一：对象背景简介

　　冶炼行业余热发电车间一般有余热锅炉4-5台，分别对应4-5台精炼转炉，利用转炉在火法冶炼的过程中产生的余热烟气对锅炉加热而进行发电、产汽，余热锅炉在冶炼厂整个生产中产生了非常重要的作用。

　　锅炉汽包水位是锅炉安全运行的重要指标，是一个非常重要的检测和被控变量。维持锅炉汽包水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件，液位过高会使蒸汽带水过多，汽水分离效果差，使后续的过热器管壁结垢，传热效率下降，过热蒸汽温度下降，严重时将影响蒸汽品质下降，影响生产和安全；液位过低又将破坏部分水冷壁的水循环，引起水冷壁局部过热而损坏，严重时会发生锅炉爆炸。因此，在锅炉运行过程中，保证锅炉汽包水位在正常范围内是非常重要的，使得锅炉汽包水位的检测非常重要。

　　二：实际使用中存在问题

　　锅炉汽包水位测量一直存在问题，主要原因是余热锅炉是对应转炉加热用的，当转炉开动初期，需要的蒸汽热量特别大，瞬间就会产生给水高值；但此时的锅炉本体温度上升较缓慢，满足转炉生产的过程中存在热值反应延迟的过程，致使汽水分离效果差，使后续的过热器管壁结垢，传热效率下降，过热蒸汽温度下降，严重时将影响蒸汽品质下降，影响生产和安全存在虚假水位现象，故障率高，维护工作量大。但当转炉热值满足之后，又会产生锅炉本体的温度不能马上降下来，此时锅炉的给水量又根据锅炉蒸汽流量的变小而急剧变小，这时又产生了锅炉的本体温度下降缓慢的延迟过程，使得锅炉的汽包水位急剧下降，汽包水位中的蒸汽含量太大，容易造成破坏部分水冷壁的水循环，引起水冷壁局部过热而损坏，严重时会发生锅炉爆炸。余热发电车间的几种不同方式的水位测量方法不能统一一致、差别大，使得操作工和维护工程师有时无法操作和维护，给生产和安全带来了极大的隐患。大冶有色冶炼厂余热发电车间主要采用以下三种方式来测量汽包液位进行远传，均不能有效的解决现场实际生产中锅炉汽包水位满足生产的过程。

　　2.1电接点液位计主要问题是电接点在长期使用过程中，易受腐蚀和结构现象，主要原因是在转炉投运期间，锅炉的蒸汽加热需求量特别大，瞬间锅炉的给水调节阀开度较大，致使给水流量非常大；但锅炉的温度瞬间增大反应较慢，这时容易产生汽水分离效果不佳的情况，特别容易造成误动作，形成虚假水位，现场控制室的操作人员也不明白到底哪个是准确的水位。

　　2.2差压变送器主要问题是差压变送器离锅炉较近，双室平衡器的冷凝效果不佳，此种液位测量方式采用的是间接的物理量压力差方式测量，特别容易受锅炉汽包内压力和蒸汽量变化影响，而且经常需要校正零点和量程，在生产过程中极其不方便，且维护工作量太多，所以此种测量方式的不确定因素和工作量都不能满足生产和安全需求。

　　2.3电容式液位计主要问题是电容式液位计在使用过程中，电容测量极板容易受水质结构影响，且锅炉在运行过程中，蒸汽量和温度及压力随转炉生产的变化时刻都是变化的，且水和汽的混合体的介电常数也是时刻变化的，采用人工补偿的方式不能从根本上消除，非常容易造成虚假水位现象。另外电容式液位计的工作周期很长，实际工作周期大于0.5S，而锅炉水位在随转炉生产过程中的变化周期非常快，周期远小于0.5S，所以电容式液位计从根本上不能跟随锅炉水位变化，非常容易产生虚假水位和误动作，所以此种测量方式的弊端也不能满足生产和安全需求。

　　三：解决办法

　　现针对冶炼行业余热发电车间锅炉汽包水位存在的种种困难，为保证锅炉能安全、正常的运行，我公司结合大量经验和现场实际使用的情况特提出以下解决办法：

　　3.1以现场玻璃管液位计为基准（国家法定且必须的锅炉汽包液位检测办法之一），增加视频监控和远传显示功能，满足控制内时刻在线看得到锅炉汽包水位的真实情况。

　　3.2取消电接点液位计改成磁致伸锅炉汽包液位计，满足现场磁翻板指示同时带远传控制功能。同时增加高位、地位报警功能。

　　3.3取消差压锅炉汽包液位计改成智能导波雷达液位计，对应直接输出4-20MA+HART信号到控制室进行控制。

　　3.4以上三种测量方式以玻璃管为基准，达到三者完全同步；同时控制内操作人员也能直观观察出锅炉汽包水位情况，控制系统也能接受真实有效的数据，三者之间在纯物理量水位形成冗余互备，同时在控制远传这块也形成取样监督、数据冗余；完全反应锅炉真实的汽包水位，以保证高效、安全的生产。

