J
技术改造ish uga iza o
电力安全技术第11卷(2009年第5期)
汽轮机凝汽器水位信号测量方法的改进
袁昕
（湛江发电厂，广东湛江524099）
〔摘要〕分析了在凝汽器特殊的运行工况下采用差压式水位计测量凝汽器水位存在的问题，阐述了应用导波雷达液位计测量凝汽器水位的可行性和可靠性以及设备安装和使用的注意事项。
〔关键词〕凝汽器；水位测量；差压式水位计；导波雷达液位计维持汽轮机凝汽器水位在允许工作范围内, 对确保汽轮机组安全、经济运行起着重要作用。凝汽器水位过高会使凝结水过冷度增加、真空下降，严重时可能造成汽轮机低压缸安全门爆破；凝汽器水位过低将引起凝结水泵汽化。无论发生哪种异常工况都会直接影响到机组的安全性和经济性。通常采用调节化学补给水调节阀开度的方式来控制凝汽器水位，当水位上升时，关小补水调门；反之则开大调门补水。所以凝汽器水位测量信号作为被调量，务必准确地引入凝汽器水位自动调节系统，以保证自动调节系统正确、快速地进行调节，维持凝汽器水位在允许工作范围内。
1采用平衡容器式差压水位计测量凝汽器水位
早在上个世纪六、七十年代，凝汽器水位信号的测量也同大多数容器(如高加等) 一样, 通常采用平衡容器式差压水位计测量，在蒸汽侧取样管上安装冷凝器来建立一个恒定的基准压头，如图1所示。但是与工作在正压状态的容器不同，凝汽器的运行工况有其自身的特殊性，凝汽器内部工质的变化是利用循环冷却水把汽轮机低压缸的排汽热量带走，将蒸汽凝结为水的过程，其工作压力低于大气压，也就是我们通常所说的真空状态。在真空状态下, 冷凝器很难贮存到冷凝水, 无法建立恒定的压头, 因而严，造成了隐患的存在。3改进措施3. 1
规范安装工艺要求和验收手段该型号G I S 产品是三相共筒设计，在设备安装
22. 1
图1
平衡容器式水位测量法示意
无法测出实际水位。
采用重度式差压水位计测量凝汽器水位测量方法
根据凝汽器的工作特性，遵循物理学重度的测
量原理，凝汽器逐渐采用重度式水位测量方法，如图2所示。取消了冷凝器，并将正、负压侧取样管对调，正压侧取自凝汽器热井底部，负压侧引接自凝汽器上部蒸汽侧，管路从取样点水平引出后，再垂直向上至少800m m ，防止饱和蒸汽在管路中凝结，然后向下连接到变送器。另外，水位计投运一段时间后, 负压侧或多或少地会产生冷凝水，所以要加装排污罐排水，排污管的取样口需与正压侧取样口水平高度一致，否则需进行零点迁移，而负压管H 段则必须充满冷凝水。根据变送器的差压与水
位成正比例关系，测出差压即可得出水位值。行装配，保证导电杆安装到位，同时便于使监理、验收单位对导电杆是否安装到位进行检查。3. 2
研究设备状态监测和预防性试验手段G I S 设备最通常的故障特征是在绝缘完全击穿前发生局部放电，因此通过对局部放电的在线监测，可以及时发现G I S 设备内存在的缺陷；同时应研究SF 6气体组分测试手段，开展G I S 设备气体质量普查工作，加强预防性措施，避免重大事故的发生。
(收稿日期:2008-06-25；修回日期：
2008-09-22)
阶段，虽然有相应的施工监理措施，但是由于G I S 设备安装的特殊性，较难发现类似导电杆装配不到位的问题。因此，应该在导电杆上导体插入深度位置标识35m m 装配线，现场安装人员必须按要求进
44
第11卷(2009年第5期) 电力安全技
术
技术改造图2
重度式水位测量法示意
2. 2
实际应用
在凝汽器重度式差压水位计的实际应用中，常常出现测量不准确的情况，原因主要有以下几点：(1) 真空系统对测量管路的严密性要求极高，
稍有泄漏，测量管路内的冷凝水就会被吸入凝汽器，水位计因此无法正常工作。在这套测量装置中，共有8个阀门，外加若干接头、焊点，泄漏率极高，并且真空系统的泄漏尚无较为有效的办法判断漏点、堵住漏点，造成水位信号测量不准确。
(2) 凝汽器水位计的负压管H 段必须充满冷凝水，在水位计刚投运、机组启动或是负压侧漏真空时，会造成该段冷凝水减少，低于正压侧取样口的水平高度，变送器测得的差压增大，水位信号偏大，这时就需要向负压管灌水，再排污，维护不便。
