鍋爐汽包水位測(cè)量系統(tǒng)

1、 s w s aw a a a w w 由公式（2）可知；水位測(cè)量偏差與水位計(jì)管內(nèi)水柱溫度、汽 包工作壓力以及汽包內(nèi)的實(shí)際水位等多種因素有關(guān)。 由于水位計(jì)管內(nèi)的水柱溫度總是低于汽包內(nèi)飽和水的溫度， 水位計(jì)中的顯示值總是低于汽包內(nèi)實(shí)際水位高度。而且受汽包內(nèi)的 壓力、水位、壓力變化速率以及水位計(jì)環(huán)境條件等諸多因素影響， 水位計(jì)顯示值和汽包內(nèi)實(shí)際水位間不是一個(gè)確定的、一一對(duì)應(yīng)的關(guān) 系。因此，即使我們按額定工況將水位計(jì)下移而使汽包正常水位時(shí)， 水位計(jì)恰好在零水位附近，但是當(dāng)工況變化時(shí)，仍將產(chǎn)生不可忽略 的偏差。 曾經(jīng)在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，鍋爐運(yùn)行時(shí)要求不管在什么情況下， 都要求以上述聯(lián)通管式水位計(jì)作為基準(zhǔn)儀

2、表，實(shí)際上是一個(gè)很大的 誤區(qū)。 wass a w s 根據(jù)公式（3）可以看出,汽包水位與差壓之間不是一個(gè)單變量函數(shù)關(guān)系， 更不是一個(gè)線性函數(shù)關(guān)系；飽和水密度和飽和蒸汽密度的變化將影響測(cè)量結(jié) 果，而飽和水密度和飽和蒸汽密度與汽包壓力也是函數(shù)關(guān)系。因此，汽包壓 力的變化將影響差壓水位計(jì)的測(cè)量結(jié)果。此外，參比水柱溫度變化同樣也會(huì) 影響差壓水位計(jì)的測(cè)量，參比水柱中水的平均密度通常是按50時(shí)水的密度 來(lái)計(jì)算的，而實(shí)際的具有很大的不確定性與50時(shí)水的密度相差很大是造成 測(cè)量誤差的主要原因之一，而將汽包內(nèi)水視為飽和水（多數(shù)汽包內(nèi)水為欠飽 和水）也是造成測(cè)量誤差的主要原因之一。 為了減小誤差，需對(duì)差壓式水位計(jì)

3、測(cè)量的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，由變送器測(cè)得 的差壓信號(hào)，進(jìn)入DCS系統(tǒng)，通過(guò)汽包壓力補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)以上公式進(jìn)行補(bǔ)償 計(jì)算，汽包水位經(jīng)汽包壓力校正后，測(cè)量精確度已得到提高。由于補(bǔ)償時(shí)假 定正壓側(cè)參比水住溫度恒定為50，而實(shí)際上由于上部受飽和蒸汽凝結(jié)水的 加熱，參比水柱溫度總是高于室溫。汽包壓力愈高，飽和蒸汽凝結(jié)水溫度愈 高，參比水柱平均溫度也愈高。為了消除汽包壓力對(duì)參比水柱溫度的影響， 一般可將平衡容器后參比水柱引出管先水平延長(zhǎng)一段后再垂直向下接至差壓 變送器，這樣參比水柱溫度就不再受汽包壓力影響了。有的平衡容器上在參 比水柱上裝有溫度測(cè)量裝置，可在DCS中對(duì)參比水柱中水的平均密度進(jìn)行補(bǔ) 償，進(jìn)一步提高了汽

