GJT高精度电极传感器.doc

锅炉汽包水位测量与保护新技术 秦皇岛华电测控锅炉汽包水位测量与保护GLT高精度电极传感器(专利号：ZL.00 2 21057.6)一、传统电接点水位计1、测量误差大传统电接点水位计是基于普通连通管式原理测量水位的，测量筒内水柱平均温度受诸多因素影响而变化，致使水位测量存在较大的、且变化十分复杂的偏差。2、泄漏频繁受技术限制，电极存在易污染、挂水、漏电以及电机组件易泄漏等问题，可靠性低，维护量大，给机组的运行带来较大的安全隐患。二、新一代电极式汽包水位测量装置20世纪90年代末期，电极式汽包水位测量装置技术取得了重大突破，推出了GJT2000 型高精度、高可靠性的电极式汽包水位测量装置。1GJT2000系列高精度电极传感器GJT高精度电极传感器主要是针对目前应用的汽包水位测量存在的缺陷而研制的，采用综合技术，实现全工况真实取样、高可靠性测量传感。相对于老式电接点测量筒存在以下优点：1.1高精度取样：任何情况下水样为饱和温度，如同电极直接安装在汽包上，测量真实，动态响应快，附加误差小1.2高可靠传感：水质自优化，免排污，电极承受热冲击小，不污染，电极寿命长，三年内不泄漏，不挂水 1.3测量准确：全工况核对差压水位计，锅炉启动时即可投入水位保护2结构原理图2.1高精度取样利用传热学原理使水样平均温度逼近汽包内饱和水温，取样水柱逼近汽包内水位，使电极如同在汽包内部一样检测，实现水位高精度测量。2.1.1加热水样在测量筒内部设置笼式内加热器，利用饱和汽加热水样。加热器由不同传热元件构成。加热方式有内热和外热。内热既有水柱径向传热元件，又有轴向分层传热元件。加热器上口敞开，来自汽侧取样管的饱和蒸汽（a）进入加热器，像汽笼一样加热水柱。传热方式与结构设计既有利于增加加热面积（GJT设计可做到加热面积是筒体散热面积的1.4倍），又有利于热交换。饱和蒸汽（a）在加热器中放出汽化潜热，其凝结水由排水管引至下降管，以下降管与汽包为一侧,以排水管与加热器为另一侧构成连通器。裸露的排水管中平均水温低于下降管水温，水位则低于下降管侧。连通点标高愈低，压力愈高，水位差愈大。为保证排水管侧水位不会升至加热段而减小加热面积，要求连通点选在汽包中心线下15m。这样可使压力为6.0 MPa时，排水管中水位在加热器之下0.5 m，当压力低于1.0 MPa时水位才会接近加热器底部影响加热，而1.0 MPa以下压力时的取样误差很小，可忽略不计。所以，加热系统能适应锅炉变参数运行，保证全工况真实取样。2.1.2 加大水样中饱和水含量设置冷凝器使新型测量筒比普通测量筒高出许多，来自汽侧取样管的饱和蒸汽在冷凝器中冷凝,大量凝结水(b)（温度为饱和水温）沿壁而下，分区收集，由布置在饱和蒸汽中的数根疏水管在不同深度疏至水样中，将低温水样置换出测量筒。亦可认为新凝结水加大了水样中饱和水含量，提高了水样平均温度。高倍率置换可有效提高水柱温度，并使之上下均匀分布。之所以采用笼式内加热器，是为利用汽侧筒体散热产生的凝结水，进一步减小取样误差和加强水质自优化功能。以上2种技术的综合使进入水样的热流密度比普通测量筒大得多，热平衡过渡过程时间短。当压力变化引起汽包内水位变化时，热流密度随之变化，水样温度变化快，故取样对压力变化动态响应快。大量凝结水的生成，在水侧取样管中形成连续流向汽包的高温水流。当汽包水位大幅度升高时返回测量筒的水样少，且水温与饱和温度相差小，故对汽包水位升高的取样动态误差小。笼式内加热器在测量筒内占有相当大比例的空间，与旧型测量筒相比，水柱截面积小得多，故对汽包水位变化响应快。GJT测量筒内有稳定热源，故对取样管道长度、截面、测量筒现场布置等安装要求宽松于旧型测量筒。2.2 高可靠性测量传感2.2.1 准确取样的稳定性与可靠性利用加热器和冷凝器在一次取样环节消除汽包压力和环境温度的影响，其可靠性与稳定性显然是旧型测量筒所不及的。2.2.2水质自优化设置冷凝器除提高水样温度外，更重要的作用是实现取样水质自优化。大量纯净水进入水室，将水质较差的旧水样压至汽包，形成自动净化置换回路，水样为“活水”。设计置换倍率可高达 20次h，故水质自优化功能强。GJT测量筒的独特优点是：（1）免排污。水质好，减轻了对电极的污染。初装彻底冲洗后，在34a大修周期内免排污，既减少了维护量，又可避免热态排污加快电极寿命损耗，减少由此而引起的保护切投次数。（2）可增大水样电阻率，利于减小工作电流，减缓电极的电腐蚀而延长寿命。（3）水质稳定，水样上下水阻率分布较均匀，利于提高二次仪表测量的稳定性，不必经常调整仪表临界水阻。（4）水侧取样管中有连续流向汽包的高温水流，当汽包水位大幅度升降时，电极承受的热冲击较小，减少了电极的热应力，延长了电极的使用寿命。2.3电极装置组件特点RDJ型柔性自密封电极（如图所示）组件,是GJT测量筒另一重要外形技术特征。电极安装机械密封是利用了阀门盘根原理，筒内压力增加密封紧力，自紧力与压力成正比，压力愈高，自紧力愈大。加上安装预紧力，有足够紧力保证密封不泄漏。柔性密封材料可耐1000高温，承压强度高，回弹性能与热紧性能好。电极带有拆卸螺纹，拆卸方便，一般女工即可操作。而国内外现用电极组件的密封紧力随压力增加而减小，需要预紧力很大，加之采用硬靠机械密封，密封可靠性低，热紧性能差。RDJ电极安装有23仰角，可防止电极挂水与水渍。电极结构示意图：RDJ-2000电极组合附件：表 GJT-2000高精度取样电极传感器水样温度测量数据 测量次序1234+300点汽侧温度/352.8353.4301.4296.70点水侧温度/352.0352.8302.2296.6-300点水侧温度/350.0351.1304.3298.8水侧平均温度/351. 0351.9303.2297.8汽包压力/Mpa17.5017.64负荷/MW270303测量时间17：0017：3023：