shù)參數(shù)
測(cè)量范圍0．5～200m；電纜長(zhǎng)度0．5～300m；測(cè)量精度0．1級(jí)、0．2級(jí)、0．5級(jí)；溫度影響≤10．07％FS／10。C；穩(wěn)定性≤±o．1％咧年；工作電壓DC220V；最大功耗6W；輸出信號(hào)4～20mA或RS485，及對(duì)應(yīng)接點(diǎn)信號(hào)；出線方式菲尼克斯端子，航空插座；顯示方式LED；負(fù)載阻抗≤75012；絕緣阻抗；500VDC時(shí)，≥100M．Q；工作溫度一20～80℃；環(huán)境濕度≤95％(相對(duì)濕度)，避免強(qiáng)腐蝕性氣體；防護(hù)等級(jí)探頭IP68，變送器IP65。
3．3變送器結(jié)構(gòu)及安裝方式
投入式液位變送器主要由變送器本體、探頭、端子排三部分組成，如圖4～圖6所示。探頭安裝在水泵水輪機(jī)頂蓋內(nèi)，取代原浮子開(kāi)關(guān)，通過(guò)電纜與變送器本體連接，將水位變化信號(hào)傳送至變送器。變送器本體安裝在水泵水輪機(jī)水車室外部，避免了水車室振動(dòng)干擾，將探頭傳來(lái)的水位變化信號(hào)轉(zhuǎn)換成5對(duì)水位信號(hào)開(kāi)關(guān)量輸出，上送至機(jī)組控制單位，從而取代了原來(lái)的5個(gè)浮子開(kāi)關(guān)。與改造前不同之處，由于該變送器需要提供220VDC電源，電源就近取自臨近設(shè)備控制柜。
3．4變送器優(yōu)點(diǎn)分析
(1)頂蓋內(nèi)僅安裝—個(gè)探頭和一根電纜，相對(duì)于改造前的5個(gè)浮子開(kāi)關(guān)及5根電纜，有著明顯的優(yōu)勢(shì)。
(2投入式液位變送器本體安裝位置可靈活掌握，且可完全避開(kāi)水車室內(nèi)的惡劣環(huán)境，不受振動(dòng)及主軸密封漏水影響。
(3)變送器具有人機(jī)界面，可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置及顯示頂蓋內(nèi)水位數(shù)值。
(4)寶泉電站自2014年開(kāi)始，在4臺(tái)機(jī)組頂蓋排水系統(tǒng)陸續(xù)應(yīng)用該水位變送器，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，該水位變送器精度高，工作穩(wěn)定。
(5)綜上所述，I』J31智能型液位變送器體積小巧，具有安裝方便、抗振動(dòng)防沖撞能力強(qiáng)、利于維護(hù)、精度高、工作穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，非常適合在水泵水輪機(jī)頂蓋排水系統(tǒng)中應(yīng)用與推廣，同時(shí)也適用于其他液位系統(tǒng)的測(cè)量。
4結(jié)束語(yǔ)
新型液位變送器在寶泉電站水泵水輪機(jī)頂蓋排水系統(tǒng)中得到了實(shí)際應(yīng)用，提高了頂蓋排水系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，從而對(duì)水泵水輪機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障，也為相關(guān)水電生產(chǎn)單位提供參考。隨著科技進(jìn)步，越來(lái)越多的新型傳感器、控制器在水電生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，提高了機(jī)組運(yùn)行安全及穩(wěn)定性，帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。新型水位變送器的應(yīng)用只是一個(gè)開(kāi)始，寶泉電站將結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)可靠性較差的自動(dòng)化元件進(jìn)行更換，選用工作穩(wěn)定、維護(hù)方便的新型的自動(dòng)化元件，切實(shí)提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。
1概述
寶泉抽水蓄能電站(簡(jiǎn)稱寶泉電站)總裝機(jī)容量為4×300MW，設(shè)置4臺(tái)水泵水輪一發(fā)電電動(dòng)機(jī)組，承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相以及事故備用等任務(wù)。寶泉電站水泵水輪機(jī)組由法國(guó)AI。STOM公司提供，立軸、單級(jí)、混流可逆式，額定水頭510m，額定揚(yáng)程528．6m，額定轉(zhuǎn)速500r／rain。由于水泵水輪機(jī)主軸密封的工作特性，必然會(huì)有少量漏水流至頂蓋內(nèi)部，如不及時(shí)將漏水排除，任其發(fā)展，將影響水泵水輪機(jī)導(dǎo)軸承及水車室設(shè)備的運(yùn)行安全，導(dǎo)致機(jī)組事故停機(jī)，甚至發(fā)生水淹廠房的危險(xiǎn)。因此設(shè)置頂蓋排水系統(tǒng)，及時(shí)將頂蓋內(nèi)的積水排走，排水系統(tǒng)的可靠運(yùn)行具有重要意義。
