第十一章汽包水位检测
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的汽包水位是指锅炉水的蒸汽与水的分界面高度，也是锅炉稳定可靠运行的重要参数之一。
正确地测量与控制锅炉汽包水位，既能保证锅炉的安全稳定运行，又能提高锅炉的热效率和经济性。
常用的锅炉汽包水位测量方法主要有以下几种：（1）机械式水位计机械式水位计是最早被广泛使用的一种水位测量仪器。
其原理是通过压力传感器将锅炉汽包的水压力转换为机械指针位移的方式进行水位测量。
其主要优点是结构简单，操作方便，但在测量精度和可靠性上有较大的局限性。
由于锅炉水位在燃烧过程中会受到各种因素的影响，如水位波动、气泡干扰等，因此机械式水位计容易受到误差影响，需要经常进行校准和调整。
电极式水位计是一种通过测量锅炉水位电阻的变化来进行水位测量的仪器。
其工作原理是利用锅炉水和蒸汽之间的导电性差异，通过电极将电信号传导到控制室的仪表中进行分析处理，从而实现对锅炉水位的实时监测。
电极式水位计具有响应速度快、稳定性好等特点，适用于高温高压工作环境。
但是需要定期维护，清理或更换探头以确保准确度。
超声波式水位计利用超声波在水蒸汽中传播的速度和反射的特性来进行水位测量。
其优点是可以实现无接触、高精度、高稳定性和多参数监测的目的。
超声波受到锅炉温度，压力和气体含量等因素的影响。
需要进行较多的校准工作，但是其灵活性允许安装位置的改变，是目前较为先进的水位测量仪器。
（1）开环控制开环控制是简单且直观的一种控制方式。
其原理是依靠向水泵或调节阀门等执行器不断输入调节信号，来使得锅炉水位保持在设定范围内。
但是该方式存在着控制精度低、响应时间长等缺陷，不适用于对水位要求高且需精度较高的场合。
闭环控制是一种通过反馈的方式实现对水位控制的方法。
其原理是依靠传感器对锅炉水位进行实时监测，将监测到的实际水位信号与设定水位信号进行比较并通过反馈机制来调节控制阀或泵等执行器，使得锅炉水位稳定在设定范围内。
闭环控制具有控制精度高，抗扰性强等特点，适用于锅炉水位要求精确的场合。
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。
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系统中一个非常重要的部件，它主要起到水蒸气分离和收集的作用。
而锅炉汽包水位的测量和控制则是锅炉运行的关键环节之一，影响着锅炉的安全性、经济性和运行稳定性。
1、压力法水位测量原理压力法水位测量是锅炉汽包水位测量中最常用的方法。
其原理是根据在流体中的静力学原理，测量压力头与液位高度之间的关系来确定液位高度的位置。
当锅炉汽包内水位越高，水柱所产生的压力头就越大。
为了测量水位高度，需要在锅炉汽包内外分别安装两个压力表，它们分别称为高压表和低压表。
高压表的作用是测量锅炉汽包内的蒸汽压力，而低压表则用于测量锅炉汽包内的水柱压力头。
当锅炉汽包内水位高度变化时，对应的液位高度也会改变，造成高压表和低压表的读数发生变化。
根据它们的差值可以计算出液位高度的位置。
这种方法机构简单，测量精度高，但同时还存在一些问题，如压力表的灵敏度难以保证，压力口防腐保温有难度等。
电导法水位测量是通过在锅炉汽包内部安装一对电极，利用电极与液位之间的导电性差异来测量水位高度的位置。
当电极位于液面上方时，两极之间没有导电现象；当电极位于液面下方时，电极间的导电现象则明显增加。
通过测量两极之间的电导差异，即可判断液位高度的位置。
电导法水位测量的优点是机构简单、维修方便，而且应用广泛。
唯一的缺点是电极会受到水垢、污物等物质的影响，导致测量偏差或完全失效。
超声波法水位测量是利用超声波的传播时间来测量液位高度的位置。