(3) 凝汽器水位计运行一段时间后, 负压侧会产生多余冷凝水，即H 段水位升高，造成变送器测得的差压减小，水位信号偏小，所以常常要通过排污罐排去多余的冷凝水。
3应用导波雷达液位计测量凝汽器水位3. 1
测量原理
近年来，随着科学技术的发展，导波雷达物位计越来越多地应用于物位的测量。它主要由天线、信号转换器、密封系统和过程连接等几部分组成，采用电源两线制技术，24V D C ，传输信号为4～20m A D C 和数字通讯(H A RT) ，操作者可通过PC 软件或H A RT 进行控制。其工作原理是以时域反射原理为基础，即发射—反射—接收的工作模式。雷达液位计的天线以光速发射电磁脉冲信号，发射波在被测介质表面产生反射，反射的回波信号仍由天线接收，信号经智能处理后得出介质与天线之间的距离，送终端显示、报警和操作等。电磁脉冲信号从发射到接收的时间间隔与天线到介质表面的距离成正比，即：
D=C T /2
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ishu ga iza o
式中：
D —天线到介质表面的距离；
C —光速；
T —电磁脉冲波从发射到接收的时间间隔。雷达液位计记录电磁脉冲波经历的时间，而光速是一常数，则可算出介质表面到天线的距离，从而得出液位值。
3. 2性能特点
(1) 导波雷达液位计采用一体化设计，主要由
电子元件和天线构成，无可动部件，不易泄漏，机械性能稳定，不存在机械磨损，使用寿命长。
(2) 天线采用高质量的材料，化学性能稳定，抗腐蚀能力强，能适应腐蚀性很强的环境。
(3) 雷达液位计发出的电磁波能穿过真空，不需传输媒介，不受大气、蒸汽、槽内挥发物的影响。
(4) 几乎能用于所有液体的液位测量。(5) 采用非接触式测量，不受槽内液体的密度、浓度、温度、压力等物理特性的影响。
(6) 测量范围大，最大的测量范围可达0～27m ，可用于高温、高压的液体。
(7) 干扰回波可由内部的模糊逻辑自动抑制。(8) 参数设定方便，可通过PC 软件或H A RT
在远程或直接在液位计的通信端设定。
3. 3
安装应用
导波雷达液位计既然在真空状态下也可以进行
测量，所以将其应用于凝汽器水位的测量是可行的。安装示意如图3所示，将凝汽器热井内的水引入旁通管，雷达液位计通过法兰、垫圈等与旁通管紧密连接，位于旁通管底部的排污门可排出水中的杂质、沉积物等，保证天线的正常工作。
图3导波雷达液位计安装示意
在安装时应注意以下几点：
(1) 雷达液位计天线的轴线必须与液位的反射
表面垂直，保证液面将电磁脉冲波反射回天线；
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技术改造ish uga iza o
电力安全技术第11卷(2009年第5期)
脱硫系统烟气换热器密封系统改进
李建波，陈志忠，兰建辉
（大唐桂冠合山发电有限公司，广西合山
大唐桂冠合山发电有限公司2×330M W 脱硫系统的烟气换热器(GGH) 为回转式换热器，型号2G V N 300，豪顿工程有限公司生产。运行中该换热器曾发生其密封风机和吹灰器密封风机的电机烧毁导致脱硫系统停运。1
G G H 在脱硫系统的作用
未处理的原烟气经升压风机升压约4100Pa ，通过G G H ，原烟气中的热量与吸收塔净化后出来的冷烟气热交换，原烟气温度由145℃降至115. 4℃，进入吸收塔向上流动穿过托盘及喷淋层，烟气被冷却、中和，烟气中的S02被吸收。经过喷淋洗涤的净烟气进入GGH 的冷端，离开GGH 后被加热至82℃，目的是避免净烟气在烟囱中结露。为保证GGH 的传热效果，运行中需用蒸汽吹扫换热器，GG H 吹灰器密封风机的作用是冷却吹灰器吹枪及防止从GG H 上、下支撑轴承处向外泄漏，同时也起到冷却轴承温度的作用。G G H 系统如图1所示。2设备故障情况
G G H 吹灰器密封风机功率只有0. 44kW ，该设备从美国成套原装引进，2台炉的G G H 吹灰器密封
