汽包水位测量专题
锅炉汽包水位测量与控制
锅炉汽包水位测量与控制锅炉汽包水位测量与控制是锅炉系统中非常重要的一个环节。
正确的水位测量与控制可以确保锅炉的安全运行，避免水位过高或过低造成的危险。
本文将介绍锅炉汽包水位测量与控制的原理、方法和技术。
1. 原理锅炉汽包水位测量的原理是利用水位传感器或测量仪表测量锅炉内部水位的高度，从而控制水位在安全范围内。
常用的水位传感器主要有浮子型、电极型和超声波型等。
2. 测量方法（1）浮子型水位传感器：浮子型水位传感器由浮子和传感器组成，浮子随着水位的升降而浮沉，传感器通过感应浮子位置的变化来测量水位的高度。
通过传感器提供的信号，锅炉的控制系统可以控制水位的升降。
（2）电极型水位传感器：电极型水位传感器由多个电极组成，电极通过与锅炉水位接触，测量水位的高度。
通常情况下，电极根据水位的高低产生不同的电压信号，通过接线盒将信号传输给控制系统。
（3）超声波型水位传感器：超声波型水位传感器利用超声波的传播速度测量水位的高度。
传感器通过发送和接收超声波信号，并根据传播时间计算出水位的高度。
3. 控制技术水位的控制可以通过调整给水量来实现。
当水位过低时，控制系统会增加给水量；当水位过高时，控制系统会减少给水量。
为了确保锅炉水位的稳定控制，通常会使用一种叫做“三元控制”的技术。
三元控制是通过调节给水量、汽泄压力和燃料供给量来控制锅炉的水位。
4. 注意事项在进行锅炉汽包水位测量与控制时，需要注意以下几点：（1）选择合适的水位传感器，根据锅炉的特点和需求，选择适合的传感器进行测量。
（2）安装传感器时要注意正确的位置和角度，确保传感器的测量准确性。
（3）及时检修和维护传感器设备，避免传感器损坏或出现故障。
（4）定期校准传感器，确保测量的准确性和可靠性。
（5）根据实际情况进行相应调整，控制水位保持在安全范围内。
锅炉汽包水位测量与控制是锅炉系统中非常重要的一环，对于锅炉的安全运行起着至关重要的作用。
只有掌握了正确的测量方法和控制技术，才能保证水位的稳定和安全。
锅炉汽包水位测量与控制
锅炉汽包水位测量与控制锅炉汽包水位测量与控制是保证锅炉运行安全和正常的重要环节。
正确的水位测量和控制可以有效地避免锅炉水位过高或过低，从而保护锅炉的正常运行和工作人员的安全。
在锅炉中，汽包水位是指锅炉内部的水位高度，它的高低直接影响到锅炉的正常工作。
一般来说，过高的水位会导致汽包水溢出，增加锅炉的运行压力，甚至可能造成锅炉爆炸的危险。
而过低的水位则容易引起锅炉的干燥烧坏，甚至可能损坏锅炉设备。
准确地测量和控制汽包水位对于锅炉的安全和稳定运行至关重要。
测量汽包水位可以使用多种方法，常见的有机械水位计、电容式水位计和超声波水位计等。
机械水位计是一种传统的测量方法，它通过一个玻璃管来显示水位高度。
机械水位计的优点是结构简单，使用可靠，但缺点是无法实时监测水位变化，并且受到高温、高压等因素的限制。
电容式水位计通过测量电容的变化来确定水位高度，具有较高的灵敏度和精度，可以实时监测水位变化，但成本较高。
超声波水位计则是通过发射超声波信号并测量信号的回波时间来确定水位高度，具有非接触、无污染等优点，但对环境影响较大。
控制汽包水位可以通过调节给水和排水量来实现。
一般来说，给水与排水的平衡是保持汽包水位稳定的关键。
如果水位偏高，可以增大排水量或减小给水量来调整；如果水位偏低，可以减小排水量或增大给水量来调整。
还可以通过调节汽包内部的排气阀和进水阀来控制汽包水位的变化。
在进行汽包水位测量和控制时，需要注意以下几点：应定期检查和校准水位计的准确性，确保其正常工作。
应设置安全水位，即在正常运行范围内，确保锅炉的安全。
要经常监测和记录锅炉的水位变化，并及时采取措施调整，确保锅炉水位的稳定。
锅炉汽包水位测量与控制
锅炉汽包水位测量与控制锅炉汽包水位是锅炉运行中重要的控制参数之一，其安全稳定的控制是保障锅炉正常运行的基础。
本文介绍了常用的汽包水位测量和控制方法。
1. 测量方法1.1 机械式水位计机械式水位计是一种简单直观的测量方法，其原理是利用水位计的示值刻度确定水位高度。
机械式水位计的结构通常包括一根垂直铜管和一个游动浮球，浮球的位置随着水位高低变化，通过连杆传动示值针的指示。
机械式水位计具有可靠性高、使用维护简便等优点，但其示值存在一定的误差，同时受到环境因素的影响，测量误差也会增大。
1.2 液位控制器液位控制器是一种通过对汽包水位进行连续测量和控制的仪器。
其结构主要由测量元件、信号调理模块、控制单元、操作面板等组成。
测量元件通常采用电容式水位传感器、超声波水位传感器、磁翻板水位传感器等。
信号调理模块主要完成传感器信号的放大和滤波等处理。
控制单元负责对信号进行分析和判断，并根据设定的水位值执行相应的控制动作。
液位控制器的显示精度高、灵敏度快、控制范围广等优势，在燃煤锅炉、燃气锅炉等应用中得到广泛的应用。
2.1 传统PID控制传统的PID控制器应用较为广泛，在汽包水位控制中也常用该方法进行控制。
