液位测量的各种方法及其在CCPP锅炉液位测量中的应用

浅谈液位测量的各种方法及其在CCPP锅炉液位测量中的应用[摘要]液位测量广泛地应用于工业生产中，由于被测液位所在的容器不同，测量方法也很多。

根据工艺的需求，各种仪表按需分配，各显其能。

如：有的需要模拟量信号，有的需要开关量信号；有的需要远程信号，有的能在现场反映示值即可。

工作的几年中，我所接触到的最多的就是锅炉，而锅炉最重要的就是水位。

下面我简单介绍一下液位测量的各种方法及其在ccpp锅炉液位测量中的应用。

[关键词]液位测量锅炉 ccpp 各种方法
中图分类号：td353 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）13-0272-02
一、测量方法介绍
彩色石英管液位计利用自然光在液体中折、反射原理，借助于红、绿片，在测量时，使液相显示绿色，气相显示为红色。

由于液气相显示反差大，指示鲜明清晰，所以对远距离操作和夜巡视更为有利。

因此被广泛用于石油、化工、电力、冶金等行业的各种透明液体容器和锅炉上，如水、汽油、液化气、液氨、丙烷、丙稀、芳烃、酸等油品和化工原料的液位测量。

同时对于两种不同介质密度的界面测量，可选用三色界面石英管液位计。

三色界面石英管液位计是利用浮力与比重差的原理而设计的，石英管中的小浮子悬浮于两种介质的分界部分，由于浮子呈黑色，上下部分液体颜色有异，所以显示醒目。

将一根吹气管插入至被测液体的最低面，使吹气管通入一定量的
气体，吹气管中的压力与管口处液柱静压力相等。

g=ρ·g·h，用压力计测量吹气管上端压力，就可以测量液位。

假设液体的密度保持不变，则测量液位和测量管内的空气压力之间就存在着一种线性关系。

大气压力和测量管内的压力可以通过传感器卡上的绝对压力测量室同时进行测量。

液位就是通过两次信号之间的差异计算出来的。

这种测量方法可以防止测量室可能发生的零点漂移，从而确保测量结果的准确。

由于吹气式液位计将压力检测电移至顶部，其使用维修都很方便，很适合于地下储罐、深槽等场合。

为了保证供气量稳定，流经节流件的流体绝对压力与节流件前的流体绝对压力之比应小于或等于临界压缩比。

用吹气法测容器液位的关键是要恒定吹气的流量，否则便会产生误差。

有两种方法可以恒定吹气流量，一是用限流孔板，二是用恒差继动器。

2.2 投入式液位计
4、平衡容器的使用
4.1 单室平衡容器用于测量低压容器的液位
4.2 双室平衡容器用于测量锅炉汽包水位的高度
双室平衡容器是由正压补偿管、水杯、漏斗等零件焊接而成。

工作过程中，饱和蒸汽因为凝结而释放的热量同时对正压补偿管和负压管加热，并且平衡容器的外层保温减少了热量的损失，从而使正压补偿管内水的重度在任何工况下都近似等于汽包（或受压容器）内水的重度；又由于正确的选用正压补偿管的高度，不论容器内压
力如何变化，正压补偿管的压力与负压管的压力变化值均相等，因此双室平衡容器输出的差压不变，即低置水位指示的水位不变。

一旦水位发生变化，则输出的差压也随之变化，所以低置水位指示可以适时显示容器内的水位。

为提高双室平衡容器测量的准确性，设计中特别强调增大正压容器的截面积（以保证杯内水量的减少对水位影响较小。

）
为防止其延伸到汽包之间的管线冬季发生冻结，应在管线旁加装伴热装置。

5、恒浮力式液位计
恒浮力式液位计包括：
（1）浮子钢带式液位计
（2）浮子杠杆式液位计
（3）浮子电磁式液位计
测量原理：利用浮子随被测介质液位的变化而浮动，从而带动指示变化。