当锅炉汽包内水位高度缩短时，超声波在空气和水之间传播的时间也会变短，从而可以推算出液面的高度。
超声波法水位测量的优点是测量范围广、抗干扰能力强。
缺点是对于非标准形状的汽包，测量精度可能会有所下降。
锅炉汽包水位控制是保证锅炉正常运行和安全的重要措施之一。
当锅炉汽包内的水位处于正常水平时，锅炉的燃烧热效率可以得到充分发挥。
但是如果水位过高或太低，锅炉的运行就会受到极大影响，甚至引发爆炸等灾难性后果。
1、锅炉汽包水位过高的原因及控制方法（1）进水量过大或汽发量过小。
锅炉汽包水位测量与控制
锅炉汽包水位测量与控制一、概述锅炉是工业生产中常见的一种热能设备，其作用是将化石燃料或其他类型的燃料燃烧产生的热能转化为蒸汽或热水，用于驱动机械设备或提供供热。
锅炉在运行过程中需要保持足够的水位，以确保燃烧过程的稳定性和安全性。
而汽包水位的测量与控制对于锅炉的正常运行起着至关重要的作用。
二、锅炉汽包水位的重要性锅炉汽包水位是指锅炉内部的蒸汽和液态水的分界线，它直接影响着锅炉运行的安全性和效率。
正常的水位控制可以确保锅炉内部热量的传递和热平衡，保证锅炉设备的长期稳定运行，同时也可以保证对外输出的蒸汽质量和能耗的有效控制。
1. 安全性锅炉汽包水位的过低或过高都会对锅炉的运行安全性产生严重的影响。
过低的水位容易导致锅炉爆炸的危险，而过高的水位则容易造成锅炉内部压力过大，从而影响到锅炉的正常运行。
良好的水位控制对于防止锅炉事故的发生至关重要。
2. 能效性正常的汽包水位可以保证燃烧系统和热量传递系统的正常运行，确保燃煤或其他燃料的充分燃烧，从而提高锅炉的热效率，减少能源的浪费。
正常的水位控制也有利于降低锅炉设备的维护成本和延长设备的使用寿命。
1. 机械浮子式水位计机械浮子式水位计是一种比较传统的水位测量仪器，通过浮子在水位上升或下降时推动连杆传动指针进行水位的读数。
它的优点是结构简单，操作方便，但是测量精度相对较低，对水质的要求较高。
2. 电阻式水位计电阻式水位计采用电极测量水位的方式进行水位控制，其优点是测量精度高，适用范围广，但是对电极和电路的维护要求高，且受到水质影响较大。
3. 超声波水位计超声波水位计利用超声波在水中传播的原理测量水位高度，其优点是无需直接接触水位，可远程测量，且对水质的影响较小，但是安装和维护相对较为复杂。
4. 雷达水位计雷达水位计采用雷达波束测量水位高度，其优点是测量范围广，测量精度高，无需接触水位，适用于高温高压和腐蚀性较强的环境，但是成本较高，对安装环境要求严格。
以上四种方法都可以用来测量锅炉汽包水位，不同的方法适用于不同的环境和要求，使用者可以根据实际情况选择适合的水位测量仪器。
锅炉汽包水位的测量与保护
锅炉汽包水位的测量与保护火电厂中，锅炉汽包水位是锅炉安全运行的一个重要参数，特别是对高参数、大容量的锅炉，随时准确监视汽包水位的变化就非常重要。
一般锅炉汽包水位波动要求不超过±30mm～±50mm的范围，以防止恶性事故的发生。
比如：锅炉汽包满水事故和锅炉汽包缺水事故。
因此在锅炉上往往装有几套不同型式的水位计来监视汽包水位的变化情况，并在汽包水位越限时进行报警，更为严重时动作停炉。
锅炉汽包满水事故一般是指锅炉水位严重高于汽包正常运行水位的上限值，使锅炉蒸汽严重带水，使蒸汽温度急剧下降，蒸汽管道发生水冲击。
锅炉汽包缺水事故是指锅炉水位低于能够维持锅炉水循环的水位，蒸汽温度急剧上升，水冷壁管得不到充分的冷却，而发生过热爆管。
锅炉汽包满水和缺水事故严重威胁机组的安全运行，轻者造成机组非计划停运，严重时可造成汽轮机和锅炉的严重损坏。
锅炉水位的正常运行非常重要，《二十五项反措》8.8.5条规定：汽包锅炉水位保护是锅炉启动的必备条件之一，水位保护不完整严禁启动。
