仪器仪表直供热线 18952302362
三畅立异研发仪表、助力产业主动化进级

超声波液位计在山公岩水电站机组顶盖水位丈量中的利用

来厉: 国电大渡大好河山公岩水电安装扶植無限品牌 小说作家:宋 柯, 袁 永 生, 王 加 一 敲定时间日期:2019-05-09
 弁言
       液位丈量在土业出产中利用极其少’一泛,精确的液位丈量是出产进程节制的首要手腕,在水电行业的检测中更是如斯。今朝常常利用的液位丈量首要接纳直读法、浮力法、差压法等。水电站机组顶盖液位丈量土况很是庞杂,顶盖内水位动摇较大,水花飞溅,对液位丈量精确性产生很大的影响。通俗的液位丈量体例,如接纳投入式的液位传感器丈量顶盖内水位,存在传感器底部泥沙淤积,梗塞传感器测压孔,易使传感器破坏,产生丈量偏差;而接纳超声波液位计丈量顶盖水位,体例简略,探头不间接与介质打仗,但其错误谬误也很较着,轻易受顶盖振动、水位动摇等情况搅扰。本文针对以上题目,对超声波液位计丈量机组顶盖水位遏制研讨,提出有用可行的处理计划,使丈量的靠得住性和精度都获得很好的统筹,知足出产须要。
 
1超声波液位计
 
1.1超声波液位计丈量液位道理
 
       超声波在介质中传布时,有较好的标的目标性,波速与通俗声波不异,具备传布进程中能量丧失较少,碰到分界面时能构成反射的特征,故可接纳回波测距道理来间接丈量液位,其根基道理如图1所示。
 
       E凡是被称作总高,设超声波的氛围中波速为V,发射时辰兀,收到回波时辰为T,,则液位H可表现为:
 
       H=EL=E-(V(T1-t0)/2
超声波液位丈量道理
 
1.2、液位计超声波在丈量中的衰减
 
       超声波在介质中传布,其能量将跟着间隔的增添而减小,这类景象称为超声波的衰减。超声波衰减的身分首要有两类:一类是声束本身分散,使单元面积上的能量降落,或反射、散射的功效,使能量不能再沿着本来的标的目标传布,在这一类事务中,超声波的现实总能量并不削减;另外一类是,超声传布中,由十介质的领受,将声能转换成为热能,是以使声能减小。后一类的机理比拟庞杂,首要有粘滞领受、弛豫领受、绝对活动领受及空化气泡领受等。
 
2、超声波液位计在顶盖液位丈量中干挠身分阐发及处理体例
 
2. 1搅扰身分阐发
 
       由十超声波液位计本身布局规模性及丈量空间地区情况影响,均会对液位丈量形成搅扰,致使丈量数据跳变、不不变,线性度变差,丈量搅扰首要来历十以下几个方面:
 
      (1)波束角。由十超声波是散射波,超声波探头具备必然的波束角,那末在较低液位时,液面面积变小,显露水面妨碍物如管道和斜面等对超声波具备很强的回波反射,如许对液位计输入的液位旌旗灯号就产生搅扰,影响丈量精确性。
 
       波束角与波束半径、间隔干系为:如图2所不。
超声波液位计拆卸表现图
       跟着发射波间隔加大,声波传递的波束规模也加大,在波束规模内的任何物件,包含容器壁城市产生反射回波。
 
 
      (2)盲区。很是高液位到超声液位计探头外表的间隔应大十探头的盲区。这里须要注重的是:盲区是在比拟抱负的状况下测得的,是以若是拆卸在封锁的空间,那末盲区值很是好加大20% o
 
      (3)水面动摇。当机组扭转时,由十顶盖内壁周围有水泵及管路,水流扭转打击在顶盖内产生纵向和横向水流,致使水面动摇较大,对超声波传感器丈量形成搅扰。
 
      (4)水流飞溅。随水轮机扭转,机组密封漏水受向心力感化向周围飞溅,对超声波液位计丈量形成搅扰。
 
      (5)探头振荡。机组运转时,顶盖振动不可避免,探头拆卸太紧或探头正面打仗别的工具,探头产生余振,谐振特征会转变致使丈量不准的“子虚”液位。顶盖液体外表漂泊有很多杂质和一些泡沫,当水气堆积在超声波传感器下方时,超声波液位计的输入常常会有“虚高”景象产生。
 
      (7)旌旗灯号传输搅扰。为便十水位收罗,超声波探头拆卸十顶盖上,而山公岩电站设想时将超声波收罗拆卸集成在顶盖排水节制屏柜内,收罗拆卸与探头间存在必然的间隔,在旌旗灯号传输的进程中,不免会与其余旌旗灯号存在彼此搅扰。
 
2. 2处理计划
 
      经对液位汁丈量道理、拆卸情况及资料选型频频研讨,接纳以下处理体例:
 
      (1)选用导波筒。利用导波筒的目标是使得超声波只能在管内传布和反射,大大降落了无用回波的搅扰,同时也可避免水流飞溅、水面动摇等影响。导波筒是一刚性的、壁厚为5 mm、内壁很是滑腻的不锈钢圆筒,根据丈量液位高度肯定导波筒内径及长度,其内径需大十超声波传感器丈量高度波束直径。由十导波管绝对封锁,在上端部开有8个呼气导压微孔,保障筒内与筒外大气连通,不会形成筒内液面“虚高”现场。加装导波管的顶盖如图3所示:
加装导波筒的顶盖表现图
      (2)导波筒安稳。为减小水流打击及机组振动引发超声波传感器在毗连钢制套筒内产生共振,影响收罗精度,将导波管的上端装在与顶盖相配的法兰上,下端安顿在顶盖底部斜面支持架上,用螺栓毗连,便十拆卸,保障导波筒竖直、安稳,同时在导波筒与支架、超声波探头与导波筒间均加装防振垫。
 
