磁性浮子液位计在鼓风机热井液位监测中的应用

作者：王倩 郑红燕 张英利（河北钢铁集团宣钢动力厂,河北张家口,），转载本文，请注明文章作者版权。

【摘要】以汽轮鼓风机热井液位监测装置改造为背景，概述了磁翻柱液位计（磁性浮子液位计）在汽轮鼓风机热井液位监测装置中的应用，通过磁翻柱液位计（磁性浮子液位计）和电接点液位计的比较，阐述了磁浮子液位计的工作原理以及测量势，论证了该项改造对保证生产的稳定运行起到的作用。

1 引言
        热井液位是汽轮鼓风机重要监测数据之一，热井液位决定了汽轮鼓风机水循环系统的稳定性，是汽轮机平稳运行的关键测点。磁翻柱液位计（磁性浮子液位计）是仪表常用液位计之一，河北钢铁集团宣钢动力厂主要选用其作为汽轮鼓风机热井液位测量装置，近年来新建设的AV71、AV80 风机都采用了磁翻柱液位计（磁性浮子液位计）配合液位开关实现对热井液位的自动化控制，控制效果良好，监测数据准确性较高。
2 立项背景
       动力厂最早建设的3650 风机使用的是电接点液位计，控制效果不甚理想，电接点液位计工作原理是依靠电极与水的接触使电极导通，电极导通后表示目前液位的显示表上相对应的绿灯亮起，显示液位。电接点液位计适合于水质清洁的环境测量，因汽轮机设备长时间运行电接点液位计内水质比较浑浊，浑浊物附着在电极上影响了电极与水的接触，从而影响电极的导通，造成显示仪表无法显示热井液位的正确液位情况。此故障的解决方法是向测量筒内加清水，利用水的流动性暂时冲刷附着在电极上的浑浊物以保证电极的短时间导通。此方法需要频繁的加水并且只能在短时间内解决问题，因此，设备运行中，改进电极导通不良的效果不明显；而且每次加水的过程中都需要频繁开关电接点水位计浮筒前的球阀，频繁开关球阀会导致球阀密封性不好，以致影响汽机的真空度，给汽机的安全运行带来隐患。
       为了解决以上问题，对热井液位检测装置进行更换，由电接点液位计改为带液位变送输出的磁翻柱液位计（磁性浮子液位计）。带变送输出的磁翻柱液位计计（磁性浮子液位计）比电接点液位计增加了一个就地显示，既可以就地显示液位，又可以将液位信号远传到岗位显示仪表，使岗位人员不到现场就可以直观地看到液位状态。最重要的是磁翻柱液位计（磁性浮子液位计）对液位的检测不受测量筒内水质的影响。
3 磁翻柱液位计（磁性浮子液位计）工作原理及性能特点
3.1 磁翻柱液位计（磁性浮子液位计）结构特点
        磁翻柱液位计（磁性浮子液位计）由基本型、现场指示液位报警器和液位远传装置三部分组成。基本形式按磁性浮子在液体中产生浮力的阿基米德定理和磁钢同性相斥、异型相吸的性质研制而成。根据上述原理，将液位的变化线性量经磁传递给现场指示器，液位指示白、红两色，分界点即为液位高度。液位报警器经磁性材料通过无触点开关，使继电器触点按液位的给定值动作。液位远传装置由磁性材料将液位的变化线性地转换成直流4~20 mA 的电流信号，传给二次仪表实现液位的远传、测量、控制和记录。
3.2 工作原理
       基本型经上、下过程连接法兰安装于容器的侧面，根据浮子重量和浮子排开液位体积重量相等的原理，使装有永久磁钢的浮子浮在被测介质中，并随液位或界位的变化而上、下移动。浮子内磁钢驱动翻板，当液位上升时将它翻成红色一面向外，当液面下降时将它翻成白色一面向外，翻板每片相距10 mm，间隔9 片在翻板上标有一个数字可直接读出液位高度。
       报警器由报警开关和转换器两部分组成，安装于浮子外侧，由浮子内磁钢驱动，具有事故不排除，报警不停止的记忆功能。转换器安装于控制室内，它既向报警开关供电，又将报警开关动作信号转换成继电器触点动作（三常开、三常闭）作为输出信号。报警器开关无触点工作，工作电压为220VDC。在液位处于正常工作范围时，无触点开关处于断开状态，这时流过无触点开关的电流为1 mA，转换器内的三极管BG 截止，继电器J0 不动作，当液位越过上限（下限）控制点时，无触电开关闭合，这时流过无触点开关的电流为10 mA，在此电流下，转换器内三极管BG 导通，继电器J0 线圈通电，触电动作，实现液位报警。报警器工作原理见图1。

                               
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        远传装置由传感和转换两部分电路组成，液位变化，使传感部分中的Rx 阻值发生相应的变化。例如：液位在零位时，由于浮子内磁钢磁性驱动，使JG1吸合，Rx 值最大（输出4 mA），随着液位上升，JG1 失磁断开，JG2 得磁吸合，Rx=R 总- R1，因此浮子上升，电阻Rx 随液位上升，阻值呈线性减少，至最高点时，Rx=0（输出20 mA）；液位下降，则相反。由转换电路提供恒流源1H，在Rx 上形成线性电压，进入转换电路，转换成4~20 mA 的信号。工作原理如图2 所示：

                               
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4 磁翻柱液位计（磁性浮子液位计）关键技术及使用优势
        磁翻柱液位计（磁性浮子液位计）是以磁性浮子为感测元件，并通过磁性浮子与显示色柱中磁性体的磁耦合作用，反映被测液位或界面的测量仪表。磁翻柱液位计（磁性浮子液位计）应用连通管原理，保证被测容器与测量管体间的液位相等，当测量管中的浮子随被测液位等量变化，浮子中的磁性体与显示板上显示色柱中的磁性体作用，使色柱翻转，白色表示无液，红色表示为有液，以达到就地显示液位的数值。磁翻柱液位计（磁性浮子液位计）零点的选取, 磁翻转液位计就地显示的零点和变送输出的零点必须一致，且必须与热井液位的实际零点一致，保证检测的准确性。就地显示的磁翻柱液位计（磁性浮子液位计）具有显示直观、醒目、视角宽，结构紧凑合理，安全可靠，无“跑、冒、滴、漏”现象，维护量小，维修费用低等优点，且其就地指示功能无须另外供电，即使电力供应发生故障，液位观测也不会受到影响，是理想的液位检测仪表。
5 结束语
        经过改造不仅达到维修方便, 减少维护量的效果，而且便于岗位人员随时对热井液位进行监控，保障汽轮鼓风机水循环系统的稳定运行，更为关键的是改善了热井液位的测量准确性和及时性，不用频繁的开关截门及对测量筒加水，减少了对风机真空度的影响，有利于汽轮鼓风机的平稳运行。

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