4、包水位的測(cè)量精確度。 2. 鍋爐汽包水位控制和保護(hù)應(yīng)分別設(shè)置獨(dú)立的控制器。在控制室，除借助 DCS監(jiān)視汽包水位外，至少還應(yīng)設(shè)置一個(gè)獨(dú)立于DCS及其電源的汽包水位 后備顯示儀表(或裝置)。 3. 鍋爐汽包水位控制應(yīng)分別取自3個(gè)獨(dú)立的差壓變送器進(jìn)行邏輯判斷后的 信號(hào)。3個(gè)獨(dú)立的差壓變送器信號(hào)應(yīng)分別通過(guò)3個(gè)獨(dú)立的輸入/輸出(I/O)模件 或3條獨(dú)立的現(xiàn)場(chǎng)總線，引入分散控制系統(tǒng)(DCS)的冗余控制器。 4. 鍋爐汽包水位保護(hù)應(yīng)分別取自3個(gè)獨(dú)立的電極式測(cè)量裝置或差壓式水位 測(cè)量裝置(當(dāng)采用6套配置時(shí))進(jìn)行邏輯判斷后的信號(hào)。當(dāng)鍋爐只配置2個(gè)電 極式測(cè)量裝置時(shí)，汽包水位保護(hù)應(yīng)取自2個(gè)獨(dú)立的電極式測(cè)量裝置以及

5、差壓 式水位測(cè)量裝置進(jìn)行邏輯判斷后的信號(hào)。3個(gè)獨(dú)立的測(cè)量裝置輸出的信號(hào)應(yīng) 分別通過(guò)3個(gè)獨(dú)立的I/O模件引入DCS的冗余控制器。 5. 每個(gè)汽包水位信號(hào)補(bǔ)償用的汽包壓力變送器應(yīng)分別獨(dú)立配置。 6. 水位測(cè)量的差壓變送器信號(hào)間、電極式測(cè)量裝置信號(hào)間，以及差壓變送 器和電極式測(cè)量裝置的信號(hào)間應(yīng)在DCS中設(shè)置偏差報(bào)警。 7. 對(duì)于進(jìn)入DCS的汽包水位測(cè)量信號(hào)應(yīng)設(shè)置包括量程范圍、變化速率等壞 信號(hào)檢查手段。 8. 本標(biāo)準(zhǔn)要求配置的電極式水位測(cè)量裝置應(yīng)是經(jīng)實(shí)踐證明安全可靠，能消 除汽包壓力影響，全程測(cè)量水位精確度高，能確保從鍋爐點(diǎn)火起就能投入 保護(hù)的產(chǎn)品，不允許將達(dá)不到上述要求或沒(méi)有成功應(yīng)用業(yè)績(jī)的不成熟產(chǎn)

6、品 在鍋爐上應(yīng)用。 汽包水位測(cè)量系統(tǒng)的其它產(chǎn)品和技術(shù)也應(yīng)是先進(jìn)的、且有成功應(yīng)用業(yè) 績(jī)和成熟的。 (2) 取樣孔位置 取樣孔位置應(yīng)盡量避開汽包內(nèi)水、汽工況不穩(wěn)定區(qū)(如安全閥排氣 口、汽包進(jìn)水口、下降管口、汽水分離器水槽處等)，若不能避開時(shí)，應(yīng) 在汽包內(nèi)取樣口處加裝穩(wěn)流裝置。應(yīng)優(yōu)先選用汽、水流穩(wěn)定的汽包端頭的 測(cè)孔或?qū)⑷涌趶钠鼉?nèi)部引至汽包端頭。 實(shí)踐證明，汽包端頭取樣不僅取樣穩(wěn)定，而且停爐后用汽包壁留下 的水跡線核對(duì)也說(shuō)明與水位計(jì)零位差很小。當(dāng)汽包水位測(cè)量取樣孔取自汽 包中部時(shí)，汽包內(nèi)部裝置對(duì)水位測(cè)量影響是很大的。 電極式水位測(cè)量裝置的取樣孔還應(yīng)避開爐內(nèi)加藥影響較大的區(qū)域, 汽包水位過(guò)時(shí)， 應(yīng)