为了保证锅炉的安全运行，《二十五项反措》明确规定锅炉无水位保护严禁启动和运行。
锅炉汽包高、低水位保护的设置、定值和延时值随锅炉型号和汽包内部设备不同而异，具体规定应由锅炉制造厂确定，各单位不得自行确定。
《二十五项反措》明确要求：锅炉汽包水位调节和水位保护的信号应采用有压力、温度补偿的差压式水位表的信号。
也就是说汽包水位保护的信号应来自差压变送器，严禁从就地(电接点)水位表上取信号。
下面简单谈谈就地水位表和差压式水位表的工作原理。
(1) 就地水位表就地水位表是按照连通器原理测量水位，在液体密度相同的条件下，连通器各支管的液位处于同一高度。
但是就地水位表因受外界环境的影响，就地水位表内水的平均温度低于汽包内的饱和温度，使就地水位表内的密度比汽包中水的密度高，从而造成就地水位表中水位低于汽包的实际水位，并且随着锅炉压力的升高，就地水位表的指示值愈低于泡包真实水位。
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。
11汽包水位测量.ppt解析
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11.2 电接点式水位计
一、电接点水位转换原理与水位测 量筒的结构 水位测量筒通过连通方式形 成相应水柱高度，该水柱的压力 平衡压力容器内的被测量水位的 压力。 在水位测量筒的筒壁上安装 了数个电接点。由于锅炉炉水， 其电阻串一般在106Ω· cm以下， 蒸汽的电阻率一般在108Ω· cm以 上，筒内的水浸没的电接点和未 被浸没而处于汽(气)中的电接点 的状态(低阻、高阻)相差甚远。 水位的转换就是利用了上述的特 性。
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11.3 差压水位计
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差压式水位计是通过把液位高度变化转化为差压变化来测量 水位。主要由平衡容器、脉冲管路、差压计组成。 一、水位—差压转换原理 水位—差压转换装置又称平衡容器，其结构形式如图 所示，(a)为简单平衡容，降低了汽包内汽水 分离效果，使得蒸汽携带水分过多， 含有盐量也增多。汽包水位过低，使 锅炉某些管哪缺水而破坏了水循环， 造成锅炉炉管的爆管事故。
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重量水位：假想某一瞬时汽包出口与入口都封闭起来， 汽侧中的水回到水一侧，水侧中的汽回到汽一侧，而且汽、 水平静下来时的水位。 火电生产过程中一般都是采用云母水位计、双色水位计、 差压水位计和电接点式水位计等测量汽包水位。
二、差压式水位计的误差影响因素
凡是影响平衡容器中冷凝水密度ρ1、 ρ2、饱和水密度ρw和饱 和蒸汽密度ρs的因素都会影响差压水位计的关系。
1、平衡容器向外散热导致的误差
散热量取决于平衡容器的结构（单室、双室），平衡容器的 的尺寸L和环境温度。 解决办法：平衡容器上加蒸汽套保温，使得ρ1＝ ρ2＝ ρw
11汽包水位测量解析
H'
——显示值。
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。
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二、 双单色水位击计 此处编辑母版标题样式
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第二级
超声波物位计由超声波发射、接收器（探头）及显示仪表组成。
