（已结贴）2011-06-05-工控擂台-电极式水位计的工作原理 点击：3398 | 回复：12
电极式水位计的工作原理及常见故障的分析方法和解决办法
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1：电极式水位计是根据汽和水的电导率不同测量水位的。高压锅炉的锅水电导率一般要比饱和蒸汽的电导率大数万到数十万倍，电接点水位计是由水位测量容器、电极、电极芯、水位显示灯以及电源组成。电极装在水位容器上组成电极水位发送器。电极芯与水位测量容器外壳之间绝缘。由于水的电导率大，电阻较小，当接点被水淹没时，电极芯与容器外壳之间短路，则对应的水位显示灯亮，反映出汽包内的水位。而处于蒸汽中的电极由于蒸汽的电导率小，电阻大，所以电路不通，即水位显示灯不亮。因此，可用亮的显示灯多少来反映水位的高低。主要用于各类高温高压容器内测量液位高低的物电信号的转换，如锅炉气包、高低压加热器、凝汽器、除氧器等容器内的水位高低的信号转换成电的位式信号。
电极式水位计工作原理图
2：故障的分析：
1)电极式水位计比较灵敏，反映水位变化无迟延，理论上与汽包工作压力和环境温度无关。但仍存在不足, 安装在测量筒上的电接点，由于长期处于高温高压和具有强盐分的炉水相接触，电接点可能会失效，引起测量误差。
2) 汽包内的水质结垢，化学腐蚀及气泡堆堵造成水侧电接点与筒体的“开路”故障。会造成二次表显示水位不准，或水柱间断显示，误发水位报警信号等异常现象。
3) 电接点水位计的测量筒因随环境温度的快速冷凝及水浪冲击，造成高导电的炉水沿电极和筒壁溅延，导致电极上形成 “挂水” 短路现象。挂水后形成电极间连通，同样会造成水位显示的错误。
4）水位计测量筒降水阀的作用是将测量筒与下降管构成一个循环回路，将测量筒里的水不断地引到下降管中去，以保持测量筒里的凝水温度和密度与汽包内一致。但在实际应用中我们发现降水阀的开度对测量有很大的影响。降水阀开度大时测量出的水位偏低且水位不稳；开度小时起不到降水阀的作用，而且多了降水阀后也增加了测量筒检修的隔离难度,这样设计的系统在更换电极时也较难判断测量筒是否已可靠隔离。因此我们采取的措施是将测量筒到下降管的管路取消，增加一路向空排汽阀。
3：解决办法：
要防止以上几个因素对水位计的影响，主要措施是采取合理的保温措施，确保汽包小室的环境温度、采用数字逻辑判断电路等方法，以提高对炉水和蒸汽的分辨能力。同时我们也在锅炉上偿试采用进口型电接点水位计，使用下来发现进口型无论在可靠性还是可维修性上都比国产型有明显的优势。（不是崇洋媚外呦！）
电接点水位计是根据汽和水的电导率不同测量水位的。高压锅炉的锅水电导率一般要比饱和蒸汽的电导率大数万到数十万倍，电接点水位计是由水位测量容器、电极、电极芯、水位显示灯以及电源组成。电极装在水位容器上组成电极水位发送器。电极芯与水位测量容器外壳之间绝缘。由于水的电导率大，电阻较小，当接点被水淹没时，电极芯与容器外壳之间短路，则对应的水位显示灯亮，反映出汽包内的水位。而处于蒸汽中的电极由于蒸汽的电导率小，电阻大，所以电路不通，即水位显示灯不亮。因此，可用亮的显示灯多少来反映水位的高低。
电极式水位计已在电厂锅炉水位测量中得到广泛应用。它的突出优点是:锅炉参数变化给水位测量带来的误差远小于一般的差压型低置水位计,因此能适应锅炉变参数运行。同时,还具有测量时延小,仪表结构简单等优点。但是,它能否长期可靠地运行,关键是电极绝缘材料的抗高温高压汽水的腐蚀性能。 对于中压锅炉,电极式水位计的电极绝缘材料基本上都采用聚四氟乙烯,影响这类水位计正常运行的不是电极绝缘材料的腐蚀问题,而是绝缘材料与金属件之间的密封常采用压接方式,存在泄漏问题。
工作原理：电极式水位计是根据汽水电导率的不同来测量水位。其原理构成如下：：（1）电极式水位计由测量筒与显示仪表组成，一般校验只对二次仪表校验。
（2）通常用一个仪表通用的插头焊有与极点数相同的线，再焊一根公共线，校验时用公共线与其他极点线短接看面板上的显示值是否正常。
