差压法测量 锅炉汽包水位的分析及应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com第51卷第2期石油化工自动化Vo1．51。NO．22015年4月AUT0MAT10NINPETR()_CHEMICALINDUSTRYApril，2015差压法测量锅炉汽包水位的分析与应用吴斌(中国石油工程建设公司华东设计分公司，北京100101)摘要：针对影响汽包水位测量的因素，分别介绍了单室平衡容器、双室平衡容器和改进型双室平衡容器在差压法测量中的应用，通过比较说明了各自的优缺点。重点讨论了改进型双室平衡容器与传统差压变送器相结合测汽包水位的方法，论述了该平衡容器的固有补偿特性，通过

2、设计合适的平衡容器结构参数，并在I)CS中建立压力补偿系统，可在一定程度上克服汽包“虚假水位”的影响，达到提高测量精度的目的，同时强调了应对平衡容器和测量管路做合理保温。关键词：汽包水位单室平衡容器双室平衡容器压力补偿系统差压法中图分类号：TH816文献标志码：B文章编号：1007—7324(2015)02—0066—03汽包水位对于炼油装置安全稳定的运行不温度的影响，其内部冷凝水的密度经常变化，进而可或缺，汽包水位过高或过低都会影响生产装置造成P的变化，带来测量误差。为解决该问题，引的正常运行。水位过高减小了蒸发的空间，

3、造成入双室平衡容器差压法。汽水分离的效果较差，使饱和蒸汽带液过多，影响下游蒸汽驱动设备(如汽轮机)的正常运行；水位过低有可能造成锅炉干烧，大面积损坏水冷壁，甚至引发汽包爆炸，造成人员伤亡和财产损失。为实现对汽包水位的有效控制，避免水位剧烈波动造成损失，一般炼厂都会采用三冲量的控制方式，但是实现精确控制的前提是能得到汽包水位的准确值[1]。因此，如何提高测量精度就具有重大意义，笔者主要就差压法在汽包水位测量图1单室平衡容器测量系统示意中的应用进行了分析。注：P——参比水柱密度；．0一汽包内饱和蒸汽密度；1差压法测汽包水位p—

4、—汽包内饱和水密度；AP——变送器测得的差压；H——汽包内饱和水水位；L基准杯口至连通器水平汽包水位的准确测量一直是炼油装置的难管中心线的距离；P——汽包压力点之一，这是因为在汽包压力偏离设计工作点时，饱和水和饱和水蒸气的密度会发生变化，从3双室平衡容器的应用分析目前的锅炉汽包水位测量中，双室平衡容器配而导致“虚假水位”的问题，给测量带来很大困差压变送器的方法占绝大部分，该种测量方案是由难l2]。在设计过程中，一般设计两套测量方案，单室平衡容器改进而来。双室平衡容器的结构有以实现冗余测量：采用浮筒或者双法兰或者导波许多种，

5、但它们的测量原理基本相同，以两种比较雷达；采用平衡容器配差压变送器。由于平衡容典型的结构为例进行介绍。器配差压变送器的方式经济实惠，且能在一定程3．1双室平衡容器度上克服“虚假水位”的问题，该方案一直应用广在实践中应用较多的平衡容器如图2所示。泛。常用的平衡容器有单室平衡容器和双室平其原理：汽包饱和蒸汽从凝汽室进入，进行热交衡容器。换，生成饱和凝结水，凝结水聚积在凝汽室内，产生2单室平衡容器的应用分析的压力传递到变送器的负压侧；倒T字形的连通单室平衡容器结构简单、易于制造和安装，适用于精确度要求不太高的锅炉汽包水位测量，典

6、型的采用单室平衡容器的测量系统如图1稿件收到日期：2014—12—19，修改稿收到日期：2015一O1—21。所示。作者简介：吴斌(1983一)，男，2008年毕业于北京化工大学控制理分析可知，在一定压力下，l0和l0都是定值，论与控制工程专业，获硕士学位，现就职于中国石油工程建设公司但由于单室平衡容器的体积很小，很容易受到环境华东设计分公司，从事自动控制设计工作，任工程师。学兔兔www.xuetutu.com第2期吴斌．差压法测量锅炉汽包水位的分析与应用器将汽包内饱和水经过平衡容器与变送器正压侧相连，为了防止凝结水由蒸汽

7、侧进入汽包，从而出现水封的问题，一般连通器口应比蒸汽取压口略低。推导计算Ap的公式如下：十一P+Hgp+(L—H)gp(1)p—p+Lgj0w1(2)Ap—Hgp+(L～H)gp一Lgp1(3)式中：lD——凝结水的密度。图3改进型双室平衡容器测量系统示意注：——水在环境温度下的密度；——基础杯口至负压侧水平引压管中心线的距离3．2．1改进型双室平衡容器的测量原理改进型平衡容器是通过饱和蒸汽不断冷凝放热的方法，使负压侧基准杯的水温等于汽包内温度，从而使基准杯内冷凝水的密度始终与汽包内饱图2普通双室平衡容器测量系统示意和水的

8、密度相等。同时，为保证水平引压管至变送式(3)中，一定工况下，P和p都是定值。但器正负压侧的垂直引压管中水的密度等于环境温度下水的密度，从而便于计算，敷设引压管的水平由于平衡容器存在散热，凝汽室内水温从上部到下部逐步降低，且不易确定温度分布，导致』0不易段时，应注意延伸足够的距离，一般要求1m以上。推导