7、停止加藥，以防止加藥到蒸汽中,污染電極造成儀表誤 顯示，導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作。作為鍋爐運(yùn)行中監(jiān)視、控制和保護(hù)的水位測(cè)量裝 置的汽側(cè)取樣點(diǎn)不應(yīng)在汽包蒸汽導(dǎo)汽管上設(shè)置。以免汽包內(nèi)部和導(dǎo)汽管取 樣點(diǎn)間的差壓造成汽包水位測(cè)量的誤差。 (3) 取樣孔高度 汽包水位計(jì)的取樣管孔高度,汽側(cè)應(yīng)高于鍋爐汽包水位停爐保護(hù)動(dòng)作 值，水側(cè)應(yīng)低于鍋 爐汽包水位停爐保護(hù)動(dòng)作值，并有足夠的裕量。 (4) 冗余水位計(jì)取樣裝置安裝 三取二或三取中的三個(gè)汽包水位測(cè)量裝置的取樣孔不應(yīng)設(shè)置在汽包 的同一端頭。同一端頭的任何兩個(gè)取樣口間應(yīng)保持 400mm 以上距離。 2. 測(cè)量管路安裝 汽包水位取樣管和儀表管路的材質(zhì)和規(guī)格的選用、敷設(shè)路線的

8、選擇、安裝方法 以及管路的嚴(yán)密性等直接影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，安裝不當(dāng)極易引發(fā)測(cè)量附加誤差，而 這一誤差隨機(jī)性大，難以發(fā)覺(jué)和消除，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)汽包水位保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。 (1) 管路的材質(zhì)、規(guī)格和長(zhǎng)度 1) 差壓式汽包水位計(jì)一次門(或平衡容器)后的取樣管的標(biāo)稱內(nèi)徑不應(yīng)小于 10mm； 一次門(或平衡容器)前的取樣管的標(biāo)稱內(nèi)徑不應(yīng)小于 20mm；聯(lián)通管式汽包水位計(jì) 的汽、水取樣管的標(biāo)稱內(nèi)徑不應(yīng)小于 20mm；排水管的標(biāo)稱內(nèi)徑不應(yīng)小于 10mm。 2) 汽包水位測(cè)量管路推薦按下列要求選擇： 當(dāng)被測(cè)介質(zhì)參數(shù)4.012.5Mpa，t=249326時(shí)，一次門前的取樣管用 28*4 20G 的鍋爐鋼管，一次門后

9、取樣管和排水管采用14*2 20G 的鍋爐鋼管。 當(dāng)被測(cè)介質(zhì)參數(shù)15.020.0MPa t=340364時(shí)，一次門前的取樣管用28*4 20G 的鍋爐鋼管，一次門后取樣管和排水管采用16*3 20G 的鍋爐鋼管。 3) 管路應(yīng)盡量以最短的路徑進(jìn)行敷設(shè)，以減少測(cè)量的時(shí)滯，提高靈敏度。但管路 又不應(yīng)太短，以使管路內(nèi)有足夠的凝結(jié)水，使接觸表計(jì)的水溫為室溫。 (2) 管路敷設(shè)環(huán)境 1) 管路應(yīng)避免敷設(shè)在易受機(jī)械損傷、潮濕、腐蝕或有震動(dòng)的場(chǎng)所。管路應(yīng)敷 設(shè)在便于維護(hù)的地方。 2) 管路應(yīng)敷設(shè)在環(huán)境溫度為 550的范圍內(nèi)，否則應(yīng)有防凍或隔熱措施。水 位管不應(yīng)靠近熱表面，其正、負(fù)壓管的環(huán)境溫度應(yīng)一致。因?yàn)樗?/p>

