《热工信号处理技术》课件第10章 汽包水位测量

1、第10章 汽包水位测量重量水位：将水位上、下联管间的测量段上的汽水混合物密度，折合成汽包工作压力下饱和水密度时相应的水位。10.1 云母水位计1 水位计结构 水位计采用连通管原理制成。 水位计的观察窗是用云母制作的，四周用螺栓紧固。 石英管式水位计 三窗式水位计2 测量情况当水位计中水的密度等于饱和水密度时，水位计的水位即是重量水位。水位计放置在汽包外，由于散热，使水位计中水柱温度低于饱和水温度。说明水位计的水位已不是重量水位，指示偏低h。 (h+h)Wg=h1g+hSg 随着水位计中水的温度降低，1增大，h增大，即水位指示偏差增大。10.2 差压式水位计 将汽包水位通过平衡容器转换为差压信号

2、，用差压计测量出差压的大小，求出水位的高低。1 双室平衡容器1）作用 将水位变化转换为压差变化。2）测量原理 水位计标尺的分度为+H 0 -H 正常水位H0时为“0”水位，高于正常水位时为正水位，低于正常水位时为负水位。 双室平衡容器在正常水位(H0)时，差压方程： p0=L1g-(L-H0)Sg+H02g在H水位时，差压方程： p=L1g-(L-H0-H)Sg+(H0+H)2g = L1g-(L-H0)Sg+H02g-H2g+HSg =p0-H(2-S)g 在1、2、S为确定值时，p0为常数。p是汽包水位H的单值函数，随着水位增高，p减小。3）分析由于存在散热，正压室内水温由上至下逐步降低，

3、温度分布不易确定，1不易确定。负压室受到正压室散热的影响，温度分布不易确定，2不易确定。因此，根据p测量水位就会产生误差。2 平衡容器的改进1 在本结构中可认为，正、负压室内的水温等于饱和水温。 差压方程： p=LWg-(L-H0-H)Sg+(H0+H)Wg =(L-H0-H)(W-S)g本改进较好地解决了水温受环境的影响。 但也存在两个问题：当汽包压力发生变化时，W-S会发生变化，引起p变化，产生水位测量误差。 如，由图11-3曲线，在H0水位情况下，当汽包压力从8MPa降到4MPa时，（W-S)增大，因此，p0增大，指示水位降低。在不同水位时，（L-H0-H）不同，W-S变化产生的p变化不

4、同，即水位测量误差不同。 由于双室平衡容器的L总是大于H0，使汽包压力变化的影响存在，减小（L-H0)有助于降低汽包压力的影响。因此，进一步的改进就需要从平衡容器的结构、尺寸上进行。3 平衡容器的改进2 改进后的平衡容器结构如下。1）差压信号正常水位H0时： p0=(L-l)W+lag-H0W+(L-H0)Sg水位+H时： p=(L-l)W+lag-（H0+H)W+(L-H0-H)Sg =p0-H(W-S)g a为室温、汽包压力下水的密度，受压力的影响很小。2) 平衡容器结构尺寸确定 需确定L与l值，降低结构尺寸对于水位测量的影响。 要求：在正常水位H0下，当汽包压力从很小值变化至额定工作压力

5、过程中，平衡容器输出的差压p0保持不变。在很小压力值（如0.5MPa)下： p05=(L-l)W5g+lag-H0W5g-(L-H0)S5g a为室温下水的密度，受压力影响很小，可认为是常数。 下标5表示在0.5MPa压力下的参数值。额定工作压力下： p0e(L-l)Weg+lag-H0Weg-(L-H0)Seg 下标e表示额定压力下的参数值。 根据要求，令p05=p0e （1） 平衡容器输出差压变化范围应满足差压计测量范围的要求，即在汽包压力最低情况下（W-S最大，p最大），水位最低时（水位与差压成反比），平衡容器输出差压最大。 此差压最大值应等于差压计的差压测量上限pmax,有： pmax

6、=(L-l)W5g+lag-LS5g (2) 联立求解式（1）和式（2）得 式中：S=Se-S5;W=We-W5。需注意：上述的结构改造，只能使正常水位下的差压输出p0受汽包压力的影响大为减小；在水位H（H0）时，差压输出p仍受汽包压力变化的影响。 由p =p0-H(W-S)g可知，汽包压力变化时，(W-S)会变化，差压输出p仍会变化。 为了进一步消除汽包压力变化对差压式水位计指示值的影响，可以进行汽包压力校正。4 汽包水位信号的压力校正 根据汽包压力与密度差之间的关系，利用汽包压力对差压输出信号进行校正计算，以校正由于汽包压力偏离额定值所带来的误差。 对于平衡容器改进2（图11-4）的平衡容器，输出差压方程有： p =p0-H(W-S)g =L(W-S)g-l(W-S)g-H(W-S)g (H=H0H) 根据图11-3的曲线，将密度差(a-W)、(W-S)近似表示为线性关系： (W-S)g=K1-K2p (a-W)g=K3-K4p 将该两式代入上式得水位与汽包压力、差压之间的关系：其中 K5=lK3+LK1； K6=lK4+LK2。 K1、K2、K3、K4、