料位傳感器及其在火電廠中的應用

    一、引言

    料位測量是物位測量中的一個分支。物位是指貯存容器或工業生產設備里的液體、粉粒狀固體、氣體之間的分界面位置，根據具體用途分為液位、料位和界位傳感器。

    目前，我國主要是以原煤為發電燃料，大多數電廠鍋爐都采用煤粉向鍋爐供料。對于直吹式供料的鍋爐，煤倉料位高低關系到鍋爐乃至發電系統能否正常運行。煤倉料位過滿溢出，造成冒煤事故；煤倉料位過低或排空會造成燃燒不穩甚至滅火停機的大事故。對于中貯式供料的鍋爐，既有煤倉，又有粉倉，煤倉粉位的控制尤為重要。煤粉倉是燃料的中轉站，煤粉是用空氣傳輸的，高熱的氣體使煤粉進入煤倉中就有了一定的“基溫”，一般在70°C左右，其作用是使煤粉有一定的離散性。可是，這個溫度使煤粉中的水分快速蒸發并被吸潮管排出倉外，煤粉將越來越干燥，這種煤粉是極易集熱，集熱的最終結果是燃燒。燃燒加劇周圍乃至倉內的集熱，周而復始，惡性循環，這樣如不能及時的有效控制，其結局將是白白燒掉大量煤粉。據有關資料報道，自燃煤粉約占發電總用煤量的0.5%左右。另外，煤倉煤粉爆炸的損失更大，多年來，煤倉煤粉爆炸事故常有發生，給火電廠造成巨大損失。目前，、的方法是通過可靠的料位傳感器對煤倉的煤位和粉位進行監控，使其始終處于中轉適控狀態，這是火力發電機組安全運行的首要保證。

    二、原理及特點

    火電廠目前采用的料位傳感器主要有重錘式、核輻射式、超聲波式和電容式。

    1．重錘式料位傳感器

    重錘式料位傳感器由伺服電動機、懸有重錘的鋼絲繩、料位發信裝置以及帶微機的顯示儀表所組成。起動后，微機發出降錘信號，伺服電動機轉動放下重錘，當重錘碰到料面后，發信器發出信號給微機，使重錘停止下降并發出升錘信號，伺服電動機反轉使重錘上升，并發出料位信號值給顯示儀表。重錘升至倉頂后電動機停轉，經過一段延時后再重復上述動作。顯示儀表上還有料位上、下限報警發信等裝置。重錘式料位傳感器可解決一定量程范圍內的測量問題，典型的測量范圍可達60m，而且這種測量與蒸汽、灰塵無關，具有較高的測量精度。

    2．核輻射式料位傳感器

    放射源Co-60（半衰期5.26年）和Cs-137（半衰期32.2年）發射的g射線能夠穿透容器壁和容器內的物料。在貯倉下側裝有g射線接收器，隨著料面高度的變化，g射線穿過料層后的強度也不同，接收器檢測出射入的g射線強度并通過顯示儀表顯示出料位高度。

    這是一種非接觸式測量法，無需在容器上穿孔而損壞容器，所以適用于危險物品以及高溫高壓等惡劣環境下的測量。g射線對人體固然存在有害作用，但對于有限劑量，在妥善防護下并無危險。

    3．超聲波式料位傳感器

    在貯倉頂部對著料面裝有超聲波發生器和接收器。發生器發出的超聲波經空氣層射至料面后就被反射，一部分反射被接收器所接收，由超聲波發射至接收所經歷的時間乘以聲速就可計算出料位高度。由于空氣溫度的高低會影響聲波的傳播速度，所以還需測量空氣溫度以修正聲速。