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磁翻板液位计显示异常分析

2018-09-25 13:18:45  

[摘 要] 文章针对某300MW 汽轮发电机组密封油真空油箱磁翻板液位计显示始终在某一固定位置,不随油箱实际油位发生变化这一异常现象,对磁翻板液位计、浮子及相关部件进行检查,确定异常原因为磁性液位开关磁性过大所致,并提出解决办法。

1 磁翻板液位计异常简介

某电厂300 MW 汽轮发电机组为北重汽轮电机有限责任公司生产,发电机密封油系统采用单环流,密封油从真空油箱经油泵升压后送至密封瓦,回油回至压力油箱,压力油箱的密封油至油氢分离箱通过分离氢气后,回至主润滑油箱,真空油箱的液位通过补油阀控制,油位低时润滑油补油。

密封油真空油箱液位显示采用磁翻板液位计,设置2个微动开关(干簧管液位开关)作为液位高低报警。微动开关一个磁铁安装在一个干簧片上,浮子与磁铁相互作用,磁铁微微转动带动簧片的动作,从而使液位开关的触点断开(或闭合),实现开关状态的 转 变。油位正常时磁翻板显示油位为 950mm。图1为密封油真空油箱液位显示。

2011年4月15日机组启动之前检查,发现密封油真空油箱磁翻板600mm 上磁翻板断断续续显示,950mm 液位磁翻板有显示。怀疑翻板失磁,用磁铁沿着磁翻板刷一遍,翻板均能很好地翻过来;拿掉磁铁,翻板又回到600mm 位置处。确认真空油箱油位在950mm 处后,未做进一步处理,运行人员加强监视。

4月18日密封油真空油箱磁翻板600mm 上液位完全无显示,拆开液位计上部,用铁丝触探浮子,发现浮子停在600mm 处,600mm 以下动作灵活,磁翻板筒内壁光滑,无杂物。由于液位计无手动门,无法隔离,决定将油箱的油排净后再处理。

image.png

图1 真空油箱磁翻板液位计

4月18日21:40,排净真空油箱的油,拆下液位计,更换新的浮子,并且将液位计浮筒内壁清理。处理完后,恢复液位计,开补油门,向真空油箱补油,浮子随着真空油箱油位上升,磁翻板也随浮子上升翻转。当液位超过600mm 后,浮子不再随液位的上升而上升,磁翻板也停止翻转,后将液位补至1 000mm,磁翻板仍然显示600mm。后将液位计顶部螺丝拧掉,用铁丝将浮子钩住拉至1 000mm 处,液位计显示1 000mm。

4月18日24:00,真空油箱油位低信号发出,密封油真空泵磁翻板无液位显示,检查确认浮子已在液位筒底部。此时真空油箱实际油位950mm。

2 异常原因确定

一般情况下,液位升降,翻板无变化,原因可能是浮子漏、浮子损坏、浮子失磁、浮筒内有异物造成浮子卡死无法升降、或者磁翻板失磁。通常可以采用清理浮筒、更换浮子、或者更换磁翻柱来解决。在本机组,经检查:浮子完好无损、无泄漏、浮子有磁性,否则600mm 以下液位翻板也不会正常显示;浮筒内无异物浮子未被卡死、磁翻柱未失磁。但更换浮子和磁翻柱后仍旧异常,反反复复用类似方法处理几次,均无效果。

鉴于600mm 处正好是液位低开关位置所在处,尝试将液位低开关拆除,发现浮子缓慢上升,翻板显示液位缓慢上升,最后显示和实际液位一致。后将液位低开关装上,将浮子压至液位低开关位置以下,结果浮子上升至液位低开关处后,就不再上升。将浮子升至液位高开关处试验,也是如此。因此,确定了异常原因:是液位开关吸住了浮子,使浮子无法再上升。

3 解决办法及建议

磁性浮子在浮筒内受力情况见图2。

image.png

图2 浮子受力

F浮=f+G(1)

G=ρ浮 *V浮 *g(2)

F浮=ρ油 *V浮 *g(3)

f=μ*F引(4)

式中:F浮 ———浮子在液位筒内受到的浮力,N;

ρ油———真空油箱密封油密度,kg/m3;

ρ油———浮筒内浮子的平均密度,kg/m3;

V浮———浮子浸入油中部分体积,m3;

g———重力加速度,m/s2;

G———浮子自身重力,N;

F引———磁性开关对浮子的吸力,N;

μ———浮子与浮筒的静摩擦系数。

由浮子的受力情况可以看出,若浮子在液位开关处不被吸住能随液位上升,要么增大浮力,要么减小重力或减小浮子与液位开关之间的磁引力。如果增大浮力,浮子体积必然增加,浮子重力也会增加,但浮子在浮筒内,体积增加的余量不大。减小重力可能会使浮子的重心上移,浮子容易发生侧转,与浮筒发生碰磨;浮子重心上移后,可能导致浮子磁钢中心与浮筒液面不一致,磁翻板液位显示出现偏差。

而减小磁性开关和浮子之间的磁引力,有4种方案:

(1)降低浮子的磁性,但会导致翻板转动缓慢、滞后或无法动作。因为磁翻板翻转就是靠浮子的磁引力带动的,降低浮子磁性,也就降低了磁引力,容易引起翻板动作异常。

(2)降低微动开关的磁性。浮子与微动开关的磁引力也减小,浮子在上升或下降的过程中,浮子带动微动开关的作用力变小,磁翻板的工作不会受到影响。

(3)增大浮子和微动开关的距离,因为磁引力是随磁性物质的距离的减小而增大,增大距离也会减小浮子对微动开关的磁引力。具体可以在浮筒的微动开关处加装铁片,加厚一定程度后再加装微动开关,使浮子的磁引力刚好可以带动浮子而这个引力又不太大。

(4)增加微动开关的转动角度,微动开关在浮子磁力的作用下,可以转动一定角度,但由于微动开关受到限位柱的限制,实际转动角度很小。增大转动角度后,微动开关磁柱随浮子上升转动,转到限位柱处,若此时浮子和微动开关磁柱的作用力很小,那么浮子也不会受到微动开关很大的作用力。

比较上述4种方法,第3种方法简单易行,可在现场实现。建议采用第3种方案。

4 结论

磁翻板液位计和微动开关组合使用时,最好使用成套产品,这样可以保证出厂前经过严格测试,确保翻板动作正常、磁性开关动作正常、磁翻板和微动开关也不会相互影响。若磁翻板液位计和微动开关分开购买再组合使用,可能会出现磁翻板液位显示异常或开关动作异常的情况。

磁性微动开关与浮子配合使用,当它处于浮子的磁力线范围内时,便会有动作。磁性微动开关与翻板单独购买使用时,微动开关与浮子的距离是关键,安装后要进行测试,确定最佳距离。微动开关的磁性不能过大,否则微动开关的磁引力会吸住浮子,而且还会干扰磁翻板。

作者:许涛 , 李阳海 , 周波 , 王树深

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