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大量程液位计标定方法的有益探讨
摘要：液位是发电企业的一个重要测量参数，要求较高，重要测点多为冗余配置，这样一来便对各点的一致性提出了更高的要求，也就是说线型要一致。因此如何让大量程仪表具备良好的线性，使各冗余测点偏差减小成了专业技术人员面临的一个难题，本文将就此从表计的标定方法上展开有益探讨，希望能给业者带来一点提示。
关键词：液位 标定 线性 修正
内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司两台机组的除氧器及排汽装置液位，还有后来投产的供热系统加热器液位计,均采用北京科普斯特自动化仪表有限公司生产的CAP-3000系列智能产品，单台机组18台（其中除氧器3台；每台高加2台，共6台；每台低加2台，共6台；排汽装置3台）。主机部分液位计自机组投运以来一直投入运行，运行时间最长达5年之久，近两年来部分液位计已经陆续开始出现液位不准偏差大、反应迟钝、线性差等问题，给检修人员带来很大困惑，一直寻找解决的办法。

1 液位计工作原理及其特点
科普斯特液位计其实是一种电容式液位计，其工作原理是利用物位变化与其对测量探极产生的电容变化之间的关系，通过专用模式系统软件将检测的电容变化经过各种补偿计算后，输出与物位变化成正比的4-20mA模拟信号。
CAP-3000系列智能电容物位计具有以下特点：
l 两线制电流环，无极性输入；
l 符合HART通讯协议，并配有全中文环境的CAP-3000S专用手操器；
l 手操器可向物位计提供24V电源，可以在现场不具备供电条件下进行调试；
l 电流环预测量系统隔离，消除了普通电容液位计外壳（测量电极的一个电极）接地与供电之间的一个重大安全隐患；
l 分辨率高、测量线性好、测量温度漂移自动补偿；
l 0.5S的测量周期；
l 可输出3.5mA或22mA的故障报警电流以保证正常电流输出的可靠性；
l 四组SPST(NO)固态继电器（仅CAP-30XX-R系列，X为任意型号)，报警模式和延时可独立编程；
l 变送器所有电路整体浇封，测量更加准确、可靠。
2 液位计存在问题
目前呼伦贝尔电厂使用的是北京科普斯特电容式液位计，该类型液位计近年来线型变得很差，使用中三个冗余测点经常出现偏差，最大可达150mm，这样状况让运行人员无法判断哪个是真，哪个是假，给运行操作带来极大障碍。
本专利申请发明的新液位计标定方法，能够有效克服液位计线性变差的问题。
3 常规仪表标定方法
呼伦贝尔发电有限公司采用的是科普斯特自动化仪表有限公司CAP-3000系列智能产品中的CAP-3011、CAP-3022、CAP-3031三种型号产品（其中排汽装置采用CAP-3011；低加CAP-3022；除氧器CAP-3022；高加CAP-3031）。
1) CAP-3011 基本型智能电容物位测控系统；
2) CAP-3022 物（液）相单段补偿型智能电容物位测控系统；
3) CAP-3031 用于锅炉汽包、高加等全工况连续测量的智能锅炉汽包液位计。
本专利重点说明CAP-3011 基本型智能电容物位测控系统的标定方法
CAP-3011系统标定
将仪表正确安装、接线并供电（若尚未接线供电可通过手操器向其供电），连接手操器，稍后手操器主页面上方应显示“CAP-3011”字样。
操作物位，使得物位处于相对低位处（如满量程的20%以下处），记录此时的物位实际值Hl（注意：该值为实际物位值，而不是手操器的显示值），进入“电容测量值”菜单，按自动标定1键，此时系统应提示“1#低值电容标定完成”字样。
操作物位，使得物位处于相对高位处（如满量程的70%以上处），记录此时的物位实际值Hh（注意：该值为实际物位值，而不是手操器的显示值），进入“电容测量值”菜单，按自动标定2键，此时系统应提示“1#高值电容标定完成”字样。
进入“探极标定”菜单，输入刚才记录的Hl和Hh。
设置适当的满量程和变送器输出参数。
探极标定：
在CAP-3011系统中，“探极标定”菜单直接进入数据标定。
Cl: 低位电容（物位处于任一低位点时的电容测量值）；
Ch：高位电容（物位处于任一高位点时的电容测量值）；
Hl: 低点标定时的实际物位；
Hh: 高点标定时的实际物位。
4 新标定方法及优点
本专利的重点在于低，高位标定点的选择，常规厂家说明书要求取满量程的20%以下和满量程的70%以上，但由于现场使用仪表量程跨度较大，达到2700mm或2800mm，如此标定往往会造成20%到70%这段的线性变得很差，更严重的是现场实际常常标的是零点和满度，所以情况会变得更糟糕，新方法在选点上更加灵活变通，在常用运行工况段选点，比如2700mm量程的仪表，可以选低点为2000mm，高点2500mm，这样2000到2500段线性就会变得很好，满足运行要求，而不是过分强调2000以下上水阶段的准确程度，这样的选点更加灵活还可以在运行期间进行标定，而不像原来要放空或注满水才能进行标定。
5 实施方式举例
呼伦贝尔发电有限公司排汽装置液位计采用北京科普斯特电容式液位计，设计3个液位计冗余监测，按照新的标定方法在运行中选取了1900mm作为低位标定点，选取了2200mm作为高位标定点，然后在“探极标定”中写入Cl: 低位电容（物位处于任一低位点时的电容测量值）；Ch：高位电容（物位处于任一高位点时的电容测量值）；Hl: 低点标定时的实际物位；Hh: 高点标定时的实际物位。
标定前后曲线对比如下：

图1标定前液位曲线图
标定前线性很差，可以看出液位1与液位3已经出现交叉情况，说明液位忽高忽低，无法判断什么时候准，什么时候不准。

图2标定后液位曲线图
标定后3条曲线非常一致不交叉，小得测量差可通过修正加以消除。
6 结语
新标定方法主要的优点及突出性效果是：一改传统零点、满度的典型两点标定方法，而是根据实际运行工况选取最适合的两点进行标定，避免了量程跨度大，中间部分线性不能完全一致的弊病，另外在运行情况下也可进行标定，而不像常规零点、满度的典型两点标定方法要在停机的情况下进行。常用液位段选取两点进行标定以后液位线性变得十分一致，取得了基本无偏差的突出性效果。
参考文献