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超声波物位计原理框图 超声波物位计的原理 物位计以微处理机8031单片机为核心，进行超声波的发射、接收控制 和数据处理，具有声速温度补偿功能及自动增益控制功能。
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汽包工作压力越低，则密度差（ρw－ρs）越大，平衡 容器输出差压越大，导致差压水位计测得水位偏 低。
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单室、双室平衡容器差压水位计不适合机组启动、停机或 滑压运行时使用。
三、减小汽包压力变化造成水位指示误差措施： 1、采用补偿性平衡容器
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汽包压力为0.5MPa时，正常水位下的差压： p 0 . 5 w 0 . 5 ( L l ) g l a g H 0 w 0 . 5 g ( L H 0 ) s 0 . 5 g
汽包压力在额定压力下，正常水位下的差压：
p e w ( L e l ) g la g H 0 w 5 g ( L H 0 ) s g e
二、差压式水位计的误差影响因素 凡是影响平衡容器中冷凝水密度ρ1、 ρ2、饱和水密度ρw和饱和蒸汽密度ρs的因素都会影响 差压水位计的关系。
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。
汽包水位测量原理
1 前言汽包水位是表征锅炉安全运行的重要参数，但由于水位取样系统内工质温度低于汽包内的工质温度，因此水位测量的指示与汽包内水位的实际高度总是存在着一个高度差，该差值称为冷缩量，且由于不同水位计测量原理不同和水位取样系统内工质温度不同，该冷缩量也不尽相同。
导致各水位计显示值间偏差不一，有的甚至达到100mm以上，这就使得汽包水位测量的准确性与汽包水位偏差问题的解决，成为火电机组汽包炉安全经济运行的难题。
笔者根据在探讨解决方案的过程中的实践与体会，着重对汽包水位计因测量公式产生的误差进行了分析，探讨了提高差压式水位测量精度的一些技术措施，供同行在运行维护检修中参考。
2 汽包水位计算公式误差分析图2为舟山电厂汽包水位测量单室平衡容取样管的安装示意图。
正压侧仪表取样管从单室平衡容器引出，负压侧从下侧取样孔引出，引出后都按1:100向下倾斜延伸1m以上。
取样管延伸的目的是让平衡容器内的热量沿取样管传递，使取样管垂直段（参比水柱）接近环境温度。
当正、负压侧取样管内的水温度均为环境温度时，它的密度则是环境温度与汽包压力的函数，这样可以减少环境温度变化对汽包水位测量精度的影响因数。
2.1差压式水位计算公式的推导根据图2推导水位的计算公式如下：在实际应用中为参比水柱值小，故常省略，则公式（1）可简化为：式中：为参比水柱（侧水柱）冷水密度；为参比水柱（侧水柱）平衡容器内热水平均密度；为汽包内饱和水密度；为汽包内饱和蒸汽密度；g为重力加速度；为0水位线到负压侧取样管的长度；为在CRT上显示的汽包水位。
2.2 汽包水位计算公式误差分析由于冷水密度大于平衡容器内热水平均密度，值大于0，故由公式（2）计算的水位比实际水位要高一些，其误差为：根据图2，平衡容器安装尺寸L＝1083mm，＝400mm，l=220mm。
当汽包额定压力为15.4Mpa时：饱和水密度＝594.0kg/m3饱和蒸汽密度=101.9kg/m3冷水为40℃时密度＝998.9kg/m3平衡容器内热水平均密度，热水温度为200℃时，＝875.0kg/m3，热水温度为140℃时，＝933.5.0kg/m3。
第十一章汽包水位检测
能靠压力来查表。但现在计算机仪表都可以作到。
双
室
键盘输入
平
衡
