鍋爐汽包水位測(cè)量原理的介紹.

1、鍋爐汽包水位測(cè)量原理的介紹楊忠學(xué)楊忠學(xué)20132013年年1010月月1010日日第一章 簡(jiǎn)述 汽包鍋爐的汽包水位會(huì)因負(fù)荷、燃燒工況和給水壓力等參數(shù)的變化而波動(dòng)，汽包水位是汽包鍋爐運(yùn)行中一個(gè)非常重要的監(jiān)控參數(shù)，它間接反映了鍋爐負(fù)荷（即鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽量）和給水量之間的物質(zhì)平衡關(guān)系，保持汽包內(nèi)的正常水位在一定的允許范圍內(nèi)是保證鍋爐和汽輪機(jī)安全運(yùn)行的最重要條件之一。 當(dāng)汽包水位過(guò)高時(shí)，一方面由于汽包內(nèi)蒸汽空間高度減少，會(huì)增加蒸汽攜帶的水份，另一方面水位過(guò)高也會(huì)影響汽包內(nèi)汽水分離裝置的正常工作，造成出口蒸汽中水份過(guò)多，蒸汽品質(zhì)變壞，從而極易引起過(guò)熱器管壁和汽輪機(jī)葉片沉結(jié)鹽垢而使之過(guò)熱，導(dǎo)致蒸汽管金屬

2、強(qiáng)度降低而發(fā)生爆管、過(guò)熱器燒壞和汽機(jī)效率的下降。嚴(yán)重滿水時(shí)，會(huì)使主汽溫急劇下降，直接影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，若蒸汽帶水嚴(yán)重，則會(huì)使蒸汽管道和汽機(jī)受到水或冷蒸汽的沖擊，甚至造成汽機(jī)葉片斷裂事故，損毀汽輪機(jī)設(shè)備。 水位過(guò)低則會(huì)破壞鍋爐的正常水循環(huán)工況，使水冷壁管的安全受到威脅。如果在爐水循環(huán)泵的進(jìn)口水中帶有蒸汽，就可能發(fā)生泵的汽蝕現(xiàn)象，使泵的正常工作遭到破壞。如果出現(xiàn)嚴(yán)重缺水而又未能及時(shí)進(jìn)行正確處理時(shí)，則可能因水冷壁管供水不足而引起水冷壁管壁燒壞破裂?？梢?jiàn)，在鍋爐運(yùn)行中，對(duì)汽包水位監(jiān)控不當(dāng)，或設(shè)備存在缺陷而發(fā)生缺水、滿水事故時(shí)，都會(huì)造成巨大的損失。尤其對(duì)于現(xiàn)代大型鍋爐，汽包水容積相對(duì)較小，而

3、蒸發(fā)量又大，如給水中斷而鍋爐繼續(xù)運(yùn)行，則只需不到十秒鐘，汽包水位就會(huì)消失。如果不是給水中斷，而只是給水量與蒸發(fā)量不相適應(yīng)，則也會(huì)在幾分鐘之內(nèi)發(fā)生缺水或滿水事故。 由此可見(jiàn)，鍋爐汽包水位的控制是十分重要的。第二章汽包水位的測(cè)量方式 火力發(fā)電廠中在汽包水位的測(cè)量中經(jīng)常采用的方法為雙色水位計(jì)、差壓式水位計(jì)以及電接點(diǎn)水位計(jì)。其中雙色水位計(jì)用到就地顯示，利用工業(yè)電視技術(shù)在主控實(shí)現(xiàn)監(jiān)視；差壓式水位計(jì)最為常用，作為水位調(diào)節(jié)的被調(diào)參數(shù)；因?yàn)殡娊狱c(diǎn)式水位計(jì)在汽包水位的測(cè)量中用的較少，本章著重介紹雙色水位計(jì)和差壓式水位計(jì)。一、雙色水位計(jì)1.工作原理 由光源發(fā)出的光通過(guò)紅、綠濾色鏡片，射向水位計(jì)本體液腔。在腔內(nèi)汽相

