汽包水位

差压式水位计（单室平衡容器）测量误差

原因分析及防范措施

【摘要】火电厂中一般要测量锅炉汽包水位、凝汽器水位、除氧器水位和各种水箱水位等。汽包水位的测量对于保证锅炉、汽轮机等主要设备的安全运行非常重要。汽包水位过高会造成蒸汽带水，使蒸汽品质恶化，轻则使管道和汽轮机结垢加重，降低效率，重则使机组发生严重事故。水位过低会破坏锅炉水循环，使水冷壁局部过热甚至发生爆管。因此，及时准确地测量汽包水位，并将其控制在规定的范围内（+-50mm内），对保证火电厂安全、经济运行有重要意义。本文就汽包水位测量误差产生的原因，采取的防范措施较为系统的进行了阐述，希望能对以后承建的300MW机组差压式水位测量系统的安装起到一定的作用。

【关键词】差压式水位计测量误差原因措施

一．引言

随着科学技术的发展和电厂自动化水平的提高，热工自动化水平越来越高，其准确性、快速性和稳定性要求也愈高。汽包锅炉给水三冲量调节系统中，汽包水位信号是主信号，在三冲量调节系统中的作用是消除引起水位变化的任何扰动，稳态时保持水位为给定值。但测量汽包实际水位，涉及问题较多，在技术上还有一定困难。测量汽包实际水位困难主要原因可归纳为以下几点：①汽包水位很不稳定，总是上下波动，这种快速波动在水位计中不易反映出来；②汽水界面不明显，汽包内实际汽水界面模糊不清；③沿汽包横向及轴向各处水位不一致。一般沿轴向中间水位高，两端低；沿横向，在上升管较密的一侧水位高④锅炉蒸气负荷突然变化会造成虚假水位。首先让我们从其结构原理对误差原因进行分析。二．差压水位计测量水位结构

差压水位计是将水位高低信号转换成相应差压信号来实现水位测量的仪表。其由水位——差压转换容器（平衡容器）、压力信号导管及差压计三部分组成（附图示）。水位信号首先由水位——差压转换容器转换成差压信号，差压计测出差压值的大小，由变送器转换成电信号（4~20mA），远传至控制室为调节系统提供水位信号及进行连续水位指示。

三．差压水位计测量水位工作原理

1、水位测量原理简介：

差压式水位计准确

测量水位的关键在于差压

之间的转换，这种转换通过

平衡容器来实现的。图示为

一种简单的凝汽筒式平衡

容器（亦称单室平衡容器），

汽包的上连通管与凝汽筒

相连接，筒的底部连接一导

压管（简称负压管），汽包

的下连通管直接与正压管相接。由于汽包内的饱和蒸气在凝汽筒内不断地散热

凝结，筒内液面总是保持恒定，所以负压管内水柱高度维持不变，而正压管内

水柱高度则随汽包水位H而变化。

2.影响汽包水位测量的原因：

根据对几种水位测量方式的分析，影响水位测量的原因主要有以下几个方面：2.1 汽包水位计安装条件、位置、环境的影响，水位计定位偏差一般在10～50mm，

各水位计所处的环境存在着差别，影响散热。

2.2 汽包安装条件的影响，汽包安装时的水平度要求应≤5mm，但在锅炉运行几年后，均会发生变化，达到15～20mm，水位计安装时是依据汽包中心线为标准，致使水位计安装时产生误差。

2.3 从给水、水冷壁进入汽包内的水的影响，给水温度因受各加热环境的影响，不可能恒定不变，且水温低于相应压力下的饱和温度；水冷壁进入的水含大量的汽泡，并不断蒸发，其密度将小于相应温度、压力下水的密度。

2.4 下降管的影响，锅炉运行中，汽包内的水不断地高速进入下降管，使得汽包内的水位不是一个理想的水平面，会随着下降管的布置位置产生高低不同的差别，差别可达40～60mm。

2.5 测量仪表本身固有的误差，虽然仪表的精度已很高，但仍存在着测量、安装误差。

3 减小汽包水位测量误差的方法和措施

3.1 合理的取样位置，应高于水位保护定值的高度，并有一定的余量。

3.2 合适的取样管路管径，以减小流通阻力，防止水位显示滞后。

3.3 尽量缩短连接管路的长度，减小流通阻力，提高连通管内的介质温度，平衡容器前的水平段应有足够的长度，以利于汽的凝结。

3.4 在汽水取样管之间加一连通管作为阻尼，缓冲汽包水位波动大时对水位测量的影响。

3.5 每个水位计应采用独立的取样孔、取样管路、平衡容器，以免相互产生干扰。

3.6 汽侧取样管向汽包倾斜，以利于凝结的水回流，保证平衡容器内的水面恒定。

3.7 合理的管路保温，既能保证介质的温度，又能充分散热。

四．安装技术方案措施在工程上的具体实施情况

水位测量由测量部件、导压管、测量变送器组成。水位计的取源部件直接与主设备连接，因此正确安装水位计的取源部件，对准确测量水位值和保证机组正常运行有着重大意义，其安装质量的好坏直接影响水位计的运行可靠性和准确性。

㈠安装前工作

1、水位测点位置的确定

水位的正、负取压点一般已由制造厂确定并安装预留好取样管座，此时需检查容器内部装置是否影响压力的取出。（一般以汽包的云母水位计零水位线为负取压测点高度；汽包的零水位线向上加上仪表的最大正量程为正取压测点高度。

2、平衡容器安装水位线的确定

平衡容器一般在其外表均标出安装水位线。单室平衡容器的安装水位线应为平衡容器汽侧取压孔内径的下缘线。双室平衡容器的安装水位线应为平衡容器正、负取压孔间的平分线。蒸汽罩补偿式平衡容器的安装水位线应为平衡容器正压恒位水槽的最高点。

3、平衡容器安装高度的确定

单室平衡容器，其安装水位线应和汽包的正取压测点高度一致。

㈡单室平衡容器的安装及要求

1、水位取压测点的位置和平衡容器的安装高度按上述原则确定。

2、平衡容器与汽包壁之间的连接管应尽量缩短，水侧取样管应严格按水平位置

敷设，即确保水侧水平导压管与设备上取样点管座中心线在同一水平面内。

连接管上避免安装影响介质正常流畅的元件，如接头等带有缩孔的元件。

3、平衡容器前装取源阀门，应横装（阀杆处于水平位置），以避免阀门积聚空

气泡而影响测量准确度。

4、一个平衡容器一般只供一个变送器使用。

5、平衡容器必须垂直安装，不得倾斜。

6、当容器的正、负取压测点垂直距离小于平衡容器汽、水两管距离时，只保证

水侧连通管水平段与设备取样孔在同一高度，汽侧连通管可向设备侧倾斜安装，但不得留死弯，以防积水，影响运行。

7、平衡容器至差压变送器的两根导管，在引出处应有1米以上的水平段，以减

少输出差压的附加误差。

8、平衡容器及连接管安装后，水侧连通管应加保温。但为使平衡容器内蒸气凝

结加快，汽侧连接管与平衡容器上部应不加保温。

9、工作压力较低（如凝汽器、除氧器等）的平衡容器安装时，可在平衡容器顶

部装水源管或灌水丝堵，以保证平衡容器内有充足的凝结水，以便能较快地投入水位表。

10、应减小水平段引出管与容器内液面的距离，以减小测量误差。

五．结束语

以上就差压式水位计测量误差及防范措施做了较系统的阐述，掌握其工作测量原理，了解安装技术要求和影响测量的各个因素，这将对以后的新的工程的施工，少走弯路，提高效率和测量的准确性及正确安装具有一定的指导意义。