高压锅炉的锅水电导率一般要比饱和蒸汽的电导率大数万到数十万倍，电接点水位计是由水位测量容器、电极、电极芯、水位显示灯以及电源组成。电极装在水位容器上组成电极水位发送器。电极芯与水位测量容器外壳之间绝缘。由于水的电导率大，电阻较小，当接点被水淹没时，电极芯与容器外壳之间短路，则对应的水位显示灯亮，反映出汽包内的水位。而处于蒸汽中的电极由于蒸汽的电导率小，电阻大，所以电路不通，即水位显示灯不亮。
常见故障：电极点水位计显示仪表少数指示灯常亮
（1）工艺过程：电极点水位计测量锅炉汽包液位。
（2）故障现象：显示(二次)仪表出现少数指示灯常亮故障。
（3）分析与判断：电极点水位计是利用被测介质液相(水)和气相(蒸汽)导电率差异大的特点，使得汽包测量筒上的电极在浸入气相(蒸汽)中对筒体的阻抗发生数量级的变化，从而将被测容器的液位转化为电量信号，再经放大处理后，由指示仪表上一串指示灯的“亮”或“灭”来指示液位高度范围。
（4）处理方法：应先判断是指示仪表故障还是电极故障所引起的。断开指示仪表上常亮指示灯所对应的接线，若指示灯继续常亮，则故障应在指示仪表，否则应检查电极回路；若断开指示仪表上常亮指示灯对应电极的接线，指示灯灭，说明电极回路存在问题，则首先可以对电极点测量筒冲先排污，排除电极绝缘端子因沾污物而发生的故障。若故障还未消除，则可在停运测量筒的情况下拆下电极，检查电极内外极之间的绝缘电阻，一般属于绝缘电阻太低引起的故障，需重新更换电极。更换电极时，电极的额定工作压力、工作温度和长度应与锅炉汽包水位测量筒设计参数相符，电极太长或太短使电极的内电极与测量筒壁距离太近，可能导致该点对应的指示灯常亮。
电极式水位计是一种简单可靠的水位测量仪表，它能适应锅炉的任何状态的运行，就是在启停中也能在控制室里准确的显示水位。
主要缺点是电极上易结水垢，引起高低水位警报器失效。按《蒸汽锅炉安全技术监察规程》第165条规定“额定蒸发量大于或等于2t/h的锅炉，应装设高低水位报警(高、低水位警报信号须能区分)、低水位联锁保护装置”，但在发生缺水事故的锅炉中，都有高低水位警报器，而大部分水位警报器失效。其主要原因是：
1、一些警报器的制造质量太差，无法投运；
2、有些操作人员不懂警报器的结构、工作原理、运行和维护，因运行不当和缺乏维护保养而失效；
3、大多数单位不把它作为一个重要安全设备使用和管理，检修跟不上，失效的警报器得不到及时检修或更换，因此成了聋子的耳朵——摆设，不起报警作用，名存实亡。
利用饱和蒸汽和水的电导率不同的特性，通过插入测量筒中的电极，使电极、水、容器外壳及显示仪表构成一个闭合回路，而没有水的气相部分由于蒸汽的电导率低近似绝缘，因此能够显示出测量筒中的水位，从而实现把非电量的锅炉水位变化转换为电信号，可以就地指示或者远传到控制室内的二次仪表上实现远距离地水位显示。
电极式水位计能够克服了汽包压力变化的影响，可用于锅炉启停及变参数运行中。电极式水位计离汽包很近，电极至二次仪表全部是电气信号传递，所以这种仪表不仅迟延小而且误差小，不需要进行误差计算与调整，使得仪表的检修与校验大为简化。电极式水位计适应锅炉变参数运行，准确度好，是对差压式水位计测量的监视和补充。
但是由于电极式水位计内的电极是离散型的因此其检测的水位也是断续的，且与汽包连通的水位容器选择必须适当，以减小测量误差，虽然锅炉用水都是经过软化除氧，但是受工艺限制，软化水输送中管道的影响及各种换热器机泵的加压，造成软化水又含杂质，电极长期浸泡在水中会结垢，加上锅炉内水的高压高温性，电极会逐渐老化、绝缘损坏，造成显示不准或者产生误报警，每个仪表有多个电极，日常维护工作较大，需要备用较多电极配件，此外密封点过多会造成一定的泄漏隐患。
由于电极式水位计直接安装在汽包附近，长期遭受高温、腐蚀性气体（泄漏的不完全延烧的烟气）影响，其电源线会逐渐老化变脆，若忽视平常的维护会造成电源线间绝缘损坏甚至短路。还有虽然电极式液位计能够输出电信号远传到控制室但是由于其显示的是一个离散的数值不能连续的检测，因此其不能单独的作为汽包液位检测的依据，应该与玻璃板液位计和差压式液位计组合使用。
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