PID控制器是一种基于目标值与实际值之间误差的反馈控制方法，可以实现控制量的自动调节。
PID控制器由比例项、积分项、微分项三部分组成，根据错误的大小、变化和累积值对控制量进行调节。
通过调节比例、积分、微分参数，可以实现对汽包水位的精确控制。
2.2 模糊控制模糊控制是一种可以应用于非线性及模糊的控制场合的控制方法，其原理是通过建立模糊逻辑规则进行推理和决策。
在汽包水位控制中，可以利用模糊控制方法对复杂的非线性系统进行控制。
模糊控制的优点在于它可以处理复杂的物理过程，不需要准确的数学模型，同时也能够处理测量信号噪声等因素的影响，使得控制效果更稳定可靠。
但是，其参数设计较为复杂，需要进行试探和测试。
3. 总结汽包水位的测量与控制是锅炉生产过程中非常重要的一环，其稳定性和精度对锅炉的安全性和经济性有着重要的影响。
锅炉汽包水位测量与控制
锅炉汽包水位测量与控制锅炉汽包是锅炉中储存水溶解气体的容器，用以减轻锅炉系统中的压力变化。
汽包内的水位控制是保障锅炉正常运行的重要环节，因此需要实时测量汽包水位并进行控制。
本文将介绍锅炉汽包水位的测量原理和控制方法。
一、测量原理（一）测量方法目前常用的汽包水位测量方法主要有以下几种：1. 水位计法。
水位计法是指通过读取水位计所示的高度差来确定汽包内的水位。
水位计一般采用激光、声波、浮子等原理进行测量。
这种方法使用方便，但需要经常进行维护和校准。
2. 微波法。
微波法是利用微波射频信号与水位之间的关系来测量汽包水位。
这种方法具有高精度、不受温度、压力等因素的影响，但价格较高。
3. 压力变送器法。
压力变送器法是利用汽包内的压力和水位之间的关系来确定水位。
这种方法精度较高，但需要进行定期校准和维护。
（二）测量误差锅炉汽包水位测量误差会受到以下因素的影响：1. 测量方法。
不同的测量方法测量误差不同。
2. 测量设备。
测量设备的精度和稳定性也会影响测量误差。
3. 温度和压力变化。
锅炉操作过程中，汽包内的温度和压力都会发生变化，这些变化也会影响测量误差。
（三）安全措施为保障锅炉运行安全，需要在设计和操作时采取以下措施：1. 在汽包上方安装喷淋装置。
当水位过高时，喷淋装置可以迅速淋水降低汽包水位。
2. 安装多个水位传感器。
这样即使一个传感器出现问题，其他传感器也能够发挥作用。
3. 常规维护与检修。
定期检查、维护水位控制设备，确保其正常运转并定期检查检修控制系统。
二、水位控制方法（一）PID控制器PID控制器是目前常用的汽包水位控制器。
PID控制器通过比较设定值和反馈值之间的差异，算出控制量，并对水位进行调整，使其接近设定值。
1. 比例（P）控制。
比例控制调整量与反馈量成比例，响应速度较快。
2. 积分（I）控制。
积分控制根据反馈值和设定值之差的积累量进行调整，可以消除稳态误差。
3. 微分（D）控制。
微分控制响应速度较慢，但可有效消除过冲现象。
差压法测量锅炉汽包水位课件
调试与校准
检查管道连接
在调试过程中，需要检查进出管道的连接处是否严密，有 无泄漏现象。如有泄漏，需重新安装或更换密封材料。
校准仪表参数
根据设备说明书的要求，对差压水位计的仪表进行校准， 确保测量准确。校准过程中需注意调整零点和量程等参数 。
测试与验证
完成校准后，需要对差压水位计进行测试和验证，以确保 其性能稳定、测量准确。测试过程中需注意观察仪表读数 的变化情况，并与实际水位进行对比。
号，以便于远程监测和控制。
差压变送器通常由测量膜片、差压传感 器、放大器和显示仪表等组成。
当两个压力传感器之间的压力差发生变 化时，测量膜片会相应变形，从而改变 差压传感器的输出信号，通过放大器将 信号放大后传输到显示仪表上，显示当
前的水位高度。
差压法测量锅炉汽包水位的优势
差压法测量精度高、稳定性好，能够实时监测汽包水位 的变化，及时发现异常情况。
封材料等。
安装步骤
03
安装传感器
连接管道与仪表
调试与校准
按照设备说明书的指引，将差压水位计的 传感器安装在汽包上。确保安装牢固，无 泄漏现象。
将差压水位计的进出管道与汽包连接，并 确保管道连接处密封良好。同时，将差压 水位计的显示仪表安装在便于观察的位置 。
在安装完成后，需要对差压水位计进行调 试和校准，以确保测量准确。具体步骤包 括检查管道连接是否严密、调整仪表参数 等。
差压变送器的精度和稳定性对整个测量系统的精度和稳定性有着重要 影响，因此需要选择高精度、高稳定性的差压变送器。
导压管路
01
导压管路是连接差压变送器和汽 包水位的管道，其作用是将汽包 水位产生的差压传递到差压变送 器中。
02
导压管路的长度、直径和材质对 整个测量系统的精度和稳定性也 有一定影响，需要合理选择和设 计。
电厂汽包水位测量问题(之三)
汽包水位测量问题（之三）差压水位表差压水位表是使用得最广泛的汽包水位远传式仪表。
