汽包水位偏差原因分析

汽包水位偏差原因分析

1、汽包水位测量系统问题造成汽包水位偏差。

汽包水位测量系统问题是造成汽包水位测量偏差的主要原因之一：

1.1、 汽包水位测量误差造成汽包水位测量偏差

原汽包水位测量技术存在很大的测量误差是造成汽包水位测量各种水位计之间较大偏差的主要原因之一 1.1.1、 联通管式水位计测量原理和误差

联通管式水位计结构简单，显示直观，如图1-1所示，它可以做成仅仅在就地显示的云母水位计（包括便于观察的双色水位计），也可以采取一些远传措施，如在水位计中加电接点或用摄像头等构成电极式水位计或工业电视水位计等。但就其原理来说，都是属于联通管式测量原理。

图1-1 联通管式水位计原理图

联通管式水位计是利用水位计中的水柱与汽包中的水柱在联通管处有相等的静压力，从而可以用水位计中的水柱高度来间接反映汽包中的水位，因此，也称为重力式水位计，其水位称为重力水位。

式中 H ——汽包实际水位高度 H

ˊ——水位计的显示值

ρs

——汽包内饱和蒸汽密度

ρw ——汽包内饱和水密度

ρa

——水位计测量管内水柱的平均密度

由于水位计管内的水柱温度总是低于汽包内饱和水的温度，因此，ρa

总是大于ρw

w ，水位计中的显示值总是低于汽包内实际水位高

度，它的示值偏差：

由（3-2）式可以看出，水位测量偏差与水位计管内水柱温度、汽包工作压力以及汽包内的实际水位等多种因素有关。

《二十五项反措》给出了参考值：

就地水位计的正常水位示值和汽包实际零水位的差值△h

2004年3月30日东北电科院利用朝阳电厂#2锅炉大修的机会，对汽包水位运行痕迹线进行实际检测:“实际汽包水位经常工作于设计汽包零水位上方140mm处，即汽包水位经常工作在设计零水位的正140毫米左右。”

1.1.2、差压式汽包水位计的原理和误差

差压式水位计是通过把水位高度的变化转换成差压的变化来测量水位的，因此，其测量仪表就是差压计。差压式水位计准确测量汽包水位的关键是水位与差压之间的准确转换，这种转换是通过平衡容器形成参比水柱来实现的。目前，国内外最常用的是通过单室平衡容器下的参比水柱形成差压来测量汽包水位，如图1-2所示。

正、负压管输出的压差值△P 按下式计算： ()()g g L s w s a ρρρρ-H --=P -P =∆P -+ (3-3)

或改写成

()()g g L s w s a ρρρρ-∆P --=

H

(3-4)

式中：ρa ——参比水柱(P+侧水柱)的密度 ρw

——汽包内饱和水密度

ρs

——汽包内饱和蒸汽密度 H ——汽包内实际水位

图1-2 水位-差压转换原理图

这里饱和蒸汽和饱和水的密度（ρw

、ρs

）是汽包压力Ｐ的单值

非线性函数，通过测量汽包压力可以得到，而参比水柱中水的平均密度ρa

通常是按50℃时水的密度来计算的，而实际的ρa

具有很大的不

确定性与50℃时水的密度相差很大是造成测量误差的主要原因之一。 根据计算，参比水柱平均温度对水位测量的影响如表１-1所示。

表１-1 参比水柱平均温度对水位测量的影响表

从表１-1可知，如果参比水柱的设定温度值为40℃，当其达到80℃时，其水位测量附加正误差33.2mm ；当参比水柱温度达到130℃时，其水位测量附加正误差高达108mm 。

“根据对1#炉4台汽包水位变送器在各种工况下的测试数据和计算表明，如果不进行温度压力补偿计算，将产生过大的示值误差，尤其是在锅炉启动过程中。因此必须对水位示值进行在线温度压力补

偿。1#炉4台水位计已有在线压力补偿，补偿误差基本可以忽略不计；但无温度补偿，仅设置正压信号管水温tM=60℃，这与现场测试结果（90-110℃左右）相差太大，所产生的示值误差在50mm-120mm之间，因此不容忽视。”（摘自《扬州第二发电厂汽包差压式水位变送器测量精度校核计算方法研究》）

由此可见，参比水柱温度对差压信号的相对误差的影响都是不可忽略的。

从上可见要全过程全范围的实现汽包各水位计之间的偏差小于30mm是不可能的。

1.2、汽包水位计取样造成汽包水位测量偏差

1.2.1、某厂670t/h锅炉，为避免各锅炉汽包水位计之间的偏差过大，在水位测量系统改造时将4台外置式单室平衡容器的水侧取样点移至汽包中部相邻两下降管的中间(图２-１)，启炉后4台差压水位计的偏差是小了，但比新改进的GJT电极式水位计和WDP云母水位计低80～110mm，后将最低的一台差压水位计的水侧取样管一次门后与相邻的一台云母水位计水侧取样管一次门后加装了一根联络管，关闭云母水位计汽侧一次门和差压水位计水侧一门，相当于使用了云母水位计水侧取样点，该差压式水位计指示上升110mm左右与GJT电极式水位计和WDP云母水位计指示一致。

1.2.2、某厂一台俄制670t/h锅炉，其下降管由71根管组成。在完成水位测量系统改造后(图２-２)，调试GJT电极式水位计，开关排水门，只影响水位30mm左右，与DNZ内置平衡容器差压水位计相差

50mm左右，同样将GJT电极式水位计水侧取样管一次门后与相邻的一台DNZ内置平衡容器差压水位计水侧取样管一次门后加装了一根联络管，关闭GJT电极式水位计水侧一门，相当于GJT电接点水位计与DNZ内置平衡容器差压水位计并用水侧取样点，GJT电极式水位计指示上升50mm左右与DNZ内置平衡容器差压水位计指示一致，后将电极式水位计水侧取样点从汽包内部引至汽包端头，两种水位计指示一致。

下降管入口

原单单WDP 单单GJT

云室室云室室电

母母极

水水式

位位水

计计位

计

图２-１某厂汽包水位计改造取样点示意图

电内内内

极置置置

式平平平

水衡衡衡

位容容容

计器器器

图２-２某厂汽包水位计改造取样点示意图