汽包水位测量问题

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1、差压式水位表是利用比较水柱高度差值的原理来测量汽包水位的，测量时将汽包水位对应的水柱产生的压强作为参比的平衡容器中保持不变水位对应的水柱产生的压强进行比较，比较的基准点是水位表水侧取样孔的中心线，由于参比水柱的高度是保持不变的，测得的压差就可以直接反映出汽包中的水位。参比水柱的高度就是平衡容器内的水平面到水位表水侧取样孔的中心线。在平衡容器安装完以后，参比水柱的高度就是一个定值，而用来测量差压的差压变送器的量程也应等于参比水柱的高度。平衡容器一般采用单室型，是一个球型容器，容器侧面水平引出一个管口接到汽包上的汽侧取样管，容器底部直接引出一个管口接到

2、差压变送器的负压侧，进入容器的饱和蒸汽不断凝结成水，多余的凝结水沿取样管流回汽包。因此在汽侧取样管在安装时应保持1：50的斜率向汽包侧倾斜。为了避免汽包水位变化时，平衡容器内的水位变化，容器内的水面积原则上越大越好，对于现代化的差压变送器，由于测量元件膜片的位移很小不会引起容器内的水量较大变化，因此在一般情况下，平衡容器内的水面面积在100cm2以内就已经能完全保证汽包水位测量的准确性。ΔP×103=H·ρa－（A－h）·ρs－[H－（A－h）]·ρw=H（ρa－ρw）＋（A－h）(ρw－ρs)（1）式中H—汽水侧取样孔的距离，mmA—汽侧取样孔与

3、汽包正常水位的距离，mmh—汽包水位偏差正常水位的值，mmΔP—对应汽包水位的差压值，mmH2Oρs—饱和蒸汽的密度，kg/m3ρw—饱和水的密度，kg/m3ρa—参比水柱在平均水温时的密度，kg/m3上式中，H和A都是常数；ρs和ρw是汽压的函数，在特定汽压下均为定值；ρa除了受汽压影响外，还和平衡容器的散热条件与环境温度有关，当汽压和环境温度不变时，其值也为定值，这时，差压只是汽包水位的函数。3饱和蒸汽进入平衡容器后不断凝结成水，多余的水通过取样管流回汽包。容器内表层的水温必然接近饱和温度，平衡容器及其下部管道由于受环境的冷却，因此随着高度的下

4、降，参比水柱的温度会很快下降到接近环境温度。参比水柱的平均温度会高于环境温度，但远低于饱和温度。至于参比水柱的平均温度的确定方法和如何对汽包水位的测量进行自动修正，还需要进行必要的试验和计算工作。目前已知国外厂商使用差压水位表测量汽包水位时，对参比水柱的平均温度是按常数考虑的，一般使用的常数为50或60℃。由于汽水压力都是随压力改变的，因此在锅炉启动过程中或变压运行过程中，同一汽包水位所产生的压差是不同的，现以引进型强制循环汽包锅炉为例进行分析：已知汽包内径1778mm，正常水位（NWL）在中心线下229mm，水位表汽侧取样孔在汽包中心线以上508

5、mm，水位表水侧取样孔在汽包中心以下762mm，因此H=508+762=1270mm，A=508+229mm=737mm，取Ta=50℃可以算出下表：不同压力下的差压值mmH2O汽包压力水位mm010MPa19MPa+400337599730+2005377268040737853878-200937979952-400113711061026从表中数据可以看出，随着压力的升高，同样汽包水位变化对应的差压变化减小，汽包水位变化±400mm，在0压力的时候差压变化为800mm水柱，而当压力上升到19Mpa时，差压变化仅为396mm，而且水位越低，差压

6、受压力影响减小，这一问题给差压水位表带来很大误差，因为这一误差只来源于压力的变化，而且是有规律变化，所以在差压水位表的测量回路里引入压力修正就可以将上述误差完全修正。压力修正的原理如下：根据式（1）A－h=[ΔP×103－H（ρa－ρw）]/(ρw－ρs)={[ΔP－H（ρa－ρw）/103]×103}/(ρw－ρ)令F1（X）=（ρa－ρw）/103F2（X）=103/（ρw－ρs）代入（2）得：A－h=[ΔP－H·FX1]·FX2h=A－[ΔP－H·FX1]·FX2（3）根据式（3）采用下面的修正回路就可以将汽包水位测量受压力影响造成的误差修正

7、。3修正回路中的两个函数发生器FX1和FX2的参数可按下表设置汽压Mpa（表）F1（X）=（ρa－ρw）/103F2（X）=103/（ρw－ρs）00.029631.0440432.90.166821.2389135.90.232041.3746368.90.286371.52347511.90.337861.70988314.90.391011.97424817.90.451372.431079计算过程中所用数据引子GB2624-81“流量测量节流装置的设计安装和使用”计算时参比水柱平均温度取50℃，如果参比水柱平均温度为其他值，则表中FX1的数

8、据应该重新计算。由于差压变送器的精度已经达到0.1级，而变送器和测量回路的可用率也已经超过了99.9%，因此差压水位表的测