从开始采用差压式水位表到今天，虽然随着电子技术的发展，差压计由浮子式机械传动型经多次更新换代演变为现代的膜片式智能电子传动型，它的技术性能和工作可靠性有了极大的提高，但是采用差压原理来测量汽包水位却没有任何变化。
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。
锅炉汽包水位测量与控制
锅炉汽包水位测量与控制【摘要】本文介绍了锅炉汽包水位测量与控制的重要性及相关方法和策略。
指出了保持正确的汽包水位对于锅炉运行的重要性，能够确保锅炉安全稳定运行。
介绍了常见的锅炉汽包水位测量方法，包括浮球式、电导式、超声波式等。
然后，探讨了不同的水位控制策略，如比例控制、积分控制和微分控制。
接着，列举了常见的水位控制装置，如水位计、水位电极和水位控制阀等。
强调了锅炉汽包水位测量与控制的重要性，只有确保水位准确稳定才能确保锅炉运行的安全性和效率性。
通过控制好水位，可以避免因水位异常而造成的事故，保障设备的长期稳定运行，提高锅炉的工作效率和生产效益。
【关键词】锅炉、汽包、水位测量、水位控制、安全性、效率性、控制装置、测量方法、控制策略、重要性1. 引言1.1 锅炉汽包水位测量与控制概述锅炉汽包是锅炉系统中的重要组成部分，其水位的测量和控制是确保锅炉运行安全稳定的关键因素。
锅炉汽包水位的高低直接影响到锅炉的运行效率和安全性，因此需要采取适当的措施来进行测量和控制。
在现代锅炉系统中，通常采用各种传感器和控制装置来实现对锅炉汽包水位的监测和调节。
通过实时监测水位数据，系统可以及时发现并处理水位异常情况，确保锅炉运行在安全水位范围内。
锅炉汽包水位的控制策略也是至关重要的。
合理设置水位控制参数，结合锅炉的实际运行需求，可以有效提高锅炉运行的效率和稳定性。
常见的水位控制装置包括浮子式水位计、电容式水位计等，它们都有各自的优缺点，需要根据实际情况选择适合的控制装置。
2. 正文2.1 锅炉汽包水位的重要性锅炉汽包水位是锅炉运行中一个极为重要的参数，它直接影响着锅炉的安全性和效率性。
保持适当的水位能够确保锅炉的正常运行，防止因水位过高或过低而引发的问题。
保持合适的水位可以有效地控制锅炉的燃烧过程。
过高的水位会导致水分过多，降低燃烧效率，影响锅炉的热效率和能耗。
而过低的水位则容易引发锅炉爆炸的危险，因为在水位过低的情况下热量会无法及时地被吸收，导致锅炉内部产生过热蒸汽爆炸。
锅炉汽包水位测量与控制
锅炉汽包水位测量与控制一、引言锅炉汽包水位的测量与控制是锅炉运行和安全保障的重要环节，水位的过高或者过低都会对锅炉运行造成严重影响，甚至引发事故，因此对锅炉汽包水位进行准确的测量与控制至关重要。
二、水位测量原理1. 压力法：压力法是利用较低级别的水银柱压力来测定水位高度的方法。
当水位升高时，因为底部的水银柱压力增加，而顶端压力保持不变，因此水位越高，其底部的压力就越大。
通过对这种压力变化进行测量，可以得到相应的水位高度。
2. 导红外法：导红外法是通过放置传感器在锅炉水位上方，利用红外光束来检测水位的方法。
水位越高，其上方的传感器所接收到的红外光越少，通过测量红外光的强度，可以确定水位的高低。
3. 超声波法：超声波法是通过在水位上方放置超声波传感器，利用超声波来测定水位高度的方法。
当超声波遇到水位时，会产生反射，通过测量反射的时间和幅度，可以确定水位的高度。
三、水位控制原理1. 等级控制：等级控制是通过对水位高度进行分级以及分级区域内的水位控制来实现的。
通过设定不同的水位等级，可以控制锅炉的水位保持在一个相对稳定的范围内，避免过高或者过低水位造成的影响。
2. 调节阀控制：调节阀控制是通过调节给水进入锅炉的阀门来控制水位的方法。
当水位过高时，可以适当关闭给水阀，减少进水量；当水位过低时，可以适当打开给水阀，增加进水量。
3. 液位控制：液位控制是通过利用液位控制器对给水泵和排水泵进行控制，从而实现水位的自动控制。
当水位达到设定值时，液位控制器会自动启动或关闭相应的泵，以维持水位在设定范围内。
四、影响因素1. 给水水质：给水水质的变化会影响水位的测量和控制，特别是在使用压力法进行水位测量时，水质的差异会影响其压力的变化，进而影响水位的准确性。
2. 锅炉负荷变化：锅炉负荷的变化会影响水位的变化，特别是在大幅度负荷变化时，水位的波动会显著增加，对水位的测量和控制提出更高的要求。
3. 设备故障：设备故障会对水位测量和控制造成严重影响，液位控制器、传感器等关键设备的故障会直接导致水位测量和控制的失效。
锅炉汽包水位测量与控制
锅炉汽包水位测量与控制引言：锅炉是工业和民用中常见的热能转化设备之一，主要用于产生蒸汽供给其他设备或用作采暖供热。
在锅炉的运行过程中，正确地测量和控制汽包水位非常重要，因为水位的变化会直接影响到锅炉的安全和效率。
一、锅炉汽包水位的重要性1. 安全性：正确地控制锅炉汽包水位是确保锅炉安全运行的关键之一。