4、部分，紅光射向正前方，而綠光斜射到壁上被吸收。而在腔內(nèi)液相部分，由于水位的折射使綠光射向正前方，而紅光斜射到壁上，因此在正前方觀察，顯示汽紅水綠。（綠色）（紅色）紅色綠色有水狀態(tài)綠色紅色無(wú)水狀態(tài)壓力壓力MPa12D:mm40測(cè)量情況：當(dāng)水位計(jì)中水的密度等于飽和水密度時(shí)，水位計(jì)的水位即是重量水位。水位計(jì)放置在汽包外，由于散熱，使水位計(jì)中水柱溫度低于飽和水溫度。說(shuō)明水位計(jì)的水位已不是重量水位，指示偏低h。 (h+h)Wg=h1g+hSgh（1W)（WS）*h 隨著水位計(jì)中水的溫度降低，1增大，h增大，即水位指示偏差增大。二、差壓式水位計(jì)汽包水位測(cè)量廣泛采用差壓式水位計(jì)的測(cè)量，其平衡容器通常有單室平

5、衡容器、雙室平衡容器以及內(nèi)置式平衡容器，本節(jié)將著重介紹這三種平衡容器。、單室平衡容器、單室平衡容器 單室平衡容器又叫簡(jiǎn)單平衡容器 ,如圖 1 所示 ,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,安裝方便 ,但測(cè)量誤差較大 。當(dāng)鍋爐在額定汽壓運(yùn)行 ,水位為正常水位時(shí) ,其輸出的差壓p 比較穩(wěn)定 ,測(cè)量較準(zhǔn)確 ; 當(dāng)汽壓下降時(shí) (即使此時(shí)的水位保持不變 , 正壓側(cè)壓力 ( p+) 變化不大) , 負(fù)壓側(cè)的壓力( p-) 將顯著增大 ,致使平衡容器輸出差壓減小 ,水位表指示偏高 。 由圖 1 可以得到水位測(cè)量關(guān)系式 : p = p + - p- = L (c- s) g - H (w-s) g (1) 或HL (c- s) g

6、(w- s) g(2) 圖 1 和式 (1) 、式中 :c為平衡容器內(nèi)水密度 ,kg/m3; w為汽包內(nèi)飽和水密度 ,kg/ m3;s為汽包內(nèi)飽和汽密度 ,kg/ m3; g 為重力加速度 ,m/ s2; H 為汽包水位 ,m ; 為平衡容器輸出差壓 ,kPa ; L 為水位計(jì)量程 ,m。 由圖 1 可以看出 ,正壓側(cè)壓力 p + 由恒定的水柱高度維持 (汽包內(nèi)的蒸汽經(jīng)過(guò)正壓側(cè)一次門“1”注入平衡容器內(nèi)并凝結(jié)成水 ,利用溢流原理將多余的水流回汽包 。) ,負(fù)壓側(cè)壓力p-則隨汽包水位變化而變化 ,所以p 即隨汽包水位而變化 。 但是 ,由于汽包內(nèi)的飽和水與平衡容器內(nèi)的冷凝水溫度不同 (即密度不同

7、) ,會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差 。為了減少此誤差 ,通常是使平衡容器的安裝標(biāo)高 (正負(fù)壓取樣管的垂直距離 L ) 與二次顯示儀表的刻度全量程一致 ,并在二次表校驗(yàn)時(shí) ,按運(yùn)行額定參數(shù)和環(huán)境平均溫度 ,考慮密度影響的修正值 。單室平衡器一般用于測(cè)量低溫 、低壓容器的水位 ,在用于測(cè)量鍋爐汽包水位時(shí) ,要運(yùn)用水位測(cè)量的汽壓自動(dòng)校正系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)較準(zhǔn)確的測(cè)量 。二、雙室平衡容器 雙室平衡容器 (簡(jiǎn)單雙室平衡容器) 的結(jié)構(gòu)如圖 2所示 。 雙室平衡容器的正壓側(cè)與單室平衡容器一樣 ,維持恒定水柱高度 ,負(fù)壓側(cè)置于平衡容器內(nèi) ,上部比正壓管下緣高 10 mm 左右 ,下部與汽包的水室相連通 ,其水柱高度隨著汽包水位的

8、變化而變化 。雙室平衡容器的優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)外 2 根管內(nèi)水的溫度比較接近 ,減少了采用單室平衡容器因正負(fù)壓取樣管內(nèi)水的密度不同所引起的測(cè)量誤差 ,但是 ,由于平衡容器內(nèi)的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于汽包內(nèi)的溫度 ,故負(fù)壓管內(nèi)的水位比汽包實(shí)際水位偏低 ,因而產(chǎn)生測(cè)量誤差 。當(dāng)汽壓和平衡容器環(huán)境溫度變化時(shí) ,此誤差是個(gè)變數(shù) 。雙室平衡容器的水位測(cè)量關(guān)系式與單室平衡容器相同 。第三章火力發(fā)電廠關(guān)于汽包水位測(cè)量的要求為了保證火力發(fā)電廠鍋爐的安全運(yùn)行，根據(jù)防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求中的“防止鍋爐汽包滿水和缺水事故”的有關(guān)要求，對(duì)汽包水位的測(cè)量提出以下要求。 、水位測(cè)量系統(tǒng)的配置、水位測(cè)量系統(tǒng)的配置 .新建鍋爐汽包

