料位計在火電廠廣泛應用，對系統正常運行起到極為重要的作用。例如，鍋爐系統原煤斗、電除塵灰斗、灰庫、渣倉，脫硫系統石灰倉等固體料位測量；脫硫系統吸收塔、石灰漿液箱、除灰系統灰水混合池等固液混合物測量；汽水系統高、低加熱器、汽包水位測量；水處理系統酸堿罐、脫硝系統尿素罐、尿素攪拌池等腐蝕性液體液位測量。由于料位失真導致設備停運、系統停運、機組減負荷等情況時有發生，嚴重危及電廠安全運行。

 

        針對這一難題，本文分析了被測介質物理特性，各種料位計測量原理，提出了針對不同介質，采用不同料位計，并將設備改型前后使用效果對比，解決了困擾多年的難題，為安全生產提供保證，為設備維護減輕工作量。

 

1 被測介質特性分析

        電廠中各種被測介質物理特性差異較大。按介質形態分為固體、液體和固液混合體。固體介質有原煤、灰渣等；液體介質有水、酸堿、尿素溶液等；固液混合體介質有石灰漿等。固體介質又可細分為粉狀的，如灰；和顆粒狀的，如原煤和渣。液體介質按腐蝕性分為無腐蝕性和腐蝕性。如水和油無腐蝕性，酸、堿和尿素有腐蝕性。根據被測介質溫度分為常溫和高溫。介質特性對料位計選擇有至關重要的作用，應保證料位計在適合介質和環境下穩定工作。

 

2 料位計特性分類

        料位計按與被測介質接觸與否分為接觸式和非接觸式。接觸式如音叉料位計，非接觸式如無源核輻射料位計。料位計按輸出信號分為模擬量測量和開關量測量。電容料（液） 位計是模擬量料位計，干簧管液位計是開關量料位計。料位計按測量方式分為直接測量和間接測量。雷達和超聲波料位計是直接測量，壓力變送器屬于間接測量。料位計按時代分為傳統與新式。重錘式料位計、差壓變送器，屬傳統測量方式；射頻導納近些年才出現，屬新式測量方式。

 

3 料位計測量原理

3.1 電容料位計

        電容料位計采用分段阻容傳感器，結合射頻鎖相測量技術和等電位技術，對介質進行分段逐層掃描，實現對煤粉倉、原煤倉、灰庫等粉灰及顆粒狀物料的連續監測。

 

        電容料位計具有：自動校準，免調試、免維護、測量精度高；采用智能化判斷和等電位技術消除掛料、飛灰等干擾；全量程無誤差積累；誤差可消除在段內，不會疊加；采用射頻鎖相技術，增加信號穩定性和可靠性。

 

3.2 音叉料位計

        音叉料位計利用聲波在空氣中按其固有頻率振動，當音叉觸及介質時，頻率減小，由此判斷出料位高低。它的優點是：原理簡單，故障率低。缺點：容易掛灰，造成料位誤判；對被測物質濕度要求高，不能對料位連續測量。

 

3.3 超聲波和雷達料位計

        由探頭發出超聲波或電磁波脈沖，遇到被測介質表面被反射回來，探頭接收回波，轉換成電信號。從發射到接收回波所需時間間隔與探頭到被測介質表面距離成正比。

 

        這類料位計要求粉塵或水蒸汽少、介質表面平整。優點是不需要接觸待測量物料，不存在物料對探頭的機械磨損和化學腐蝕。

 

3.4 射頻導納料位計

        射頻導納料位計由傳感器和控制儀表組成，利用高頻技術，通過探頭發射小功率射頻信號，將物位變化轉化為脈沖信號，采用射頻檢測技術將變化檢測出來，并轉換為料位，實現料位連續測量。

 

        射頻導納料位計采用射頻檢測技術和微機處理技術，解決了傳統料位計溫漂大，標定難、怕粘附的難題，具有：無漂移、不粘附、易標定、無需維護、使用可靠、應用廣泛等特點。

 

3.5 無源核輻射料位計

        不像傳統核子料位計需要人工放射源，無源核輻射料位計充分利用自然環境中廣泛存在的微量天然放射性核素。當物料位置發生變化，物料數量的多少、與探測器距離的遠近發生變化時，探測器測量到的物料自身的γ射線是不同的；由于物料的屏蔽作用，當物料位置發生變化時，穿過容器的γ射線強度也會發生變化。采用了隨機小信號識別技術和專用的信號處理程序，有效地將物位信號從噪聲中提取了出來，來判斷物料的位置。

 

無源核輻射料位計的優點是不需要接觸待測量物料，不存在物料對探頭的機械磨損和化學腐蝕，不需要在本體上開孔、打洞、切割等破壞性操作，不受溫度、水氣、粉塵等影響。

4 常見故障分析和選型

        以上料位計中，音叉料位計為非連續測量型，其他為連續測量型。根據音叉料位計的特點，它適合測量精度不高，濕度不大，顆粒狀的物料，如渣斗料位。應用于半干法脫硫硫化底倉料位、灰庫料位、脫硫石灰倉料位、電除塵灰斗料位時，由于物料特性，經常出現音叉掛灰或粘結的現象，導致料位信號誤發。無源核輻射料位計不需要接觸待測量物料，不需要在本體上做破壞性操作，維護量低，可應用在電除塵灰斗料位和渣斗料位測量中。由于電除塵灰斗中的灰，經電除塵電場排出，灰帶有一定電荷，對以測量電容為工作原理的電容料位計產生干擾，容易出現測量值突變的現象，故不適和測量電除塵灰斗料位。超聲波料位計和雷達料位計對環境要求較高，如粉塵、霧氣等，灰庫進灰、石灰倉進料的過程中，產生大量粉塵，使料位計誤判為滿倉。射頻導納料位計因其優點，廣泛應用于各種物料的測量。

 

5 應用效果

        改造前，音叉料位計廣泛應用于半干法脫硫硫化底倉、灰庫、脫硫石灰倉、電除塵灰斗、渣斗料位的測量。改造后，電除塵灰斗使用無源核輻射料位計，灰庫使用射頻導納料位計。使用兩年來，徹底解決了料位測量難題，料位測量準確，設備維護方便。