[发明专利]利用差压变送器测量或控制换热器冷凝水液位系统及方法

说明书

本发明提供一种利用差压变送器测量换热器冷凝水液位的系统,换热器上设有双室平衡容器，智能差压变送器的正压端接入双室平衡容器的内层容室、负压端接入外层容室，外层容室内以测量液体填充；智能差压变送器设定为当Δp＝0时，输出20mA电流信号；当Δp＝－ρgL时，输出4mA电流信号，还提供一种利用差压变送器控制换热器冷凝水液位的方法：设定差压变送器当Δp＝0时，输出20mA电流信号；当Δp＝－ρgL时，输出4mA电流信号；向双室平衡容室外层容室内灌入满容积的水；当Δp＝0时，保持开启冷凝泵的状态；当Δp＝－ρgL时，关闭冷凝泵，本发明避免控制系统误停冷凝泵的情况，保证冷凝水及时排出，避免冷凝水回流，保护汽轮发电机组安全。

技术领域

本发明属于换热器冷凝水液位控制技术领域，适用于热电厂城市供热系统中利用智能差压变送器对基本换热器冷凝水液位的测量。

背景技术

基本换热器是热电厂城市供热系统中的一种主要热交换设备，热源取自汽轮发电机组的副产品蒸汽，被加热介质为城市供热系统的循环水。高温高压的蒸汽和供热循环水流过基本换热器，完成热交换的过程。在热交换过程中循环水被加热，而高温高压蒸汽冷却形成冷凝水。冷凝水液位随换热过程而上升，当液位上升至一定值时控制系统启动冷凝泵运行将冷凝水排出。

按生产工艺要求，换热器设备冷凝水液位应控制在0～L的范围内(L的取值根据换热器的不同而不同)，如果冷凝水液位不能准确测控导致液位不断上升，冷凝水回流至汽轮发电机组，后果不堪设想，是绝对不允许的。

现有技术中采用智能差压变送器测量基本换热器冷凝水液位，控制系统根据智能差压变送器的结果判断是否需要关停冷凝泵。智能差压变送器的安装结构是：参见图1，基本换热器上装有双室平衡器，双室平衡器高点与低之间的距离为L；双室平衡器与智能差压变送器连接，双室平衡器内层容室连接智能差压变送的正压端，双室平衡器的外层容室连接负压端。

双室平衡器设有内层容室和外层容室，内层容室与冷凝水相通，内层容室的液位高度与换热器中实际液位高度一致，内层容室与外层顶部与外层容室相通。

保证基本换热器正常运行的最佳冷凝水液位控制范围为L/2±ΔL，其中ΔL＜L/2。当液位低于L/2-ΔL时，停止冷凝泵的运行；当前液位高于L/2+ΔL时，启动冷凝泵。

利用智能差压变送器测液位的原理如下：

设双室平衡器冷内层容室液位表面某点压强为P汽，取压点处冷凝水的压强为Δp，二者之和为p，即

p汽+Δp＝p (1)

又有Δp＝ρgh (2)

Δp＝p－p_汽＝ρgh (3)

式中：ρ为冷凝水的密度；g为重力加速度；h为双室平衡器中冷凝水液位。

式(2)表明，压强差Δp与冷凝水液位h成正比。

智能差压变送器正压测量端接入p，负压测量端接入p_汽，就可以通过对差压Δp的测量实现对液位h的测量，从而输出4～20mA电流信号，测量工作特性如图2所示。

由该工作特性不难发现，当Δp＝0时，智能差压变送器输出4mA，对应液位h＝0；当Δp＝ρgL时，输出20mA，对应液位h＝L。

但是现有的测量方法中存在一个判断死角，即：

当Δp＝0的时，实际情况有两种：

1)当h＝0时,即Δp＝p－p_汽＝0，此时p＝p_汽，为正常情况；

2)当h≥L时，冷凝水充满双室平衡容器，导致压差Δp＝0也能成立。智能差压变送器输出信号，被控制系统误认为液位h＝0而停止冷凝泵的正常运行。