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。
ρa=ρw，于是上述一系列偏差全消除了。
（二）差压式汽包水位计
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。
水位—差压转换通过平衡容器实现。
图5-2
单室平衡容器的水位差压公式
简单平衡容器输出的差压为：p p p
按照流体静力学原理，有：
p La g (H0 H )wg (L H0 H )s g
二、锅炉汽包水位测量
➢ 火电生产过程中一般都是采用云母水位计、差压 水位计和电接点式水位计等测量汽包水位。
配置1 套就地水位计、3 套差压式水位测量装置 和3 套电极式水位测量装置。3 套差压式水位测 量装置用于汽包水位控制系统，3 套电极式水位 测量装置用于汽包水位保护系统，1 套就地水位 表因是无电源的，可以作为电源消失时的最后监 视保证。
（2）汽包工作压力对水位计显示值 的影响
汽包工作压力变化时，除了导致水位计管内水柱温度变化，
即ρa变化而影响水位计水位显示值外，还会引起ρw，ρs
的变化而使测量产生偏差。当汽包内实际水位H 值一定时， 压力愈高，│ΔH│值愈大；压力愈低，│ΔH│值愈小。 如果汽包正常水位设计在H0 =300mm，而且运行时实际 水位恰好在正常水位线上，则水位计的示值偏差：在压力 P=4.0Mpa 时，ΔH=-59.6mm；在压力P=10Mpa 时， ΔH=-97.0mm；在压力P=14Mpa 时，ΔH=-122.3mm； 在压力P=16Mpa时，ΔH=-136.9mm。 每升高1Mpa时，一般联通管式水位计的示值偏差的变化 平均为-6.5mm 左右。
(1) 影响汽包水位计管内水柱温度变
化的因素
3）汽包压力的变动速度:由于水位计有热惯 性，所以水位计水侧平均温度变化滞后于 汽包压力变化，滞后于汽包内饱和水温的 变化，造成动态过程中产生偏差，表现在 锅炉启动升炉过程中，水位计水侧平均温 度竟低于饱和温度达120℃。
4)表体结构、环境温度、风向等这些因素影 响水位计散热条件，从而影响到水位计的 温度。
一、汽包水位的特点
（1）水位很不平稳：由于各蒸发受热面受热工况 的波动，进 因此水面很不平稳，总是上下波动，这种快速波 动，在水位计中不容易反映出来。
（2）汽水界面不明显：尽管汽包内装有各种汽水 分离装置，但汽包水中还是有不少汽泡，蒸汽中 也含有不少水滴。特别在汽水界面附近，由于汽 水混合物引入时产生的冲击以及水中汽泡上升积 聚到界面破裂时溅起的水滴，使得汽包内实际汽 水界面模糊不清。严格地说，汽包水位只是沿汽 包垂直方向上蒸汽湿度变化率最大部位对应的重 度水位。
(3)汽包内实际水位高度对水位计显 示值的影响
当汽包工作压力为一定值时，汽包内的实 际水位也会对水位测量产生偏差，由公式:
不难看出，偏差ΔH 与实际水位H 成正比， H 值愈大，│ΔH│值愈大；H 值愈小， │ΔH│值也愈小。
消除联通管式水位计测量偏差的方 法
传统联通管式水位计测量的偏差和不确定性的根 本原因在于水位计测量管内水的密度和汽包内饱 和水密度不一致，如果能确保水位计测量管内水 的密度始终保持接近或等于汽包内饱和水密度， 那么，公式中:
（3）沿汽包横向及轴向各处水位不一致：由于汽 水混合物引入管口受锅炉本身结构的限制，沿汽 包横向及轴向分布不均匀，因此使得各处水位也 不相同。一般沿汽包轴向中间水位高，两端较低， 对于高压锅炉，高差可达100mm以上。沿横向， 在上升管较密的一侧，水位较高。
（4）虚假水位：正常情况下，水位的变化反映了 给水量与蒸发量的平衡情况。例如，当给水量小 于蒸发量时，水位下降；给水量大于蒸发量时， 水位上升。但是当锅炉蒸汽负荷突然增大时，由 于锅炉热负荷不能及时跟上，汽包内蒸汽压力将 下降，使饱和水自生沸腾，水中汽泡量骤增，产 生水位涌高的短暂现象（形似开啤酒瓶一般）， 这种现象与物质平衡原则（即蒸发量大于给水量 时水位应下降）相违，因此称这时上升了的水位 为虚假水位。当蒸汽负荷突然下降时，亦会产生 暂降的虚假水位。