(2) 雷达液位计的安装位置距罐壁距离应大于300m m ，探头的末端固定到罐底, 或使其居中，以免将罐壁上的虚假信号误作为回波信号；(3) 安装完毕以后，可用PC 软件观察反射波曲线图，判断液位计安装是否恰当，降低干扰波的强度，有效去除干扰波的影响。3. 4
日常维护
导波雷达液位计采用一体化设计，无可动部件，不易泄漏，因而维护量少，通常只有在机组检修后再次启动时，由于测量管路中可能会有杂质、污物，需打开排污门排出杂质即可。
导波雷达液位计是基于电磁脉冲波沿着天线传输的时域反射原理，电磁脉冲波以光速发射，从介质表面被反射并返回到信号转换器，因为光速是一常数，并且与罐内气体成分无关，因此无需标定。
46
图1
G GH 系统示意
546501）
风机自投运以来不能正常使用。G G H 密封风机型号
6-11，天津通风机厂生产，配用ABB 电机，型号M 2Q A 160L2A ，功率18. 5kW ，转速2930r /m i n 。2006年10月，2台炉的G G H 密封风机电机运行中相继烧毁。G G H 主轴正常运行温度60℃左右，当G GH 密封风机停运后GGH 顶部轴承、底部轴承温度升高大于70℃，最终导致脱硫系统停运。
3原因分析
(1) G G H 吹灰器密封风机因运行中有灰进入风
叶，导致机械卡死最终电机烧毁。(2) G G H 密封风机电机解体后发现, 2台电机因前轴承跑外圈引起转子扫膛。经观察，该风机的
在日常维护中，可以用PC 机远程观察反射波曲线图，对于其后可能新产生的干扰波，可以利用液位计识别虚假波的功能，除去这些干扰反射波的影响，保证测量的准确性。4
结束语
导波雷达物位计无可动部件、不易泄漏、没有机械磨损、非接触式测量、维护量少、无需标定、精度高，无论是有毒介质还是腐蚀性介质，无论是固体、液体还是粉尘性、浆状介质，也无论是真空还是受压状态，它都可进行测量。测量不受粉尘、蒸汽和泡沫的影响，不受介电常数、温度和压力变化的影响，不受物料的影响，也不受罐形状的影响，所以它必将越来越广泛地应用于各行各业、各种介质的物位测量中。
(收稿日期：
2008-10-15)
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电力安全技术第11卷(2009年第5期)
汽轮机凝汽器水位信号测量方法的改进
袁昕
（湛江发电厂，广东湛江524099）
〔摘要〕分析了在凝汽器特殊的运行工况下采用差压式水位计测量凝汽器水位存在的问题，阐述了应用导波雷达液位计测量凝汽器水位的可行性和可靠性以及设备安装和使用的注意事项。
〔关键词〕凝汽器；水位测量；差压式水位计；导波雷达液位计维持汽轮机凝汽器水位在允许工作范围内, 对确保汽轮机组安全、经济运行起着重要作用。凝汽器水位过高会使凝结水过冷度增加、真空下降，严重时可能造成汽轮机低压缸安全门爆破；凝汽器水位过低将引起凝结水泵汽化。无论发生哪种异常工况都会直接影响到机组的安全性和经济性。通常采用调节化学补给水调节阀开度的方式来控制凝汽器水位，当水位上升时，关小补水调门；反之则开大调门补水。所以凝汽器水位测量信号作为被调量，务必准确地引入凝汽器水位自动调节系统，以保证自动调节系统正确、快速地进行调节，维持凝汽器水位在允许工作范围内。
1采用平衡容器式差压水位计测量凝汽器水位
早在上个世纪六、七十年代，凝汽器水位信号的测量也同大多数容器(如高加等) 一样, 通常采用平衡容器式差压水位计测量，在蒸汽侧取样管上安装冷凝器来建立一个恒定的基准压头，如图1所示。但是与工作在正压状态的容器不同，凝汽器的运行工况有其自身的特殊性，凝汽器内部工质的变化是利用循环冷却水把汽轮机低压缸的排汽热量带走，将蒸汽凝结为水的过程，其工作压力低于大气压，也就是我们通常所说的真空状态。在真空状态下, 冷凝器很难贮存到冷凝水, 无法建立恒定的压头, 因而严，造成了隐患的存在。3改进措施3. 1
规范安装工艺要求和验收手段该型号G I S 产品是三相共筒设计，在设备安装
22. 1
图1
平衡容器式水位测量法示意
无法测出实际水位。
采用重度式差压水位计测量凝汽器水位测量方法
根据凝汽器的工作特性，遵循物理学重度的测