容
压差△P输 入
减
除
器
L
法
法
智
能
环境温度T
查 ρ1 减
表
法
×
水 位
g
运
蒸汽压力P
查 ρ'' 减
表
法
×
算 原
ρw
理
图
锅炉汽包水位对于锅炉的安全运行极为重要。
云母水位计
指示直观， 但监视不便
差压式水位计
远距离监视， 但示值受汽包压力变化影响较大
现在，随着仪表的发展和更新，通过摄像机 将云母水位直接传递到控制室，作为水位的参考信 号供运行人员分析使用。
➢列写云母水位计实际水位和示值水位关系式？
ρs''
ρs '' H是汽包实际的重量水位
在蒸汽中的等压面
H是云母水位计的指示值
压力为P0
a是云母水位计的水平均密度
△H
w是饱和水密度
H s是饱和蒸汽密度
p p0 (2 s )gH
H p
线性，负斜率
误差原因：
1）温度影响 环境温度越低，冷凝水密度1增大， 则p H 读数比真实值小，指示带有负误差。 解决方法：改进平衡容器结构
2）汽包压力变化的影响 饱和水密度和饱和蒸汽密度受汽包压力变化很大 造成差压计指示水位偏低，低水位比高水位误差大
解决方法：进一步改进平衡容器结构，或采用汽包压力补 偿措施。
指示水位：无论哪种水位计所测出的汽包水位值都称为指 示水位。
设计和制造出某种水位计，能使指示水位值等于重量水位值， 方可确保锅炉说为的正常运行。
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设计和制造出某种水位计，能使指示水位值等于重量水位值， 方可确保锅炉说为的正常运行。
二、连通器式水位测量仪表
连通式水位测量仪表的种类
连通式水位测量仪表
玻璃管式 云母片式 双色式 电接点式
1、玻璃管式
➢玻璃管式水位计测量的优点？能用于汽包水 位就地指示吗？
双色水位计显示效果：汽红水绿，即蒸汽在缝隙处显示红色， 饱和水在缝隙处显示绿色。
4、电接点水位计
二、电接点水位计 电接点水位计主要用于各种汽包水位的监控及高、低压加热器、
除氧器、蒸发器、直流锅炉启动分离器、水筒等的水位测量。
1.测量原理
电接点水位计的水位检测是利用水和蒸汽的电阻率明显不同 的特性来实现水位和电信号之间转换。实验证明，在360°C 以 下的纯水，其电阻率小于104Ω · m，而蒸汽的电阻率大于 106Ω · m（数据说明同样体积水的电阻仅为同样体积蒸汽电阻的 1%左右）。
误差原因:平衡容器水柱温度和汽包压力的变化。
4、双室平衡容器
➢任务：推导水 位压差关系式。
➢问题：压差和 水位关系成正比 还是反比？压差 变化是否代表水 位变化？
实际应用中，目前尚未能测出这种实际水位。
重量水位实际上是将水位上、下联管间的测量段的汽水混 合物密度，折合成汽包工作压力下饱和水密度时相应的水位， 称为“重量水位”。
之所以称为“重量水位”，是因为此时此境的水位最理想地 表征锅炉运行中所包含的蓄水量（重量）水位。也表征着锅 炉蒸汽负荷量（输出）与给水流量（输入）的平衡程度。
电容式限位开关在物位测量控制中的 使用演示
连通器式
静压式 （液位） 物 基于力学原理
差压式 压力式
位
浮力（液位）
测
量
重锤式（粉末）
的 主
声学式
超声波物位计
要 方
基于相对变化原理
法
微波式 激光式
和 分 类 基于某强度性物理
量随物位升高而增 加的原理
核辐射式 电气式
电阻式 电感式
电容式
汽包水位测量的背景知识
为什么火电厂中汽包水位的测量难度最大？
汽包中汇集了具有高温、高压的沸腾水和饱和蒸汽，
汽包内壁也布置了不对称的上升管和下降管，在机组 参数(负荷、汽压、汽温)的不断变化中，汽包内的汽 和水的两相物质很难有个稳定的界面。
汽包水位的名称有三种：
实际水位：汽包内每根垂线上取出汽水混合物湿度变化率 最大的这个点，然后由无数个这样的点所连成的液面。
