余热锅炉汽包结构及水位测量

12015年01月05日汽包水位测量与保护——国华北京燃气热电生产准备部目录一、汽包内、外部设备、管道介绍二、汽包水位测量方式及原理三、汽包水位保护

234高压汽包外部管道5高压汽包外部管道6加药管事故放水管高压汽包内部装置、支座照片7高、中压锅筒一次分离元件为切向旋风分离器，二次分离元件为波形板箱和均汽板；顶部均汽板位置:汽包顶部蒸汽引出口前汽包空间(2)作用:利用小孔节流作用,使蒸汽沿汽包长度均匀分布,避免局部流速过高带水增加

8高压汽包内部结构图9高压汽包示意图10高压汽包内部结构彩图汽包水位测量11水位计分类1、就地水位计：双色水位计、云母水位计（监视、校核）2、远传水位计：电接点水位计（用于高低水位报警）；DCS水位平衡容器（单、双室），用于水位调节、报警和保护双色水位计原理：红光和绿光在水和蒸汽中折射率的差别。云母水位计云母水位计是玻璃水位计的一种,实际上就是一根连通管。在锅炉应用方面：对低压锅炉，可以用玻璃作水位计观察窗，对高压锅炉，炉水对玻璃有较强的腐蚀性，会使玻璃透明度变差而不利于水位监视，故常见优质云母片作观察窗，因而称为云母水位计。属于直读式液位计。最大优点:结构简单直接反映汽包水位，,使用直观、方便可靠,价格便宜,可以自制;在液位测量中得到广泛应用。缺点:是玻璃强度低,液位显示信号不够清晰只能就地监视不能远传和记录,而且不适用于粘稠及有深色的液位测量。云母水位计的工作原理云母水位计的使用云母水位计工作原理玻璃液位计的上端通过阀门与被测容器中的气相连接,下端经阀门与被测容器中液相连接。按照连通器原理：在液体密度相同的条件下，连通管中各个支管的液位均处于同一高度若两侧介质温度不同,可按下式进行修正:H=h(p/p')式中：H—容器内液位高度h—液位计读数p‘—液位计中介质在温度t’时的密度p—

容器中介质在温度t时的密度云母水位计的使用为了保证玻璃管(板)一旦被打碎时,上,下阀内的小钢球能自动密封,要求介质压力不得小于2×105Pa(2Kgf/cm2)。液位计投入使用时,先开启连接液位计上端的阀门,后开启连接液相的阀门.当设备停止运行时,要先停止液位计的使用.定期清洗玻璃管(板)内外壁污垢.使液位显示清晰.用根据被测介质的压力和温度合理选用液位计,不得把低压产品用在高压设备上.当以液位指示值来计算大容器内的介质数量时,应考虑到介质温度,压力等影响及容器形状不规则而引起的误差。电接点水位计原理：利用汽包内汽、水介质的电阻率相差极大的性质来测量汽包水位。电接点液位计由多个电极按不同高度排列构成，当水位达到（或低于）某个电极时，电极间的导电率发生改变，从而检出水位是否达到这个电极所在位置。多个电极组合就构成液位计。

特点：逐点指示液位，各点互不关联，坏掉几个点不影响其它点的显示，可靠性极高。所以在显示、报警、联锁保护回路中经常用到，在大型锅炉中是必备设备；但由于其信号不连续，所以不适于用做液位调节系统。逻辑判断电路是用于判断那一个电接点是高水面最近接通了的电接点。判断逻辑条件为：该点接通，该点上面相邻点未接通，该点下面相邻点接通。6-15-1DCS水位平衡容器单（双）室平衡容器是一种差压式液位计，压力可用液柱高度来表示;反之,液柱高度(即液位)也可用压力(或差压)来表示。将液压高度变化转换成差压变化来测量水位，静压液位计就是以这一原理为基础的液位测量仪表。