如果水位过低，锅炉加热管内部的温度会急剧上升，导致管壁热应力过大，进而引发管道爆裂的危险；水位过高，则可能导致锅炉内部水与蒸汽混合，影响锅炉的工作性能，甚至产生蒸汽爆炸的风险。
及时、准确地测量和控制锅炉汽包水位对于保证锅炉的安全运行至关重要。
2. 效率性：锅炉汽包水位的测量与控制还可影响到锅炉的热效率。
水位过高时，蒸汽和烟气之间的传热效果会受到影响，导致热损失增加，湿度会随之增加，使得锅炉的热效率降低；而水位过低，则会使管壁过热，增加了烟气流动阻力，导致烟气通过的时间减少，同样造成物质传热区域减小，从而影响到锅炉的热效率。
适当地测量和控制锅炉汽包水位能够提高锅炉的热效率，减少能源浪费。
常见的锅炉汽包水位测量方法有以下几种：1. 磁翻板式水位计（磁翻板水位计）：该方法是通过磁翻板的磁力作用原理，将水位信号进行传输和显示。
当水位上涨时，浮子也随之上升，翻板也跟随上升，并通过磁铁将信号传给指示表，实现了水位的测量。
优点是结构简单，使用方便，缺点是精度相对较低，不适用于高温、高压、高精度要求的锅炉。
2. 双金属温度计：双金属温度计是一种利用金属材料的热膨胀特性进行测量的仪器。
当温度发生变化时，由于不同金属的膨胀系数不同，导致双金属片的弯曲程度发生变化，从而通过指针显示当前水位高低。
优点是结构简单，使用方便，适用于一般锅炉，但精度相对较低。
3. 电容式水位计：电容式水位计是利用物体间电容与其间隔距离成反比的关系进行测量的方法。
通过在锅炉内设置电极，根据水的导电性质以及水位与电容之间的关系，通过测量电容的变化来判断水位高低。
汽包水位测量专题
数字式变送器
将传感器输出的信号转换 为数字信号，通过内置的 微处理器进行数据处理和 输出。
无线式变送器
将传感器与变送器集成在 一起，通过无线方式传输 信号，便于远程监控和数 据传输。
显示表
接收变送器输出的信号，以指针或数 码方式显示水位值。
采用触摸屏技术，可直接在屏幕上查 看和操作，具有直观、易用的特点。
超声波测量法
定义
01
超声波测量法是利用超声波在汽包介质中传播的速度与时间差
来推算水位的。
优点
02
超声波测量法具有非接触、无机械磨损、精度高等优点，且能
够适应高温高压环境。
缺点
03
超声波测量法的成本较高，安装调试难度较大，且对介质物性
和温度压力等参数较为敏感，需要进行误差补偿和校准。
03
汽包水位测量设备
无线电波技术
利用无线电波在不同介质中的传播特性，通过测 量电波在汽包内部的传播时间来计算水位高度。
智能化发展
人工智能算法
利用人工智能算法对汽包水位数据进行处理和分析，提高测量精 度和稳定性。
自动化控制系统
实现汽包水位测量的自动化控制，减少人工干预，提高生产效率。
在线监测系统
建立汽包水位在线监测系统，实时监测汽包水位变化，及时预警和 调整。
02 优点
直接测量法简单直观，可以实时监测汽包水位的 变化。
03 缺点
由于需要人工操作，容易受到人为误差和观察角 度的影响，且在高温度和高压环境下存在安全隐 患。
差压测量法
01 定义
差压测量法是通过测量汽包两端压力差来推算水 位的一种方法。
02 优点
差压测量法具有较高的精度和稳定性，能够适应 高温高压环境。
关于汽包水位测量问题
关于汽包水位测量问题汽包水位测量。
就地水位计有：玻璃板式水位计、就地双色水位计、电接点式水位计几种。
原理都是通过连通器原理，即在液体密度相同的条件下，连通管中各个支管的液位均处于同一高度。
见下图。
只不过看的方式不同而已对于就地水位计来讲，存在着散热误差，导致读数不准。
汽包水位测量。
上面公式推导过程：（假定饱和蒸汽密度与水位计中蒸汽的密度相同）H*ρ’=H1*ρ1+(H-H1) *ρ’’ H*ρ’=H1*ρ1+H*ρ’’-H1* ρ’’ H*ρ’- H*ρ’’=H1*ρ1 -H1*ρ’’ H*(ρ’- ρ’’)=H1*(ρ1-ρ’’) H1=[(ρ’- ρ’’)/ (ρ1-ρ’’)]*H (1)直接“散热”误差由于测量筒及其引管向周围空间散热，其水柱温度实际上低于容器内水的温度，直接影响水位计测量筒内水的密度ρ1，即测量筒内水的密度ρ1大于容器内水的密度ρ'，由(1)式可知水位计显示的水位H，比容器内水位H低。
由(2)式可以看出，水位计测量筒散热越多，ρ1也就越大，因而测量误差｜△h｜越大，这种误差我们称为直接“散热”误差。
为了减少直接“散热”误差｜△h｜，一般在水位计测量筒的下部至水侧连通管应加以保温，以减少测量筒水柱温度与容器内水的温度之差：同时水位计的汽侧连通管及水位计测量筒的上部不用保温，并让汽侧连通管保持一定的倾斜度，使更多的凝结水流入测量筒，以提高水位计测量筒内水的密度ρ1。
(2)取样“散热”误差由式(2)可以看出，水位计误差值｜△h｜与水位值H成正比，即水位值H越高(以水侧连通管作零点)，水位计误差值｜△h｜就越大，可以说存在取样“散热”误差。
由图1可以看出，若容器内实际水位不变，当水位计水侧取样孔及连通管向上移时(相当于零水位线上移)，容器水位示值H 减少，则由式(2)可以看出，水位计取样“散热”误差｜△h｜可减少。