      (3)在导波筒内加装浮板。为消弭筒内液面动摇及液面泡沫对丈量精度的影响,减小超声波回波衰减,在导波筒内加装返射超声波的聚丙烯(PP)资料浮板,接纳圆形设想,厚度适中,直径略小十导波管内径。聚丙烯为无毒、无臭、有趣的乳白色高结品的聚合物,密度只要0. 90一0. 91 g/cm3cm,是今朝一切塑料中很是轻的种类之一,能浮十顶盖水面,能有用加强回波反射、领受液面泡沫的搅扰。导波管底部拆卸断绝浮板支架,避免在低水位时断绝浮板发片或零落。
 
      (4)增添旌旗灯号屏障线。为保障超声波丈量旌旗灯号从探头到拆卸不变靠得住,探头引出线接纳带有屏障外壳的电缆,有用避免了与其余旌旗灯号线及能源缆线之间彼此搅扰。
 
3超声波检测顶盖液位丈量体系现实利用
 
3. 1丈量体系设置装备摆设
 
      山公岩水电站顶盖水位节制体系装设有一套超声波液位计和一套投入式液位传感器,根据差别的液位,主动启停排水泵并根据预约逻辑报警,此中停泵水位380 mm,启土作泵水位750 mm,启1#备用泵水位850 mm,启2#备用泵水位950 mm,太高报警水位1 050 mm 。
 
根据现场情况前提,导波筒设想长度1 330mm,内径300 mm浮板直径280 mm厚度10
 
      超声波传感器选用西门子Echomax XPS一10型高频次超声波探头,可用十各类固体和液体丈量,量程:很是小0. 30 m很是大10 m;频次44 kHZ ;波束角60;A=88 mm}B=122 mm,如图4所示。
超声波液位计探头表现图
3.2超声波液位计旌旗灯号上送
 
      超声波收罗拆卸接纳电容式领受回路,经由进程外部整流输入4 - 20 mA摹拟量。在山公岩的顶盖水位中,经由进程将超声波的4一20 mA摹拟量,上送至监控体系现地节制单}}; LCU及顶盖水位节制PLC,遏制水位节制并按预约逻辑报警。其具体接线如图5所示。
超声波收罗拆卸端子板表现图
 
图5超声波收罗拆卸端子板表现图
 
      山公岩顶盖水位节制体系属十机组帮助装备节制体系,设想零丁的PLC(可编程节制器),为保障水位丈量旌旗灯号上送宁静靠得住,接纳两种体例上送监控体系现地节制单儿,一种体例是经由进程收集通讯上送;另外一种体例接纳超声波4一20 mA摹拟量旌旗灯号上送,为避免回路中“浪涌电流”对其余装备的破坏,旌旗灯号颠末1A的保险,并拆卸了施耐德旌旗灯号防雷器。由十超声波水位测控拆卸只要一起4一 20mA摹拟量旌旗灯号输入,现场接纳Wei-dmuller ACT20P型号的旌旗灯号断绝器,将4一20 mA旌旗灯号输入一分为二,一起旌旗灯号送顶盖水位节制体系PLC遏制水位节制,另外一起则间接经由进程硬接线(直采量)上送监控体系现地节制单}i; LCU遏制水位监督,如图6所示。
超声波旌旗灯号上送设想图
3 .3丈量体系利用
      在静水调剂时,位计显现值调剂分歧。将超声波液位计和投入式液3.3.1顶盖排水泵节制
 
      经由进程顶盖超声波液位丈量体系,将顶盖液位转换成4一20 mA摹拟量,再将4一20 mA摹拟量送至顶盖水位节制体系PLC以后,根据报酬设定的法式逻辑对顶盖排水泵遏制节制,从而到达顶盖液位有用节制的目标。
 
3.3.2机组停机时情况
 
在机组停机时,顶盖水位迟缓下跌,超声波液位计显现值跳变值未跨越1 mm,而投入式液位计显现值跳变跨越5 mm;在顶盖泵启动后水位降落,超声波液位计显现值降落线性度很好,未见跳变景象。
 
3.3.3机组运转时情况
 
      在机组运转带30万负荷时,现地顶盖PLC节制屏显现,顶盖泵遏制运转后,水位迟缓回升,超声波液位计显现值逐步回升,动摇未跨越3mm,而投入式液位计显现值呈腾跃式回升,动摇很是大跨越20 mm。在顶盖泵启动运转时,水位缓J漫降落,超声波液位计显现值逐步安稳降落,未见跳变景象。
2 号机超声波与投入式液位对照图
图7为2号机上位机顶盖液位丈量趋向图。
 
      上位机记实的顶盖超声波液位计和投入式液位计液位变更趋向,图中白色和蓝色表现超声波液位计液位变更,绿色表现投入式液位计液位变更。图示两路超声波液位计液位根基重合,液位动摇规模较小,而投入式液位计丈量液位动摇规模绝对较大。
 
4结语
 
      颠末对超声波水位计道理及拆卸情况阐发,经心设想拆卸体例和现实跟踪调试,经由进程改良影响丈量精度的软弱关键,顶盖内庞杂土况下的大局部搅扰被胜利按捺,液位数据收罗精确、不变,现场运转安稳。并且,从顶盖超声波液位丈量道理、节制进程、抗搅扰优化及平常水位节制成果四个方面,对顶盖超声波液位丈量在山公岩水电站的现实利用遏制阐发研讨,获得了一些有代价的功效,对顶盖水位的节制和水淹厂房的变乱防备具备首要意思。
征求意见函电话 0517-86998326
pg电子平台-pg电子平台