超聲波物位計在攔污柵清污機控制中的應用

　　一、工程既況
　　
　　上海外高橋電石二期2×900MW超臨界火力發電機組工程循環水泵房包括循環水泵、旋轉濾網和攔污柵等設備。循環水泵、旋轉濾網等設備隨汽機島由SIEMENS提供，攔污柵等設備由國內制造廠供貨。整個循環水泵房的控制采用遠程I/O站在分散控制系統（DCS）中實現。
　　
　　本工程選用的攔污柵清污機，為鄭州通達電力設備有限公司的PW31-00.00.00型可移動耙斗式清污機，用于清除攔污柵前及攔污柵面上的污物，以保證循環水進水口的清潔，減少水頭損失，提高機組效率。清污機的控制主要由隨設備成套提供的OMRON-CQM1型可編程控制器（PLC）的存貯程序執行控制，通過裝于司機室的操作臺來實施管理。清污機的操作分為手動、自動和半自動三種方式，由操作臺上的三位轉換開關進行選擇。
　　
　　自動操作時，清污要求根據攔污柵前后的水位差信號，按預置程序自動進行作業，當攔污柵前后水位差達到100mm時，清污機自動啟動清除污物，直到水位差降至50mm以下時結束清污作業。當攔污柵前后水位差達到300mm以上時，發出報警信號，通知值班人員到現場檢查并排除故障。
　　
　　根據攔污柵清污機的控制要求，清污機的控制需要三付攔污柵前后水位差的開關量接點信號，而DCS中也需要攔污柵前后水位的模擬量信號用于水位指示。在工程設計過程中，我們zui終選用天津天威有限公司的超聲波測量儀表產品VEGASON74-2，實現了對攔污柵的監視控制要求。
　　
　　二、VEGASON70系列超聲波物位計簡介
　　
　　2.1測量原理
　　
　　超聲波物位傳感器通過高性能的壓電陶瓷探頭發射聚焦的脈沖波束，脈沖波束遇到被測介質表面后被反射回來。探頭既是發射器，也是接收器。通過分析計算反射回來的波速的運行時間，智能化的電子部件可測得探頭到被測介質表面的距離，并輸出一個與之成正比的物位信號。
　　
　　2.2儀表特點
　　
　　●可以非接觸連續測量幾乎所有液體和固體介質
　　
　　●根據不同的測量應用要求，可以采用不同反射頻率的超聲波傳感器，有16～70kHz各種不同的發射頻率
　　
　　●可以自動進行溫度補償以便消除由于聲波的運行速度受溫度的影響而造成的測量誤差
　　
　　●無磨損、牢固耐用
　　
　　●測量不受介質密度、介電常數和導電的影響
　　
　　●在一定范圍內不受容器壓力的影響
　　
　　●通過Ex-防爆認證，可以用于爆炸危險區域　　
　　2.3測量參數和測量范圍　　
　　2.4輸出信號
　　
　　2.4.1電流輸出
　　
　　●數量：一個或兩個0/4～20mA電流輸出
　　
　　●分辨率：工作范圍的0.05%
　　
　　●負載：0～500Ω
　　
　　●誤差〉工作范圍的0.2%
　　
　　2.4.2繼電器輸出
　　
　　●數量：一個或兩個繼電器輸出模塊，每個模塊有兩個繼電器（無電位轉換觸頭，單刀雙擲，帶LED狀態顯示燈）
　　
　　●觸點材料：AgCdO，鍍金
　　
　　●開關電壓：zui小10mV；zui大250VAC/DC
　　
　　●開關電流：zui小10?A；zui大3AAC，1ADC
　　
　　●斷路功率：zui大500VAAC；54WDC
　　
　　三、在工程設計中的應用
　　
　　過去，循環水泵房的水位測量多采用投入式靜壓變送器。超聲波物位測量產品推廣使用后，以其牢固耐用、測量的良好性能，逐步取代原來的投入式靜壓變送器，成為循環水水位的主要測量儀表。
　　
　　在工程設計初期，筆者選用的兩套超聲波物位計分別作為每臺攔污柵前后水位的測量儀表，水位信號（4～20mA）通過屏蔽電纜連接到機組DCS的循環水泵房遠程I/O柜，然后送至DCS系統用于監視控制。　　
　　根據工藝專業提供攔污柵清污機使用說明等，為了*實現其描述的具體工藝要求和控制要求，必須從DCS系統榆出三付攔污柵前后水位差信號至清污機PLC，來控制清污機的自啟停。雖然遠程I/P柜到清污機的距離不長；電纜的敷設工作增加不多，但是這樣不僅要在遠程I/O柜增加相應數量（每臺攔污柵3點）的開關量輸出卡件，而且要占用DCS系統的CPU資源和通信資源（雖然數量不大）。攔污柵清污機的控制主要在現場司機室完成，水位差控制信號先送入DCS，然后再送回現場的設計方案，顯然是不合理和不可取的。
　　
　　通過對超聲波物位測量儀表廠商的咨詢以及現場的測量要求（量程范圍：0～16200mm），zui后選用的是天津天威的超聲波測量儀表VEGASON74-2.XLDL2X。該選型產品包括兩個探頭和一個傳感器，2個4～20mA電流輸出（可選擇分別輸出攔污柵前水位、攔污柵后水位和攔污柵前后水位差3個信號中的2個信號），4個繼電器輸出（兩個繼電器輸出模塊，可分別設定），參數設定可通過傳感器前面板上的按鍵實現。　　
　　為了不影響攔污柵清污機的來回運行，考慮傳感器安裝在攔污柵的一側，所以選型時傳感器至2個探頭分別配置5米和15米的預制電纜。
　　
　　電流輸出1設置為攔污柵前水位（4～20mA）輸出，電流輸出2設置為攔污柵后水位（4～20mA）輸出，這兩個電流信號直接連接到DCS的遠程I/O柜。繼電器輸出1設置為攔污柵前后水位差大于100mm（上升）動作；繼電器輸出2設置為攔污柵前后水位差小于50mm（下降）動作；繼電器輸出3設置為欄污柵前后水位差大于300mm（上升）動作，所有繼電器輸出信號直接連接到清污機相應的接線端子上。　　
　　通過調試，達到了預期的設計要求。一方面，攔污柵清污機根據超聲波物位計的水位差接點信號實現自動操作；另一方面，運行人員通過操作員站監視循環水泵房攔污柵前后的水位變化情況。