10、位測(cè)量差壓較小， 如果測(cè)量管路靠近熱表面，或兩根差壓管受環(huán)境溫度影響不一致，會(huì)引起正、負(fù)壓 管內(nèi)水柱有溫度差，使密度不一樣而產(chǎn)生測(cè)量誤差。特別是其中一根管離介質(zhì)流動(dòng) 的熱管路過(guò)近時(shí)，將使正、負(fù)壓測(cè)量管內(nèi)介質(zhì)密度所引起的差壓值大于測(cè)量的差壓 值，而無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。 3) 管路敷設(shè)時(shí)，應(yīng)考慮主設(shè)備的熱膨脹，特別是大容量機(jī)組的鍋爐，如超高 壓參數(shù)鍋爐向下膨脹最大達(dá) 200mm；超臨界壓力參數(shù)的鍋爐，向下膨脹最大達(dá) 380mm 左右，向左、右膨脹最大達(dá) 120 mm 左右。如不注意這個(gè)問(wèn)題，當(dāng)主設(shè) 備膨脹后，將使一些敷設(shè)好的儀表管路受到一定的拉力，甚至使管子斷裂。因 此，管路應(yīng)盡量避免敷設(shè)在膨脹體上。如

11、必須在膨脹體上裝設(shè)取源裝置時(shí)，其 引出管需加補(bǔ)償裝置，如彎頭等。 4) 管路敷設(shè)路線應(yīng)選擇在不影響主體設(shè)備檢修的地點(diǎn)。 5) 管路不應(yīng)直接敷設(shè)在地面上。如必須敷設(shè)時(shí)，應(yīng)設(shè)有專門溝道。管路如需 穿過(guò)地板或磚墻，應(yīng)提前在土建施工時(shí)預(yù)留孔洞，敷設(shè)管路時(shí)還應(yīng)穿用保護(hù)管 或保護(hù)罩。 (3) 管路敷設(shè)坡度、彎曲 1) 差壓式水位計(jì)單室平衡容器正壓管從側(cè)面引出后應(yīng)水平(應(yīng)向下傾斜不小 于 1:100) 延伸不少于一米。 2) 管路敷設(shè)應(yīng)整齊、美觀、牢固，盡量減少?gòu)澢徒徊妫辉试S有急彎和復(fù) 雜的彎。成排敷設(shè)的管路，其彎頭弧度應(yīng)一致。 3) 汽包內(nèi)的取樣器及管路，應(yīng)視為取樣管，同樣應(yīng)保證上述要求，整個(gè)管路 絕

12、不允許出現(xiàn)垂直凸凹的彎曲，防止發(fā)生汽塞或水塞，影響汽包水位計(jì)正常 運(yùn)行。當(dāng)不能避開其它管路或設(shè)備時(shí)，可以水平彎曲。 4) 管路水平敷設(shè)時(shí)，應(yīng)保持坡度大于 1:100。其傾斜方向應(yīng)能保證測(cè)量管內(nèi) 不存有影響測(cè)量的氣體或凝結(jié)水。 對(duì)于差壓式水位計(jì)，一次門前的汽側(cè)取樣管應(yīng)使取樣孔側(cè)低，水側(cè)取樣管應(yīng) 使取樣孔側(cè)高。 對(duì)于聯(lián)通管式水位計(jì)，汽側(cè)取樣管應(yīng)使取樣孔側(cè)高，水側(cè)取樣管應(yīng)使取樣孔 側(cè)低。 (4) 管路的排列和組合 1) 引到差壓變送器的兩根管道應(yīng)平行敷設(shè)共同保溫，并根據(jù)需要采取防凍措施， 但任何情況下，伴熱措施不應(yīng)引起正負(fù)壓側(cè)取樣管介質(zhì)產(chǎn)生溫差。三取二或三取 中的三個(gè)汽包水位測(cè)量裝置的儀表管間應(yīng)保持