9、應(yīng)配備2套就地水位表和3套差壓式水位測(cè)量裝置，2套就地水位表中的1套可用電極式水位測(cè)量裝置替代。在役鍋爐汽包可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際和新建鍋爐的配置要求進(jìn)行相應(yīng)的配置。 .鍋爐汽包水位的調(diào)節(jié)、報(bào)警和保護(hù)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)，并且該信號(hào)應(yīng)進(jìn)行壓力，溫度修正。 .就地水位表可采用玻璃板式、云母板式、牛眼式。 . .水位測(cè)量裝置的安裝水位測(cè)量裝置的安裝 .每個(gè)水位測(cè)量裝置都應(yīng)具有獨(dú)立的取樣孔。不得在同一取樣孔上并聯(lián)多個(gè)水位測(cè)量裝置，以避免相互影響，降低水位測(cè)量的可靠性。 .水位測(cè)量裝置安裝時(shí)，均應(yīng)以汽包同一端的幾何中心線為基準(zhǔn)線，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

10、鍋爐平臺(tái)等物作為參比標(biāo)準(zhǔn)。 .安裝水位測(cè)量裝置取樣閥門時(shí)，應(yīng)使閥門閥桿處于水平位置，水位測(cè)量裝置汽側(cè)取樣管與水側(cè)取樣管間可加裝連通管。 .水位測(cè)量裝置的開(kāi)孔位置、取樣管的管徑應(yīng)根據(jù)鍋爐汽包內(nèi)部部件的結(jié)構(gòu)，布置和鍋爐的運(yùn)行方式，由鍋爐制造廠負(fù)責(zé)確定和提供 .就地水位表的安裝就地水位表的零水位線應(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,若現(xiàn)役鍋爐就地水位表的零水位線與鍋爐汽包內(nèi)的零水位線相一致，應(yīng)根據(jù)鍋爐汽包內(nèi)工作壓力重新標(biāo)定就地水位表的零水位線，具體降低值應(yīng)由鍋爐制造廠負(fù)責(zé)提供。安裝汽水側(cè)取樣管時(shí),應(yīng)保證管道的傾斜度不小于100：1，對(duì)于汽側(cè)取樣管應(yīng)使取樣孔側(cè)高，對(duì)于水側(cè)取樣管應(yīng)使取樣

11、孔側(cè)低(見(jiàn)圖1)。汽水側(cè)取樣管、取樣閥門和連通管均應(yīng)良好保溫。.差壓式水位測(cè)量裝置的安裝差壓式水位測(cè)量裝置的平衡容器應(yīng)為單室平衡容器，即直徑約lOOmm的球體或球頭圓柱體(容積為300-800ml)，容器前汽水側(cè)取樣管可有連通管。安裝汽水側(cè)取樣管時(shí)，應(yīng)保證管道的傾斜度不小于100：1，對(duì)于汽側(cè)取樣管應(yīng)使取樣孔側(cè)低，對(duì)于水側(cè)取樣管應(yīng)使取樣孔側(cè)高(見(jiàn)圖2)。 禁止在連通管中段開(kāi)取樣孔作為差壓式水位測(cè)量裝置的汽水側(cè)取樣點(diǎn)圖3 連通管中段開(kāi)取樣孔的示意圖 汽水側(cè)取樣管、取樣閥門和連通管均應(yīng)良好保溫。平衡容器及容器下部形成參比水柱的管道不得保溫。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。.水位測(cè)量裝置的運(yùn)行和維護(hù)水位測(cè)量裝置的運(yùn)行和維護(hù)1差壓式水位測(cè)量裝置進(jìn)行溫度修正所選取的參比水柱平均溫度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度確定，并且應(yīng)定期根據(jù)環(huán)境溫度變化對(duì)修正回路進(jìn)行設(shè)定。2鍋爐啟動(dòng)前，應(yīng)確保差壓式水位測(cè)量裝置參比水柱的形成。鍋爐汽包水位的監(jiān)視應(yīng)以差壓式水位測(cè)量裝置顯示值為準(zhǔn)。3定期(每班)核對(duì)額定汽壓下差壓式水位測(cè)量裝置零水位與就地水位表的零水