为了能测量到水位下限，水位计水侧取样向上移是有限的，因此图1中取样“散热”误差是无法完全消除的。
第一篇 汽包水位测量
(1) 影响汽包水位计管内水柱温度变 化的因素
2）汽包水位:高水位时，由于水位计中水柱 高度增加，散热损失增加，同时汽柱高度 减少，蒸汽凝结量减少，因此，水柱的平 均温度较正常水位时低，与饱和温度的差 值增大；反之，低水位时，差值减少。据 有资料介绍，水位变化±50mm 时平均水 温较正常水位时约有16～24℃的变化。
L(a s )g H0 (w s )g (w s )gH
H L(a s )g H0 (w s )g p (w s )g
图5-3
图5-4
图5-5
影响差压式水位计测量结果的因素
根据水位差压公式以及图5-4可以看出,汽包水位 与差压之间不是一个单变量函数关系，更不是一 个线性函数关系；饱和水密度和饱和蒸汽密度的 变化将影响测量结果，而饱和水密度和饱和蒸汽 密度与汽包压力有如图5-5所示的函数关系。因此， 汽包压力的变化将影响差压水位计的测量结果。 此外，参比水柱温度变化同样也会影响差压水位 计的测量结果。
（一）云母水位计
➢ 云母水位计是锅炉汽包一 般都装设的就地显示水位 表。它是一连通器，结构 简单，显示直观。
➢ 由于云母水位计温度低于 汽包内温度，因此云母水 位计的示值水柱高度低于 汽包重量水位高度。
➢ 示值偏差:
图5-1
H a s H' w s
s—汽包内饱和蒸汽密度； w—汽包内饱和水密度； a —云母水位计测量管内水柱的平均密度；
H —汽包内重量水位; H' —显示值。
(1) 影响汽包水位计管内水柱温度变
化的因素
1）汽包压力:随着汽包压力的增加，相应饱 和温度升高，冷却效应加剧，水柱平均温 度与饱和温度的差值增大。汽包压力在额 定工况下、汽包水位处于正常水位时，联 通管式水位计的平均温度低于饱和温度的 数值一般为：中压炉50～60℃，高压炉 60～70℃，超高压及以上锅炉70～80℃以 上。
锅炉汽包水位测量与控制
锅炉汽包水位测量与控制【摘要】本文主要探讨了锅炉汽包水位测量与控制的相关技术。
在我们介绍了背景知识和研究目的。
随后，在我们详细讨论了锅炉汽包水位的测量方法和控制方法，介绍了相应的水位测量仪表和水位控制装置。
通过实际应用案例的分析，展示了这些技术在工程实践中的重要性。
结论部分强调了水位测量与控制在锅炉运行中的重要性，并展望了未来的发展方向。
本文系统地介绍了锅炉汽包水位测量与控制相关技术，为相关从业人员提供了有益的参考和指导。
【关键词】锅炉、汽包、水位测量、水位控制、仪表、控制装置、实际应用案例、重要性、未来发展方向。
1. 引言1.1 背景介绍锅炉是工业生产中常用的热能转换设备，其主要功能是将水加热为蒸汽，为生产提供所需的热能。
在锅炉运行过程中，为了保证安全和效率，需要对锅炉汽包的水位进行测量和控制。
锅炉汽包水位的高低直接影响着锅炉的正常运行和生产效率，因此水位的测量与控制至关重要。
在过去的锅炉水位测量与控制中，主要依靠人工操作，存在着操作不便、准确度不高等问题。
随着科技的不断进步，现代化的水位测量仪表和控制装置已经得到广泛应用，提高了锅炉操作的精度和效率，减少了人为错误的发生。
通过对锅炉汽包水位的测量与控制进行深入研究，可以更好地提高锅炉的运行效率，保证工业生产的安全性和稳定性。
本文将就锅炉汽包水位测量与控制的相关方法和技术进行探讨，以期对工业生产中的锅炉运行起到积极的指导作用。
1.2 研究目的本文旨在探讨锅炉汽包水位测量与控制的方法和技术，针对目前存在的一些问题和挑战进行深入分析和研究。
通过对不同的水位测量方法和控制装置的介绍，可以帮助相关行业了解如何有效地监测和控制锅炉汽包的水位，提高系统的安全性和可靠性。
在研究过程中，我们将重点关注水位测量仪表的选择和安装、水位控制装置的设计和调试等方面，以便为相关从业人员提供实用的技术参考和指导。
通过对实际应用案例的分析，可以更直观地了解水位测量与控制在不同情况下的应用效果和优缺点，为工程实践提供更具参考价值的经验总结。
锅炉汽包水位测量与控制
锅炉汽包水位测量与控制一、引言在锅炉系统中，锅炉汽包的水位是非常重要的参数之一，它直接关系到锅炉的安全运行和热能转换效率。
正确和准确地测量和控制锅炉汽包的水位对于安全和经济稳定地运行锅炉至关重要。
本文将探讨锅炉汽包水位的测量与控制方法。
二、锅炉汽包水位测量1. 传统机械浮球水位计传统的锅炉汽包水位计采用机械浮球原理进行测量。
浮球水位计由铜制浮球和连接浮球的浮子杆组成，浮子杆上设有水位指示标线，可以直观地显示锅炉汽包的水位。
浮球水位计具有结构简单、可靠稳定的特点，但其测量精度较低，易受到水位变动和震动的干扰，而且无法实现远程监控和自动控制。
2. 电容式水位计电容式水位计利用电容效应原理进行水位测量。
电容式水位计由外壳和两个金属电极组成，其中一个电极安装在锅炉汽包内，另一个电极安装在锅炉汽包外。