但因?qū)毴娬緳C(jī)組高水頭、高轉(zhuǎn)速的特性，頂蓋內(nèi)振動(dòng)較大，主軸密封漏水波動(dòng)劇烈，電站原有浮子式頂蓋水位傳感器運(yùn)行穩(wěn)定性不好，經(jīng)常出現(xiàn)浮子液位開(kāi)關(guān)卡塞或誤動(dòng)，引起頂蓋排水泵不能正常啟動(dòng)，甚至液位開(kāi)關(guān)誤動(dòng)引起機(jī)組事故停機(jī)。為解決上述問(wèn)題，經(jīng)過(guò)各方面技術(shù)分析，進(jìn)行設(shè)備改造，將原機(jī)械浮子式液位開(kāi)關(guān)更換成一種新型投人式智能液位變送器，大大提高了頂蓋排水系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。該新型投入式液位變送器科技含量高，體積小巧，工作穩(wěn)定，充分體現(xiàn)新型電子技術(shù)對(duì)電力生產(chǎn)的促進(jìn)作用。
頂蓋排水系統(tǒng)是抽水蓄能電站水泵水輪機(jī)組的重要組成部分，該系統(tǒng)的可靠運(yùn)行對(duì)于水泵水輪機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。本文主要說(shuō)明一種新型的投入式智能液位變送器在寶泉電站水泵水輪機(jī)頂蓋排水系統(tǒng)中的應(yīng)用。
2改造前的頂蓋排水系統(tǒng)
2．1頂蓋排水泵
寶泉電站每臺(tái)機(jī)組設(shè)置兩臺(tái)頂蓋排水泵，安裝在機(jī)組水車室內(nèi)頂蓋外部。排水泵取水口布置在頂蓋內(nèi)部，通過(guò)排水泵將頂蓋內(nèi)積水排至自流排水洞，如圖1所示，標(biāo)注“011”即為取水口，標(biāo)注“012”處即為頂蓋排水泵。
2．2頂蓋水位浮子
頂蓋水位浮子布置在頂蓋內(nèi)部排水泵取水口旁，共有5個(gè)機(jī)械式水位浮子開(kāi)關(guān)，通過(guò)5根電纜將水位開(kāi)關(guān)信號(hào)送到機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)，用來(lái)控制兩臺(tái)頂蓋排水泵的啟停，如圖2所示，標(biāo)注“024”即為水位浮子。
2．3控制邏輯
頂蓋水位浮子開(kāi)關(guān)分布如圖3所示，共5個(gè)，分別為461SN|462SN}463SN f 464SN|465SN。461SN，水位低停泵；462SN，水位高啟一臺(tái)泵排水；463SN，水位高啟兩臺(tái)泵排水；464SN，水位高報(bào)警；465SN，水位太高報(bào)警，作用于機(jī)組停機(jī)。
2．4存在問(wèn)題
(1)頂蓋內(nèi)部空間狹窄，5個(gè)水位浮子開(kāi)關(guān)均布置在頂蓋內(nèi)部，再加上需要引出5根電纜將水位信號(hào)上送至機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)，機(jī)構(gòu)繁雜，維護(hù)不方便。
(2)頂蓋內(nèi)部振動(dòng)較大，主軸密封漏水波動(dòng)劇烈，有時(shí)甚至呈濺射狀，水位浮子開(kāi)關(guān)有時(shí)動(dòng)作不靈活，導(dǎo)致誤動(dòng)或拒動(dòng)，造成頂蓋排水泵不能正常啟停，甚至造成機(jī)組停機(jī)。
(3)自2008年首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，4臺(tái)機(jī)組頂蓋水位浮子開(kāi)關(guān)多次出現(xiàn)異常，對(duì)機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)圖3水位浮子開(kāi)關(guān)示意圖重影響。經(jīng)綜合分析，電站于2014年開(kāi)始對(duì)4臺(tái)機(jī)組頂蓋水位開(kāi)關(guān)進(jìn)行升級(jí)改造，更換為L(zhǎng)TJ31投入式智能液位變送控制器。
3．TJ31新型頂蓋液位變送器的應(yīng)用
3．1工作原理