汽包水位测量的重要性
锅炉
过热器
水位过低
水 水冷壁超 冷 温被烧坏 壁
燃料 空气
灰斗
空气
再热器 汽包
锅炉水循环 效果变差 省煤器
爆管
空气
汽轮机
凝汽器 空预器
去烟囱 给水泵
图1 火电厂生产流程
发电机
～
至 过 热 器
s p
汽 联 箱
水
冷
下
壁
降
管
炉膛
水联箱
图1.汽包内工质循环示意图
2、电厂的水位测量
电厂的水位测量：汽包、除氧器、凝汽器、高低压加 热器等。
一、工业锅炉水位控制系统构成
1、物位测量的基本概念和分类 ➢物位测量的范围：是液位、料位、界位的总称。 ➢物位测量传感器的分类：连续式物位传感器、开 关式物位传感器（也叫物位开关）。
容器（开口或密封）中液体介质液面的高低——液位； 两种液体介质的分界面的高低——界位； 固体块、散粒状物质的堆积高度——料位；
现在，随着仪表的发展和更新，通过摄像机 将云母水位直接传递到控制室，作为水位的参考信 号供运行人员分析使用。
➢列写云母水位计实际水位和示值水位关系式？
ρs''
ρs '' H是汽包实际的重量水位
在蒸汽中的等压面
H是云母水位计的指示值
压力为P0
a是云母水位计的水平均密度
△H
w是饱和水密度
H s是饱和蒸汽密度
常压锅炉玻璃管水位计原理：
该面上压强=ρ2h2g+p0
处于连通，状态参数相同
的，且在同一水平面上的
大气压
压强相等。
大气压 透
明
玻 璃
该面上压强=ρ1h1g+p0
材
料
制
成
锅炉内大气压和玻璃管内大
等压 面A
气压相同，只要两者密度相
ρ2
ρ1
同（温度相同），h1=h2
2、云母水位计
云母水位计是连通式水位计中使用最早、结 构最简单、运行最可靠的水位显示装置。它只能用 连通管在汽包附近适当位置就地安装，属于就地式 仪表。在过去仪表不发达的年代，主要靠这种仪表 监视汽包水位。
电接点水位计是将汽包内水位转换成相应电接点的通断状态， 然后通过电信号远传来指示水位的。
电接点水位计由水位传感器和显示仪表两部分组成。
电接点水位计由测量桶、若干电接点、信号电缆、电源及显 示器等组成。
利用与受压容器相连通的测量筒上的电接点浸没 在水中与裸露在蒸汽中的电导率的差异，通过显 示指示灯来显示液位的。
电接点水位计的输出信号变化带有阶跃性，接点之间的水位变 化不能反映，有死区，
为了避免极化现象，采用交流供电。
采用交流电源可能带来的问题？
三、差压式水位计
1、压力式水位计
直接在底部 容器安装一 块压力表， 利用底部压 力与液位的 关系来测量 液位。
问题：这种压力式水位计能直接测量汽包水位吗？
2、差压式水位计的结构
➢由水位平衡容器（水位检测元件）、差压 变送器和显示或控制仪表三部分组成。
➢平衡容器的作用：将水位变换成压差。
平衡容器
水位
差压
(a)为单室平衡容器， (b)为双室平衡容器， (c)为结构补偿式双室平衡容器。
3、单室平衡容器
➢任务：推导水 位压差关系式。
➢问题：压差和 水位关系成正比 还是反比？压差 变化是否代表水 位变化？
p p p
p Lag (H0 H)wg (L H0 H)sg
L( a s )g H0( w s )g ( w s )gH
H p 线性，负斜率
由上式容易看出：输出的差压信号受汽包压力和 平衡容器侧水柱温度的影响。
p L(a s )g H0(w s )g (w s )gH
ρwt''
ρ1a
等压面
t''
H a s H w s
一般情况下，有
a> w > s 故有H< H
3、双色水位计
➢改进了云母水位计的结构，辅以光学系统， 利用光从空气进入蒸汽或水产生不同的折 射，使汽水分界面显示成红、绿两色的分 界面，显示清晰，并有利于电视远传
➢双色水位计的优点：显示清晰、结构简单、 水位图像还可用视频信号远传到控制室， 因此应用越来越广泛。