13、一定距離，且不應(yīng)將它們保溫在一 起。 2) 差壓式水位計(jì)的取樣管不應(yīng)與電極式汽包水位測(cè)量裝置和無(wú)盲區(qū)低偏差雙色 水位計(jì)的排水管以及化學(xué)取樣管緊挨并排布置。 (5) 管路的檢查和試驗(yàn) 1) 管路安裝前應(yīng)對(duì)其外觀進(jìn)行檢查，管路外表應(yīng)無(wú)裂紋、傷痕和嚴(yán)重銹蝕等缺 陷；檢查管路的平直度，不直的管路 應(yīng)調(diào)直；管件應(yīng)無(wú)機(jī)械損傷及制造缺陷。 1) 管路安裝前應(yīng)對(duì)其外觀進(jìn)行檢查，管路外表應(yīng)無(wú)裂紋、傷痕和嚴(yán)重銹蝕等缺陷； 檢查管路的平直度，不直的管路 應(yīng)調(diào)直；管件應(yīng)無(wú)機(jī)械損傷及制造缺陷。 2) 管路安裝前應(yīng)對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行清洗，清洗可用蒸汽吹洗，或用干凈布浸以煤油 （用汽油）用鋼絲帶著，穿過(guò)管路 來(lái)回拉擦，除凈管內(nèi)積

14、垢。管件內(nèi)部有油垢時(shí) 應(yīng)使用煤油（或汽油）浸洗。 3) 管路敷設(shè)完畢，應(yīng)用水或空氣進(jìn)行沖洗，并應(yīng)無(wú)漏焊、堵塞和錯(cuò)焊等現(xiàn)象。 4) 管路應(yīng)嚴(yán)密無(wú)泄漏。取樣閥門及其前面的取樣裝置應(yīng)參加主設(shè)備的嚴(yán)密性試 驗(yàn)；取樣閥門后管路視安裝進(jìn)度而定，最好也能隨主設(shè)備做嚴(yán)密性試驗(yàn)。 5) 管路嚴(yán)密性試驗(yàn)合格后，表面應(yīng)涂防銹漆，高溫管路應(yīng)用耐高溫的防銹漆。 6) 管路敷設(shè)完畢后，在所有管路兩端應(yīng)掛上標(biāo)明編號(hào)、名稱及用途的標(biāo)示牌。 4. 水位測(cè)量裝置的安裝 安裝水位測(cè)量裝置，其正常運(yùn)行的零水位線的確定是至關(guān)重要的。汽包正常 運(yùn)行的零水位線在汽包機(jī)械中心線下，具體數(shù)值不同爐型不同，應(yīng)以鍋爐制造廠提 供的正式資料為準(zhǔn)。

15、在安裝水位測(cè)量裝置以前，應(yīng)測(cè)定汽包的水平，前面已述，隨時(shí)間的變遷， 汽包兩端的水平會(huì)有一定的偏差。一般偏差在10mm之內(nèi)，可不考慮修正，若超過(guò) 10mm，應(yīng)進(jìn)行必要的修正，一般采用偏差的中間值作為基準(zhǔn)來(lái)修正汽包的水平偏 差。 零水位線確定后，在安裝水位測(cè)量裝置時(shí)，均應(yīng)分別以汽包同一端的幾何中 心線為基準(zhǔn)線，確定各水位計(jì)的安裝零點(diǎn)。應(yīng)采用水準(zhǔn)儀精確確定各水位測(cè)量裝置 的安裝位置，不應(yīng)以鍋爐平臺(tái)等物作為參比標(biāo)準(zhǔn)。 連通管式水位計(jì)的零水位線應(yīng)比汽包內(nèi)的零水位線低，降低的值取決于汽包 工作壓力，以及水位計(jì)的結(jié)構(gòu)等，具體降低值應(yīng)由鍋爐制造廠負(fù)責(zé)提供。 當(dāng)采用的連通管式水位計(jì)內(nèi)部水柱溫度能始終保持飽和水溫時(shí)，表計(jì)的零水 位線應(yīng)與汽包內(nèi)的零水位一致。 差壓式水位測(cè)量裝置的單室平衡