量原理，凝汽器逐渐采用重度式水位测量方法，如图2所示。取消了冷凝器，并将正、负压侧取样管对调，正压侧取自凝汽器热井底部，负压侧引接自凝汽器上部蒸汽侧，管路从取样点水平引出后，再垂直向上至少800m m ，防止饱和蒸汽在管路中凝结，然后向下连接到变送器。另外，水位计投运一段时间后, 负压侧或多或少地会产生冷凝水，所以要加装排污罐排水，排污管的取样口需与正压侧取样口水平高度一致，否则需进行零点迁移，而负压管H 段则必须充满冷凝水。根据变送器的差压与水
位成正比例关系，测出差压即可得出水位值。行装配，保证导电杆安装到位，同时便于使监理、验收单位对导电杆是否安装到位进行检查。3. 2
研究设备状态监测和预防性试验手段G I S 设备最通常的故障特征是在绝缘完全击穿前发生局部放电，因此通过对局部放电的在线监测，可以及时发现G I S 设备内存在的缺陷；同时应研究SF 6气体组分测试手段，开展G I S 设备气体质量普查工作，加强预防性措施，避免重大事故的发生。
(收稿日期:2008-06-25；修回日期：
2008-09-22)
阶段，虽然有相应的施工监理措施，但是由于G I S 设备安装的特殊性，较难发现类似导电杆装配不到位的问题。因此，应该在导电杆上导体插入深度位置标识35m m 装配线，现场安装人员必须按要求进
44
第11卷(2009年第5期) 电力安全技
术
技术改造图2
重度式水位测量法示意
2. 2
实际应用
在凝汽器重度式差压水位计的实际应用中，常常出现测量不准确的情况，原因主要有以下几点：(1) 真空系统对测量管路的严密性要求极高，
稍有泄漏，测量管路内的冷凝水就会被吸入凝汽器，水位计因此无法正常工作。在这套测量装置中，共有8个阀门，外加若干接头、焊点，泄漏率极高，并且真空系统的泄漏尚无较为有效的办法判断漏点、堵住漏点，造成水位信号测量不准确。
(2) 凝汽器水位计的负压管H 段必须充满冷凝水，在水位计刚投运、机组启动或是负压侧漏真空时，会造成该段冷凝水减少，低于正压侧取样口的水平高度，变送器测得的差压增大，水位信号偏大，这时就需要向负压管灌水，再排污，维护不便。
(3) 凝汽器水位计运行一段时间后, 负压侧会产生多余冷凝水，即H 段水位升高，造成变送器测得的差压减小，水位信号偏小，所以常常要通过排污罐排去多余的冷凝水。
3应用导波雷达液位计测量凝汽器水位3. 1
测量原理
近年来，随着科学技术的发展，导波雷达物位计越来越多地应用于物位的测量。它主要由天线、信号转换器、密封系统和过程连接等几部分组成，采用电源两线制技术，24V D C ，传输信号为4～20m A D C 和数字通讯(H A RT) ，操作者可通过PC 软件或H A RT 进行控制。其工作原理是以时域反射原理为基础，即发射—反射—接收的工作模式。雷达液位计的天线以光速发射电磁脉冲信号，发射波在被测介质表面产生反射，反射的回波信号仍由天线接收，信号经智能处理后得出介质与天线之间的距离，送终端显示、报警和操作等。电磁脉冲信号从发射到接收的时间间隔与天线到介质表面的距离成正比，即：
D=C T /2
J
ishu ga iza o
式中：
D —天线到介质表面的距离；
C —光速；
T —电磁脉冲波从发射到接收的时间间隔。雷达液位计记录电磁脉冲波经历的时间，而光速是一常数，则可算出介质表面到天线的距离，从而得出液位值。
3. 2性能特点
(1) 导波雷达液位计采用一体化设计，主要由
电子元件和天线构成，无可动部件，不易泄漏，机械性能稳定，不存在机械磨损，使用寿命长。
(2) 天线采用高质量的材料，化学性能稳定，抗腐蚀能力强，能适应腐蚀性很强的环境。
(3) 雷达液位计发出的电磁波能穿过真空，不需传输媒介，不受大气、蒸汽、槽内挥发物的影响。
(4) 几乎能用于所有液体的液位测量。(5) 采用非接触式测量，不受槽内液体的密度、浓度、温度、压力等物理特性的影响。
(6) 测量范围大，最大的测量范围可达0～27m ，可用于高温、高压的液体。
(7) 干扰回波可由内部的模糊逻辑自动抑制。(8) 参数设定方便，可通过PC 软件或H A RT