当水位上升时，电容值增大；当水位下降时，电容值减小。
通过测量电容值的变化，可以得知锅炉汽包的水位高低。
电容式水位计具有测量精度高、响应速度快、抗干扰能力强等优点，已经成为现代锅炉水位测量的主要方式。
3. 压力式水位计压力式水位计利用压力测量原理进行水位测量。
压力式水位计由压力传感器、水位管和水位显示装置组成。
压力传感器安装在锅炉汽包中，通过测量压力变化来得知水位的高低。
水位管用来表示锅炉汽包的水位高度，水位显示装置通过连杆和压力传感器相连，显示水位高度。
压力式水位计具有结构简单、可靠性高的特点，但由于涉及到压力测量，需要进行一定的校验和维护，比较容易受到湍流和蒸汽冲击的干扰。
三、锅炉汽包水位控制1. 过热蒸汽水平控制过热蒸汽水平控制是通过控制进入过热器的蒸汽量来实现的。
当锅炉汽包水位过低时，控制系统会调整给水阀门的开度，增加给水量，以提高锅炉汽包的水位；当锅炉汽包水位过高时，控制系统会调整给水阀门的开度，减少给水量，以降低锅炉汽包的水位。
通过这种方式，可以保持锅炉汽包的水位在正常范围内。
2. 低水位保护低水位保护是为了防止锅炉汽包的水位过低而造成干燥燃烧，引发爆炸事故。
第一篇 第五讲 汽包水位测量
差压式锅炉水位测量误差消除方法
∆H = L( ρ a − ρ s ) g − H 0 ( ρ w − ρ s ) g − ∆p (ρw − ρs ) g
若将参比水柱温度近似看作等于室温，式中 与汽包压力的关系如图5-4所示； 若将汽包压力与这个密度差的关系近似用线性关系式 来表达： 并代入式(3.5)，可得水位与汽包压力及差压之间的关 系为
平衡容器的类型很多， 平衡容器的类型很多，不同类型的平衡容 水位-差压公式是不同的， 器，水位-差压公式是不同的，进行汽包压 力修正时， 力修正时，测量系统的组态方案就一定不 不能简单套用， 同，不能简单套用，否则会产生难以估计 的结果。 的结果。
（三）电极式汽包水位测量装置
电极式(电接点式)汽包水位测量装置也是一种基于联通管 式原理的测量装置，与普通就地云母水位计(或双色水位 计)不同之处在于测量筒内有一系列组成测量标尺的电极， 由于汽、水电导率的很大差别，造成处于汽和水中的电极 电阻值有很大差别，以此来判断电极是处于水空间，还是 处于汽空间。利用多个电极即可判断当前的水面位置。 阶跃式显示是电极式水位计的固有特性，为了满足运行监 视要求，在常用监视段(±100mm)内电极设置密集些，超 出该范围时，分辨力可适当降低些，例如，按19 个电极 分布时，其电极位置设置为：0、±15、±30、±50、 ±75、±100、±150、±200、±250、±300mm。电极 在测量筒上按120°分布，以保证筒体强度和便于安装。
(1) 影响汽包水位计管内水柱温度变 化的因素
2）汽包水位:高水位时，由于水位计中水 柱高度增加，散热损失增加，同时汽柱高 度减少，蒸汽凝结量减少，因此，水柱的 平均温度较正常水位时低，与饱和温度的 差值增大；反之，低水位时，差值减少。 据有资料介绍，水位变化±50mm 时平均水 温较正常水位时约有16～24℃的变化。
汽包水位测量问题
汽包水位测量问题（之一）饶纪杭玻璃水位表玻璃水位表是测量汽包水位的传统仪表，也是大容量锅炉所必须配备的装置。
美国ASME 动力锅炉规程就规定：动力锅炉至少应配有一套玻璃水位表和两套具有报警和跳闸功能的间接式水位表。
国外各锅炉厂对各自生产的锅炉一般都配有两套玻璃水位表，分别按扎在汽包的两端，有的锅炉还配有高位玻璃水位表，用于锅炉的启停过程。
玻璃水位表虽有玻璃板、云母、牛眼等品种，但是它的工作都是按照联通管原理的。
在环境温度和大气压力条件下联通管中支管的水位都是位于同一个水平的。
而汽包是在压力下工作的汽包内的水温处于对应汽包蒸汽压力的饱和温度。
饱和蒸汽通过汽侧取样管进入玻璃水位表。
由于玻璃水位表的的环境温度远低于表内的蒸汽温度，蒸汽不断凝结使表中多余的水通过水侧取样管流回汽包，表中的水受冷却使得其平均温度低于饱和温度，水位表中的密度增大，比汽包中的水的密度要高，就会使水位表中水的密度要高，这就会使水位表中的水位低于汽包中的水位这时联通管的平衡条件是：h·r w=(h-Δh)r a+Δhr s式中h—汽包水位与水侧取样管距离Δh—水位表中水位与汽包中水位的差值r w——饱和水密度r s—饱和汽密度r a—水位表中水的平均密度水位中的水是由饱和蒸汽凝结不断补充的，上部的水温应等于饱和温度，但是沿着水位表的高度逐渐下降，其水温也会逐渐降低。
水温降低的幅值和速度，受多种因素的影响。
诸如环境温度的影响，空气流动情况的影响，水位表散热条件的影响，取样管直径和长度的影响。
因此玻璃水位表中水的平均温度是很难确定的，当然也就无法准确确定水的平均密度，特别是在汽压变化情况（如滑压运行空况）时这一问题更加突出，这就给计算水位表和汽包中水位的差值带来了困难。