LTJ3l智能型投入式液位變送器加人了微電子智能芯片，使變送器智能化，其具有人機(jī)友好界面，可自由設(shè)定參數(shù)值，自校正，自診斷報(bào)警輸出，最多可實(shí)現(xiàn)七對(duì)繼電器控制輸出結(jié)點(diǎn)。該變送器采用陶瓷電容作為測(cè)量單元，水位對(duì)應(yīng)壓力直接作用于膜片上，使膜片產(chǎn)生彈性位移，根據(jù)電容值的大小與兩極間的距離成正比的原理，由陶瓷膜片和襯底膜片分別構(gòu)成電容兩極，就可以從襯底電極和膜片電極之間檢測(cè)到變化的電容，檢測(cè)到的電容值經(jīng)微調(diào)電路放大后，可輸出一個(gè)精確的電壓信號(hào)，輸出的電壓信號(hào)通過(guò)變送器轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號(hào)輸出，智能單元就可以通過(guò)電流信號(hào)輸出開(kāi)關(guān)量至機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)，從而對(duì)排水泵進(jìn)行自動(dòng)控制。
測(cè)量范圍0．5～200m；電纜長(zhǎng)度0．5～300m；測(cè)量精度0．1級(jí)、0．2級(jí)、0．5級(jí)；溫度影響≤10．07％FS／10。C；穩(wěn)定性≤±o．1％咧年；工作電壓DC220V；最大功耗6W；輸出信號(hào)4～20mA或RS485，及對(duì)應(yīng)接點(diǎn)信號(hào)；出線方式菲尼克斯端子，航空插座；顯示方式LED；負(fù)載阻抗≤75012；絕緣阻抗；500VDC時(shí)，≥100M．Q；工作溫度一20～80℃；環(huán)境濕度≤95％(相對(duì)濕度)，避免強(qiáng)腐蝕性氣體；防護(hù)等級(jí)探頭IP68，變送器IP65。
投入式液位變送器主要由變送器本體、探頭、端子排三部分組成，如圖4～圖6所示。探頭安裝在水泵水輪機(jī)頂蓋內(nèi)，取代原浮子開(kāi)關(guān)，通過(guò)電纜與變送器本體連接，將水位變化信號(hào)傳送至變送器。變送器本體安裝在水泵水輪機(jī)水車室外部，避免了水車室振動(dòng)干擾，將探頭傳來(lái)的水位變化信號(hào)轉(zhuǎn)換成5對(duì)水位信號(hào)開(kāi)關(guān)量輸出，上送至機(jī)組控制單位，從而取代了原來(lái)的5個(gè)浮子開(kāi)關(guān)。與改造前不同之處，由于該變送器需要提供220VDC電源，電源就近取自臨近設(shè)備控制柜。
3．4變送器優(yōu)點(diǎn)分析
(1)頂蓋內(nèi)僅安裝—個(gè)探頭和一根電纜，相對(duì)于改造前的5個(gè)浮子開(kāi)關(guān)及5根電纜，有著明顯的優(yōu)勢(shì)。
(2投入式液位變送器本體安裝位置可靈活掌握，且可完全避開(kāi)水車室內(nèi)的惡劣環(huán)境，不受振動(dòng)及主軸密封漏水影響。
(3)變送器具有人機(jī)界面，可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置及顯示頂蓋內(nèi)水位數(shù)值。
(4)寶泉電站自2014年開(kāi)始，在4臺(tái)機(jī)組頂蓋排水系統(tǒng)陸續(xù)應(yīng)用該水位變送器，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，該水位變送器精度高，工作穩(wěn)定。
(5)綜上所述，I』J31智能型液位變送器體積小巧，具有安裝方便、抗振動(dòng)防沖撞能力強(qiáng)、利于維護(hù)、精度高、工作穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，非常適合在水泵水輪機(jī)頂蓋排水系統(tǒng)中應(yīng)用與推廣，同時(shí)也適用于其他液位系統(tǒng)的測(cè)量。
4結(jié)束語(yǔ)
新型液位變送器在寶泉電站水泵水輪機(jī)頂蓋排水系統(tǒng)中得到了實(shí)際應(yīng)用，提高了頂蓋排水系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，從而對(duì)水泵水輪機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障，也為相關(guān)水電生產(chǎn)單位提供參考。隨著科技進(jìn)步，越來(lái)越多的新型傳感器、控制器在水電生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，提高了機(jī)組運(yùn)行安全及穩(wěn)定性，帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。新型水位變送器的應(yīng)用只是一個(gè)開(kāi)始，寶泉電站將結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)可靠性較差的自動(dòng)化元件進(jìn)行更換，選用工作穩(wěn)定、維護(hù)方便的新型的自動(dòng)化元件，切實(shí)提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。
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