仪表特点：
结构简单，坚固可靠，运行稳定，指示部分和测量部分分离，卫生安全。

显示器观测角度任意可调，颜色对比鲜明，适合远距离观测。

使用寿命长，在维护和保养上无需太多的时间和费用。

6、电极式水位计
工作原理：利用水的导电性。

当被测容器中的水位上下变化时，连通器中的水位随之变化，并且高度相等。

被水浸没的电极，自身
的电路被导通，显示器上水位一下的显示点全部变亮。

此种测量方法维护简便，显示直观。

但是缺乏连续性。

一般用于现场指示，或水位报警指示。

7、超声波液位计
7.1 气介式超声液位传感器
连续测量液位时，利用反射原理，发射换能器发出超声脉冲，到达液面后反射回来由接收换能器接收，根据声波往返时间，在已知声速的条件下判断液位（这实际上是超声测距原理）。

发射和接收可由同一换能器担任，先由它发射，随即转为接收。

换能器装在液面以上的气体介质中垂直向下发射和接收，称为“气介质”。

7.2 液介式超声液位传感器
液介式用的换能器浸在液中，依靠液体传声，其声速也受温度影响，常用图所示校正装置。

图中1为浮子，它带动装有反射靶2的摆杆3，可绕下端支点摆动。

摆杆上还装有校正用的换能器4。

图中的换能器5向上方发射超声脉冲，并接收液面回波，根据它所测出的往返时间和前述校正装置测得的平均声速，可计算出液位。

8、插入式液位计
插入式液位计是一种新型的利用浮力和磁力特性测量液位的仪表，它是由传感器和二次显示控制仪表组成的。

它具有性能稳定，结构简单、适应各种恶劣环境，体积小等特点，亦可实现对双介质
介位的测量。

传感器输出的液位电信号除现场指示外，直接可用于远传二次显示、液位报警、液位的自动控制等。

二、ccpp锅炉液位测量介绍
1、ccpp简介
2、汽包水位测量介绍
ccpp拥有2台锅炉，分别为1#和2#汽机提供蒸汽。

锅炉中的汽包水位是重点被测对象。

每台锅炉都具有1个高压汽包，1个低压汽包和1个除氧罐。

高压汽包的水位现场显示仪表为2部双色云母水位计，分别安装在汽包的两端。

低压汽包的水位现场显示仪表为2部红绿双色玻璃管液位计，分别安装在汽包两端。

除氧罐的水位现场显示仪表为电磁式翻板液位计，安装在其中部。

现场显示仪表显示是利用摄相头对显示液位拍摄传递至主控制室进行显示。

2.2 表盘水位显示
3个容器均采用1组电接点水位计，以电信号传递至主控制室中的显示盘，通过红绿双色显示牌显示水位。

2.3 水位变送器显示
3个容器均采用横河eja差压变送器通过比较正负端的差压，显示容器水位。

然后通过dcs系统到达计算机进行显示。

3、提出问题与不足
现场显示仪表：玻璃管液位计需要照明灯的照射，灯泡的需要定期更换，保证现场显示。

云母液位计的可视性很差。

电接点水位计：电接点水位计由于接线端暴露在外，容易被人误碰，导致线路虚接乃至电接点损坏。

变送器：由于汽包定期加药除污垢，杂质。

致使变送器的测量管中带有污垢，杂质等。

定期通过打开排污门排污非常必要。

由于锅炉停炉，这使得在环境温度很低的情况下变送器测量管中的水会结冰，体积膨胀，这样会压坏膜盒。

所以需要在冬季对测量管提供持续伴热。

（电伴热的伴热带在锅炉运行时会被测量管的高温烫坏，所以建议使用蒸汽伴热）。

结语
以上是对液位测量的简单介绍和锅炉水位测量的介绍和一些建议。

锅炉是工业和生活中普遍使用的动力源。

如果汽包水位控制不当，会烧毁汽包甚至引起锅炉爆炸。

所以水位的监测和调节是十分重要的。

正确地掌握水位测量的各种方法显得非常必要。

参考文献
[1] 《工业自动化仪表手册》编辑委员会.工业自动化仪表手册第二册产品部分（一）[m].机械工业出版社，1987.10.
[2] 徐德兴.水位计[m].水利电力出版社，1989.3.
[3] 朱炳兴，王森.《仪表工习题集》第二版，现场仪表分册[m].化学工业出版社，2002.5.。