有的锅炉厂提供了所生产锅炉汽包中水位和水位表中水位的差值的数据，如CE公司提供的数据为：根据这一数据可以推算可知当汽包压力17.66 Mpa是对应的饱和温度为360℃，这时玻璃水位表中水的平均温度约为340℃。
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参比水柱高度恒定的机理： 在保证参比水柱管口始终有较大流量的凝结水溢 出条件下，管口标高就钳制住了流动的参比水柱 长度，维持参比水柱高度的恒定。 当汽包压力从P0阶跃升高P1 ，饱和汽温度从 T0阶跃升到T1时，则平衡容器内饱和汽加热参 比水柱，使其温度由t升到t1= T1，水柱密度减 小而膨胀，只是增加水柱溢出量而已，仍维持参 比水柱高度的恒定。在此过程中，参比管中水柱 温度t低于或等于周围的饱和汽温度，参比水柱不 会出现内沸腾而影响参比水柱(正压室)的静压输 出。
电极装置组件特点： RDJ-2000型柔性自密封电极组件是GJT-2000 测量筒另一重要外形技术特征，电极安装机械密 封原理是利用筒内压力增加密封紧力，自紧力与 压力成正比，压力愈高，自紧力愈大。加上安装 预紧力，有足够紧力保证密封不泄漏。电极冷态 可靠密封试验压力可达40 MPa。柔性密封材料 可耐1000℃高温，承压强度高，回弹性能与热紧 性能好。电极带有拆卸螺纹，拆卸方便，一般女 工即可操作。而国内外现用电极组件的密封紧力 随压力增加而减小，需要预紧力很大，加之硬靠 机械密封，密封可靠性低，热紧性能差。RDJ2000电极安装有仰角，可防止电极挂水与水渍。
汽包水位保护是机组运行中严禁退出的保护项目， 其重要性应为机组所有保护项目之最。相当多的 超高压、亚临界锅炉采用差ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ式保护，主要问题 有： （1）相当多锅炉在点火阶段，甚至在小于30% 额定负荷阶段，不敢投入水位停炉保护； （2）只能进行冷态水位实际传动校验，传动校 验保护动作实测值与高压运行时的实测值可能有 很大差异，校验结果模糊； （3）保护动作实测值漂移因素多，可信性较低， 2个信号同时失准概率较大，信号异常排查难度 大，保护准确性、稳定性、可靠性相应较低。
为了给汽包水位差压式测量提供准确稳定的参照 物——参比水柱，淮安维信仪器仪表有限公司独 家研发、独家制造的最新专利产品，研制出GJT －DⅠ双恒单室平衡容器，可使使参比水柱温度 恒等于汽包内的饱和水温度，避开普通单室平衡 容器参比水柱温度修正的难点，即在实现“水位 －差压”测量变换中不需要进行参比水柱本身温 度的修正，只需要进行热工人员都已熟悉的压力 修正即可；使参比水柱高度恒定，不受压力变化 的影响。“双恒”的含义就在于此。 GJT－DⅠ双恒单室平衡容器的结构特点是设置 有叉式参比水柱组件和伸高自冷凝室。测量系统 见图。
配套凝结球式单室平衡容器的差压式水位计测量系统主要 问题是，必须进行参比水柱平均温度修正。而准确修正难 度之大由下式可见。 平均温度Tc p＝(t h /m L)(1- e- m L)＋T c -----（1）式中：t h —饱和水温度；Tc—环境温度；m＝ [(αU)/(λS)]0.5 ，α是参比水柱管放热系数，S、D、 U是参比水柱管的几何参数，S—截面积，D—直径，U— 周长；λ—导热系数；L—参比水柱高度；t h、λ又与汽 包压力有关，放热系数α是变量、且量值不易确定。 所以，以参比水柱平均温度计算法确定温度修正参数，既 困难，又不实用。目前只能以简单的温度给定，或以简易 的温度测量进行温度修正初步设定,投入运行后按云母水 位计、电接点水位计指示进行修正参数调整。现场试验调 整工期长，工作量大，修正误差大。因此，参比水柱温度 修正是差压水位计准确测量主要难点。
当汽包压力从P0阶跃降低至P2，饱和汽温度从T0阶跃 降到T2时，则平衡容器内饱和汽冷却参比水柱，使其温 度由t降到t2= T2，水柱密度增大而收缩，但由于从参 比管不断有新凝结水注入，只不过是减小了短臂口的溢出 量而已，仍能维持参比水柱设计高度。在此过程中，虽然 参比水柱温度t高于周围的饱和汽温度T2，但GJT－DⅠ 双恒单室平衡容器的整体设计可有效抑制参比水柱内沸腾， 不影响参比水柱(正压室)的静压输出。 解释如下：1，饱和汽温度是随压力突降而阶跃下降到T2， T2低于或等于t2，饱和汽不断冷却参比水柱；2，伸高 式自冷凝器内的饱和汽及其凝结水温度也突降而阶跃下降 到T2，大量的低温（T2）凝结水从管底部更换温度高的 参比水柱；3，注入管和参比管实际上是双参比水柱管， 在过度过程开始的瞬间即便有内沸腾，但由于注入管中沸 腾水柱将瞬时升高，不会极快从参比管溢出，此时注入管 水柱静压为双恒单室平衡容器的输出，可大大减小压力阶 跃降低对测量的影响。