　　四：一体化多功能汽包水位测量产品介绍

　　4.1就地指示功能

　　FT200汽包液位计的就地指示功能主要是根据磁耦合作用原理和浮力原理来实现液位或界位的检测。在非磁性腔体内（外浮筒），装有一个磁性浮子，该浮子始终悬浮于液面或界面上，浮子的位置随汽包液位的变化而同步改变。浮筒外连着一个指示器，该指示器为一真空密封玻璃管，内装有磁飞标或磁翻板指示器，与腔体内的浮子通过磁耦合作用相互吸引并同步变化，指示出腔体内浮子的相应位置，即液面或界面的高度，从而实现液位或界位的同步指示。

　　4.2远传控制功能

　　FT200汽包液位计的远传控制功能主要是利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。测量元件是一根波导管，波导管内的敏感元件由特殊的磁致伸缩材料制成的。测量过程是由传感器的电子室内产生电流脉冲，该电流脉冲在波导管内传输，从而在波导管外产生一个圆周磁场，当该磁场和套在波导管上作为位置变化的活动磁环产生的磁场相交时，由于磁致伸缩的作用，波导管内会产生一个应变机械波脉冲信号，这个应变机械波脉冲信号以固定的声音速度传输，并很快被电子室所检测到。由于这个应变机械波脉冲信号在波导管内的传输时间和活动磁环与电子室之间的距离成正比，通过测量时间，就可以高度精确地确定这个距离。由于输出信号是一个真正的绝对值,而不是比例的或放大处理的信号,所以不存在信号漂移或变值的情况,更无需定期重标。

　　4.3高低液位报警功能

　　FT200汽包液位计的高低液位报警功能主要是利用磁性感应原理在测量浮筒的上高报警点、下低报警点安装磁性开关，来检测浮子的定位。当浮子到达低位点，磁性开关的磁场检测到浮子的磁场时，产生一个固定强大的机械波脉冲波信号，磁性开关电路发出控制指令，判别为液位低报警；当浮子到达高位点，磁性开关的磁场检测到浮子的磁场时，产生一个固定强大的机械波脉冲波信号，磁性开关电路发出控制指令，判别为液位高报警。

　　4.4视频监控记录功能

　　FT200汽包液位计的视频监控功能主要是通过工业级高清数字摄像头，就地把纯物理量的磁翻板指示器的数据直接读到控制盒中，同时控制盒记录、储存数据并远传到中央控制的显示器。

　　4.5锅炉给水综合扩展控制功能

　　FT200汽包水位计控制盒通过锅炉的给水量、蒸汽流量、锅炉温度等参数，形成多变量模糊控制方式，在锅炉掉电、停泵等突发性事故中，时刻保证锅炉的安全。

　　五：一体化多功能汽包水位测量产品性能

　　●所有功能部件均获得IEC 61508 的SIL3 认证*

　　●可以安装在FT200浮筒上或其它厂家的磁耦合液位计腔体外使用

　　●高精度：全量程的0.01%，±1mm

　　●高性能压电传感器（专利号为5,473,245）

　　●带有LCD 显示屏的现场指示

　　●校准简便

　　●无需重新校准：一次设定，永久记忆，免维护

　　●采用双腔结构，电子部件和接线端子隔离

　　●总液位测量，界面测量，或总液位和界面同时测量

　　●温度范围：-320 ~ 800? F (-196 ~ 427?C)（需带附件）

　　●可现场更换电子模块

　　●内置式RFI / EMI 滤波器

　　●数字通讯高清晰液位指示，工艺流体不与玻璃接触

　　●所有结构本身均由取得认证资格的焊工制作

　　●高精度浮子，按照75 克的最小浮力设计和配重

　　●变送器及开关的安装、调试和维护无需在过程中断下进行

　　●安全应用于腐蚀性、易燃、有毒、高温高压工况

　　●坚固耐用的设计-低或零维护

　　*可选项

　　●双液位指示

　　●温度指示

　　●FOUNDATION 现场总线输出

　　●玻璃观察窗

　　六：锅炉汽包液位安全解决方案配置清单