在远程或直接在液位计的通信端设定。
3. 3
安装应用
导波雷达液位计既然在真空状态下也可以进行
测量，所以将其应用于凝汽器水位的测量是可行的。安装示意如图3所示，将凝汽器热井内的水引入旁通管，雷达液位计通过法兰、垫圈等与旁通管紧密连接，位于旁通管底部的排污门可排出水中的杂质、沉积物等，保证天线的正常工作。
图3导波雷达液位计安装示意
在安装时应注意以下几点：
(1) 雷达液位计天线的轴线必须与液位的反射
表面垂直，保证液面将电磁脉冲波反射回天线；
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技术改造ish uga iza o
电力安全技术第11卷(2009年第5期)
脱硫系统烟气换热器密封系统改进
李建波，陈志忠，兰建辉
（大唐桂冠合山发电有限公司，广西合山
大唐桂冠合山发电有限公司2×330M W 脱硫系统的烟气换热器(GGH) 为回转式换热器，型号2G V N 300，豪顿工程有限公司生产。运行中该换热器曾发生其密封风机和吹灰器密封风机的电机烧毁导致脱硫系统停运。1
G G H 在脱硫系统的作用
未处理的原烟气经升压风机升压约4100Pa ，通过G G H ，原烟气中的热量与吸收塔净化后出来的冷烟气热交换，原烟气温度由145℃降至115. 4℃，进入吸收塔向上流动穿过托盘及喷淋层，烟气被冷却、中和，烟气中的S02被吸收。经过喷淋洗涤的净烟气进入GGH 的冷端，离开GGH 后被加热至82℃，目的是避免净烟气在烟囱中结露。为保证GGH 的传热效果，运行中需用蒸汽吹扫换热器，GG H 吹灰器密封风机的作用是冷却吹灰器吹枪及防止从GG H 上、下支撑轴承处向外泄漏，同时也起到冷却轴承温度的作用。G G H 系统如图1所示。2设备故障情况
G G H 吹灰器密封风机功率只有0. 44kW ，该设备从美国成套原装引进，2台炉的G G H 吹灰器密封
(2) 雷达液位计的安装位置距罐壁距离应大于300m m ，探头的末端固定到罐底, 或使其居中，以免将罐壁上的虚假信号误作为回波信号；(3) 安装完毕以后，可用PC 软件观察反射波曲线图，判断液位计安装是否恰当，降低干扰波的强度，有效去除干扰波的影响。3. 4
日常维护
导波雷达液位计采用一体化设计，无可动部件，不易泄漏，因而维护量少，通常只有在机组检修后再次启动时，由于测量管路中可能会有杂质、污物，需打开排污门排出杂质即可。
导波雷达液位计是基于电磁脉冲波沿着天线传输的时域反射原理，电磁脉冲波以光速发射，从介质表面被反射并返回到信号转换器，因为光速是一常数，并且与罐内气体成分无关，因此无需标定。
46
图1
G GH 系统示意
546501）
风机自投运以来不能正常使用。G G H 密封风机型号
6-11，天津通风机厂生产，配用ABB 电机，型号M 2Q A 160L2A ，功率18. 5kW ，转速2930r /m i n 。2006年10月，2台炉的G G H 密封风机电机运行中相继烧毁。G G H 主轴正常运行温度60℃左右，当G GH 密封风机停运后GGH 顶部轴承、底部轴承温度升高大于70℃，最终导致脱硫系统停运。
3原因分析
(1) G G H 吹灰器密封风机因运行中有灰进入风
叶，导致机械卡死最终电机烧毁。(2) G G H 密封风机电机解体后发现, 2台电机因前轴承跑外圈引起转子扫膛。经观察，该风机的
在日常维护中，可以用PC 机远程观察反射波曲线图，对于其后可能新产生的干扰波，可以利用液位计识别虚假波的功能，除去这些干扰反射波的影响，保证测量的准确性。4
结束语
导波雷达物位计无可动部件、不易泄漏、没有机械磨损、非接触式测量、维护量少、无需标定、精度高，无论是有毒介质还是腐蚀性介质，无论是固体、液体还是粉尘性、浆状介质，也无论是真空还是受压状态，它都可进行测量。测量不受粉尘、蒸汽和泡沫的影响，不受介电常数、温度和压力变化的影响，不受物料的影响，也不受罐形状的影响，所以它必将越来越广泛地应用于各行各业、各种介质的物位测量中。
(收稿日期：
2008-10-15)