双恒单室平衡容器本身带有伸高自冷凝器，可产生的大量 的凝结水，其温度为饱和水温度。大量凝结水由底部进入 参比水柱管，从管口溢出，使98％以上的参比水柱为向 上流动的饱和水柱。根据饱和水和饱和汽的物理特性知， 饱和汽与饱和水的温度与压力是一一对应的。当汽包压力 变化时，饱和汽的温度跟随压力突变。注入参比水柱管的 饱和汽凝结水温度也发生突变。 由于伸高式冷凝室高度较高，冷凝面积大，注入凝结水流 量大，那么，对原有参比水柱的置换率也大，极有利于参 比水柱温度快速跟踪汽包内的饱和水温度。从饱和汽与参 比水柱的热交换角度分析。当汽包压力P升高时，饱和汽 温度T升高，则饱和汽加热参比水柱；当P降低时，饱和 汽温度T降低，则冷却参比水柱。由于叉管的管壁薄，蓄 热量较小，则参比水柱温度变化迟延小。 上述两种作用使参比水柱温度过渡到对应压力下饱和汽温 的时间短，测量动态特性好。那么，参比水柱如同在汽包 内一样，温度恒等于饱和水温度。则不需温度修正补偿， 只需压力修正即可。由于参比水柱处于饱和汽室中，水柱 温度不受环境温度影响。
汽包水位测量专题
舒朝龙 2008.3.29
主要内容：
汽包水位测量现状及存在的问题 常用方法介绍： 云母水位计（水位TV） 带单室平衡容器水位计 电接点水位计 带双室平衡容器水位计 各水位计常见缺陷
汽包水位测量现状及存在的问题
汽包水位测量监控保护系统的设计、安装、 运行维护等管理存在一系列严重问题，是 导致一些重大缺水、满水事故的主要原因 之一。 长期以来汽包水位一次测量技术进步缓慢， 没有较大技术突破。而在2000年以前， 出现了“汽包与测量装置之间多测孔接管” （简称‘汽包水位多测孔接管’）和“汽 包水位高精度取样电接点测量筒”等新技 术，可以解决监控保护系统普遍存在的一 些难题，但应用不广，影响不大。
参比水柱温度恒等于汽包内饱和水温度的机理： 叉式参比水柱组件置于平衡容器饱和汽室中，来 自汽包的饱和汽经平衡容器汽侧取样管进入饱和 蒸汽室中，加热或冷却参比水柱组件，使参比水 柱温度等于汽包内饱和水温度。双恒单室平衡容 测量系统平衡容器的器壁散热，使饱和汽室中的 饱和汽凝结成水，凝结水经排水管流至汽包下降 管。由于排水管裸露在空气中，其中水的密度大 于饱和水密度，合理选择排水管道与下降管的连 接点标高(距汽包中心线20米)，可使汽包压力很 低时排水管中的冷水不会进入饱和汽室，不会降 低参比水柱平均温度。而传统双室平衡容器的安 装，按某些规定，排水管道与下降管的连接点标 高距汽包中心线10米，会导致压力在1-6Mpa 时排水管中水上升到平衡容器中，降低水柱下部 温度，降低整段参比水柱平均温度。
GJT-2000型高精度取样电极传感（测量筒） GJT-2000A高精度取样电极测量筒采用综合技 术原理，使水样平均温度逼近汽包内饱和水温， 取样水柱逼近汽包内水位，使电极如同在汽包内 部一样检测，实现水位高精度测量。 在测量筒内部设置笼式内加热器，利用饱和汽加 热水样。加热器由不同传热元件构成。加热方式 有内热和外热。内热既有水柱径向传热元件，又 有轴向分层传热元件。 饱和蒸汽在加热器中放出汽化潜热，其凝结水由 排水管引至下降管，以下降管与汽包为一侧，以 排水管与加热器为另一侧构成连通器。裸露的排 水管中平均水温低于下降管水温，水位则低于下 降管侧。连通点标高愈低，压力愈高，水位差愈 大。为保证排水管侧水位不会升至加热段而减小 加热面积，要求连通点选在汽包中心线下15 m。
GJT-2000测量筒独特优点： 免排污。水质好，减轻了对电极的污染。初装 彻底冲洗后，在3～4a大修周期内免排污，既 减少了维护量，又可避免热态排污加快电极寿 命损耗，减少由此而引起的保护切投次数。 可增大水样电阻率，利于减小工作电流，减缓 电极的电腐蚀而延长寿命。 水质稳定，水样上下水阻率分布较均匀，利于 提高二次仪表测量的稳定性，不必经常调整仪 表临界水阻。 水侧取样管中有连续流向汽包的高温水流，当 汽包水位大幅度升降时，电极承受的热冲击较 小。
自动调节系统与保护系统“合用”三个信 号，形成危险集中。如果水位失控发展为 水位事故原因在于自动调节信号测量系统 异常，那么保护信号系统必然异常，保护 与自调系统将同时失灵，设备安全处于危 险状态。水位测孔数量不足是形成危险集 中的主要原因，构成为监控保护系统改进 的最主要障碍。
WDP系列无盲区低偏差双色水位计云母水位计
测量原理：
本系列云母水位计主要由1汽侧取样阀门、3光源 箱、4水位计表体、9平衡管、10排污管、11双 色水位计、13水侧取样阀门、15饱和汽伴热管、 17排水管、19冷凝罐等组成。原有云母水位计的 表体内只有云母水位计11，本系列双色水位计又 加工了饱和汽伴热管，而且在安装时将排水管延 长接至汽包下大于15米的汽包下降管处，当进入 饱和汽伴热管的饱和蒸汽在其中冷凝后流到下降 管中，由于排水管与汽包下降管的连接处处于汽 包下大于15米的地方，排水管中的水位不会上升 到水位计表体内部，使得饱和汽伴热管中始终充 满饱和蒸汽，起到对表体和水位管中的水进行加 热的目的。