(完整版)锅炉汽包水位测量原理的介绍

一、双色水位计
1. 工作原理
▪ 由光源发出的光通过红、绿滤色镜片，射向 水位计本体液腔。在腔内汽相部分，红光射向 正前方，而绿光斜射到壁上被吸收。而在腔内 液相部分，由于水位的折射使绿光射向正前方， 而红光斜射到壁上，因此在正前方观察，显示 汽红水绿。
无水状态 （红色） 红色
绿色 有水状态 （绿色） 绿色
▪ 但是 ,由于汽包内的饱和水与平衡容器内的冷凝水 温度不同 (即密度不同) ,会导致测量误差 。为了减 少此误差 ,通常是使平衡容器的安装标高 (正负压取
样管的垂直距离 L ) 与二次显示仪表的刻度全量程
一致 ,并在二次表校验时 ,按运行额定参数和环境平 均温度 ,考虑密度影响的修正值 。单室平衡器一般 用于测量低温 、低压容器的水位 ,在用于测量锅炉 汽包水位时 ,要运用水位测量的汽压自动校正系统 才能实现较准确的测量 。
▪ ΔＰ为平衡容器输出差压 ,kPa ;
▪ L 为水位计量程 ,m。
▪ 由图 1 可以看出 ,正压侧压力 p + 由恒定的水柱高
度维持 (汽包内的蒸汽经过正压侧一次门“1”注入 平衡容器内并凝结成水 ,利用溢流原理将多余的水
流 而回 变汽 化包,所。以)Δ,负p 压即侧随压汽力包水位而p-变则化随汽。包水位变化
输出的差压Δp 比较稳定 ,测量较准确 ; 当汽压 下降时 (即使此时的水位保持不变 , 正压侧压 力 ( p+) 变化不大) , 负压侧的压力( p-) 将显著
增大 ,致使平衡容器输出差压减小 ,水位表指 示偏高 。
▪ 由图 1 可以得到水位测量关系式 :
Fra Baidu bibliotek
▪ Δp = p + - p(1)
= L (ρc- ρs) g - H (ρw-
锅炉汽包水位测量原理的介绍
杨忠学 2013年10月10日
第一章 简述
汽包锅炉的汽包水位会因负荷、燃烧工况和给水 压力等参数的变化而波动，汽包水位是汽包锅炉 运行中一个非常重要的监控参数，它间接反映了 锅炉负荷（即锅炉所产生的蒸汽量）和给水量之 间的物质平衡关系，保持汽包内的正常水位在一 定的允许范围内是保证锅炉和汽轮机安全运行的 最重要条件之一。
▪ 当汽包水位过高时，一方面由于汽包内蒸汽空 间高度减少，会增加蒸汽携带的水份，另一方 面水位过高也会影响汽包内汽水分离装置的正 常工作，造成出口蒸汽中水份过多，蒸汽品质 变坏，从而极易引起过热器管壁和汽轮机叶片 沉结盐垢而使之过热，导致蒸汽管金属强度降 低而发生爆管、过热器烧坏和汽机效率的下降。 严重满水时，会使主汽温急剧下降，直接影响 机组运行的经济性和安全性，若蒸汽带水严重， 则会使蒸汽管道和汽机受到水或冷蒸汽的冲击，
二、双室平衡容器
▪ 双室平衡容器 (简单双室平衡容器) 的结构如图 2所示 。
▪ 双室平衡容器的正压侧与单室平衡容器一样 ,维 持恒定水柱高度 ,负压侧置于平衡容器内 ,上部 比正压管下缘高 10 mm 左右 ,下部与汽包的水 室相连通 ,其水柱高度随着汽包水位的变化而变 化 。双室平衡容器的优点是内外 2 根管内水的 温度比较接近 ,减少了采用单室平衡容器因正负 压取样管内水的密度不同所引起的测量误差 ,但 是 ,由于平衡容器内的温度远远低于汽包内的温 度 ,故负压管内的水位比汽包实际水位偏低 ,因 而产生测量误差 。当汽压和平衡容器环境温度 变化时 ,此误差是个变数 。双室平衡容器的水 位测量关系式与单室平衡容器相同 。
随着水位计中水的温度降低，ρ1增大，Δh增 大，即水位指示偏差增大。
二、差压式水位计
汽包水位测量广泛采用差压式水位计的测 量，其平衡容器通常有单室平衡容器、双室平衡 容器以及内置式平衡容器，本节将着重介绍这三
种平衡容器。
１、单室平衡容器
１、单室平衡容器
▪ 单室平衡容器又叫简单平衡容器 ,如图 1 所示 ,其结构简单 ,安装方便 ,但测量误差较大 。当 锅炉在额定汽压运行 ,水位为正常水位时 ,其
红色
压力MPa
12
D:mm
40
１６ ６０
２２ ９０
测量情况：
当水位计中水的密度等于饱和水密度时， 水位计的水位即是重量水位。
水位计放置在汽包外，由于散热，使水位 计中水柱温度低于饱和水温度。说明水位计的 水位已不是重量水位，指示偏低Δh。
(Δh+h)ρWg=hρ1g+ΔhρSg Δh＝（ρ1－ρW)／（ρW－ρS）*h
▪ 由此可见，锅炉汽包水位的控制是十分重要的。
第二章 汽包水位的测量方式
火力发电厂中在汽包水位的测量中经常采 用的方法为双色水位计、差压式水位计以及电 接点水位计。其中双色水位计用到就地显示， 利用工业电视技术在主控实现监视；差压式水 位计最为常用，作为水位调节的被调参数；因 为电接点式水位计在汽包水位的测量中用的较 少，本章着重介绍双色水位计和差压式水位计。
ρs) g
▪或
H ≤L (ρc- ρs) g – ΔＰ≥ (ρw- ρs) g(2)
▪
图 1 和式 ,kg/m3;
(1)
、式中
:ρc为平衡容器内水密度
▪ ρw为汽包内饱和水密度 ,kg/ m3; ▪ ρs为汽包内饱和汽密度 ,kg/ m3; ▪ g 为重力加速度 ,m/ s2;
▪ H 为汽包水位 ,m ;
第三章 火力发电厂关于汽包水位测 量的要求
为了保证火力发电厂锅炉的安全运行，根据《防 止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中的 “防止锅炉汽包满水和缺水事故”的有关要求， 对汽包水位的测量提出以下要求。
甚至造成汽机叶片断裂事故，损毁汽轮机设备。
▪ 水位过低则会破坏锅炉的正常水循环工况，使水 冷壁管的安全受到威胁。如果在炉水循环泵的进 口水中带有蒸汽，就可能发生泵的汽蚀现象，使 泵的正常工作遭到破坏。如果出现严重缺水而又 未能及时进行正确处理时，则可能因水冷壁管供 水不足而引起水冷壁管壁烧坏破裂。可见，在锅 炉运行中，对汽包水位监控不当，或设备存在缺 陷而发生缺水、满水事故时，都会造成巨大的损 失。尤其对于现代大型锅炉，汽包水容积相对较 小，而蒸发量又大，如给水中断而锅炉继续运行， 则只需不到十秒钟，汽包水位就会消失。如果不 是给水中断，而只是给水量与蒸发量不相适应， 则也会在几分钟之内发生缺水或满水事故。