锅护汽包差压式水位计误差分析和技术改进

1、锅护汽包差压式水位计误差分析和技术改进发表时间:2012-9-14作者：王自主摘要：一、存在问题    对于汽包锅炉，汽包水位是机组控制系统的重要调节参数之一，其涉及到锅炉及整个机组的安全运行。通常，锅炉汽包水位测量采用云母双色水位计、电接点水位计、核子汽包水位计和差压式水位计等。电接点水位计、云母双色水位计负误差很大，差压式水位计易零飘移，从而很难将这些水位计的偏差控制在30mm以内。随着锅炉压力的升高，就地水位计（如双色云母水位计、电接点水位计）的指示值略低于汽包真实水位，表1列出了不同压力范围就地水位计的正常水位指示值与汽包实际零水位的差值h。另外，由于就地

2、水位计存在不能远方传输测量数据或非连续测量的缺点，因此该测量值不能作为汽包水位控制调节的反馈信号。                        差压式水位计可连续测量汽包水位和远方输出电信号，被用于锅炉汽包水位自动调节和汽包水位保护控制中，保护控制按照水位高、低保护采用独立测量的三取二的逻辑判断方式，汽包水位调节信号采用三选中值的方式对差压式水位计进行逻辑运算。差压式水位计通

3、过测量取样管路形成有效差压后，经过计算得到水位值。受工况压力、温度以及取样管安装方式的影响差压式水位计测量会存在一定的误差，尤其是锅炉低负荷运行时，汽包水位的准确性相对更差。对此，采用了改变平衡容器的结构和平衡容器外置或内置的方法解决差压式水位计测量准确性和稳定性的问题，但是其应用效果并不理想。本文从取样系统布置和测量值计算2个方面对差压式水位计进行改进和参数整定。二、取样管路改进    差压式水位计取样布置如图1所示。通过平衡容器，汽包汽侧的蒸汽压力可以在内部冷凝盘的作用下形成有效的水柱（等同于汽包内部的动态压力），水柱的静态压力与汽包内部水侧的动态压力比较后以

4、差压形式输出，经过计算得出水位值。                        单室与双室平衡容器（图2、图3）的区别在于双室具有正压室的接水皿，其冷凝腔室的冷凝水在汽包压力发生变化时对正压侧水柱的稳定起很好的保护作用；单室平衡容器在汽包压力发生变化时正压侧水柱会产生波动，因此稳定性较双室平衡容器差。      &#

5、160;                                     平衡容器与汽包连接的取样管遵循应至少有1100的斜度，汽侧取样管应向上向汽包方向倾斜，水侧取样管应向下向汽包方面倾斜的原则，取样管连接见图4。   

6、                     图4中，增加平衡管长度并连接高压侧蒸汽管道和低压水侧管道可以有效防止高压侧蒸汽冷凝后水位高于平衡容器而返回低压水侧，从而保证高压侧水柱的恒定。另外，取样管的布置还应保证锅炉汽包引出的水汽管中心距与平衡容器中心距相同。在平衡容器安装前，必须对取样管道进行气吹。双室平衡容器的疏水管应单独引至汽包水循环最快的下降管（靠近疏水管处加装截止阀），其垂直长度应大于10m，以保证

7、平衡容器内无水且不会抽真空，如出现抽真空现象时可减小截止阀开度。对汽水取样管、取样阀门、连通管应进行保温处理；引至差压变送器的2根导压管路应平行敷设，共同保温，并根据现场需要采用伴热防冻，加装蒸汽伴热管时应与导压管隔离，避免影响测量效果。三、水位测点间偏差的消除   (l）采用差压式水位计和外置式平衡容器方式汽包A、B两侧水位自身存在偏差，B侧汽包水位比A侧汽包水位高4050mm，而汽包同侧3个差压式水位计之间偏差有时超过60mm，其原因为两侧进水量不同，两侧水冷壁上水温度不同，各正压侧平衡容器高度存在偏差，以及引入补偿计算的参数不一致。汽包内部液面波动引起的水位测量误差是

8、一个随机误差，汽包内部容积相对较大，无法从根本上解决该波动问题。将汽包两侧与单侧平衡管负压侧连接，可以从两侧水位的平衡上减少汽包内部液面波动对汽包水位测 量的影响，改进后的汽侧及水侧管路布置见图5。由于汽包内汽水分离工况复杂，各测点范围内汽水分离状态不同，因此该平衡管不能有效平衡各个测点的水位波动及测量偏差。对此，在单侧平衡管间加装连通管，即汽包单侧的3个差压水位计平衡管采用连通管连通，连通管安装在汽包水位测量区域的最低处，在每段连通管上安装1个手动阀门；通过连通管使汽包一侧的任一连通点与另一侧的任一连通点连接，并在连通管上安装1个手动阀门。汽包A、B两侧及单侧的各测点平衡管相连，3个平衡管不

9、受汽水分离不均的影响，水介质从汽包内经过连通管路均衡到各个平衡管内，同侧各测点间距离短，水介质均衡快，当低压侧波动时水位偏差平衡效果明显。两侧平衡管间加装连通管后，连通管内只有水介质，压力只与两侧重力水位差有关，因此能够均衡两侧汽包水位。但是，连通管的管径细、长度长，均衡两侧水位时间长，因此汽包水位波动后，差压水位计测得两侧水位不均衡，稳定一段时间后水位将会平衡。所有平衡管应进行保温。                 

10、0;      (2）采用DNZ系列汽包内置水位平衡容器将单室容器置于汽包内部（图6)，使其水容器和参比水柱（冷凝水）始终处于饱和状态下，克服了参比水柱水温难以测量的不足，信号稳定。运行过程中饱和蒸汽进入冷凝罐中冷凝成饱和水并回流平衡罐中，参比水柱所形成的静压通过正压侧取样管引至差压变送器的正端，汽包内的水通过负压侧取样管引到差压变送器的负端，这样差压变送器输出差压信号至DCS，在DCS中通过压力补偿计算得出汽包内的水位。这样，环境温度对参比水柱密度几乎没有影响，计算结果更接近于汽包的实际水位，但其对汽包内液面波动的影响和参比水柱在机组起动初期形成缓慢的状况，将影响汽包水位控制的投入。对此，在汽包的汽侧取样管上焊接冷凝罐，给平衡罐补充饱和水以保证在锅炉起动的短时间内投入汽包水位控制。由于内置式平衡容器的可维护性差，在汽侧留有备用正压取样管，将正压表管与之相连，当内置式平衡容器出现故障时，则可采用外置式单室平衡容器。