在汽包水位取样管上安装平衡容器，利用液体静力学原理使水位转换成差压，用引压管将差压信号送至差压计，由差压计显示汽包水位。经过发展现在采用智能式差压变送器来测量汽包水位，特别计算机控制技术的引入，从技术性能、安全性、可靠性都有了极大的提高，现在亚临界锅炉均采用差压式水位计作为汽包水位测量的主要手段，并作为汽包水位控制、保护信号用。单室平衡容器原理差压式水位计测量原理：从汽包汽侧取样孔引一管至平衡容器，进入平衡容器的饱和蒸汽不断凝结成水，多余的水由于溢流原理自取样管流回汽包，使平衡容器内的水位保持恒定。因此，差压变送器的正压头由于平衡容器有恒定的水柱而维持不变，负压头则随着汽包水位的变化而变化。为了避免汽包水位变化时，影响平衡容器内水位变化，而影响汽包水位测量的准确性，容器的面积应足够大。根据公式：P=ρghP+=P汽包+ρ3gLP-=P汽包+ρ2g（L-H）+ρ1gHP+-P-=ρ标准gΔP即汽包液位=H-H0=其中：ΔP为水位计测的压差，单位为毫米水柱ρ1为汽包内饱和水的密度ρ2为汽包内饱和蒸汽的密度ρ3为平衡容器内水的密度ρ标为标准大气压下水的密度L为差压水位计上下两个取样点间的距离H0为汽包零刻度线至下取样点的距离

因为差压水位计所传输的是差压信号，所以汽包水位需经过上述公式计算后方可得出，其中的水与蒸汽的密度可通过查表得出。20由于汽水密度都是随压力改变的，因此同一汽包水位在不同的压力工况下所产生的压差是不同的。试验结果显示：在大气压下，汽包水位到汽侧取样孔时，压差最小，等于零；降至水侧取样孔时，压差最大，等于760mmH2O。因此，测量汽包水位的变送器量程为760～0mmH2O，即是汽水侧取样孔之间的距离。随着汽压的升高，同样的汽包水位变化量所对应的压差变化量减小。汽包水位变化土250mm，大气压下压差变化500mmH2O，压力升到9Mpa时压差变化为329mmH2O，升高到18Mpa时，压差变化仅为205mmH2O，而且水位越高，受压力的影响越大，水位越低受的影响相对较小。因此，压力的变化会给水位的测量带来相当大的误差，但该误差只是因为压力的变化而产生的，所以，在差压式水位计的测量回路中加入压力和温度修正，可以将压力引起的测量误差消除。补偿双室平衡容器双室平衡容器是一种结构巧妙，具有一定自我补偿能力的汽包水位测量装置。它的主要结构如图1所示。在基准杯的上方有一个圆环形漏斗结构将整个双室平衡容器分隔成上下两个部分，为了区别于单室平衡容器，故称为双室平衡容器。为便于介绍，这里结合各主要部分的功能特点，将它们分别命名为凝汽室、基准杯、溢流室和连通器，另外文中把双室平衡容器汽包水位测量装置简称为容器。凝气室：理想状态下，来自汽包的饱和水蒸汽经过这里时释放掉汽化潜热，形成饱和的凝结水供给基准杯及后续环节使用。基准杯：它的作用是收集来自凝汽室的凝结水，并将凝结水产生的压力导出容器，传向差压测量仪表——差压变送器（后文简称变送器）的正压侧。基准杯的容积是有限的，当凝结水充满后则溢出流向溢流室。由于基准杯的杯口高度是固定的，故而称为基准杯。连通器：倒T字形连通器，其水平部分一端接入汽包，另一端接入变送器的负压侧。毋庸置疑，它的主要作用是将汽包中动态的水位产生的压力传递给变送器的负压侧，与正压侧的（基准）压力比较以得知汽包中的水位。它之所以被做成倒T字形，是因为可以保证连通器中的介质具有一定的流动性，防止其延伸到汽包之间的管线冬季发生冻结。连通器内部介质的温度与汽包中的温度很可能不一致，致使其中的液位与汽包中不同，但是由于流体的自平衡作用，对使汽包水位测量没有任何影响。差压的计算通过前面的介绍可以知道，凝汽室、基准杯及其底部位于容器内部的导压管中的介质温度与汽包中的介质温度是相等的，即γw=γ`w，γs=γ`s。故而不难得到容器所输出的差压。本文以东方锅炉厂DG670-13.73-8A型锅炉所采用的测量范围为±300mm双室平衡容器为例加以介绍（如图1所示）。通过图1可知，容器正压侧输出的压力等于基准杯口所在水平面以上总的静压力，加上基准杯口至L形导压管的水平轴线之间这段垂直区间的凝结水压力，再加上L形导压管的水平轴线至连通器水平轴线之间，位于容器的外部的这段垂直管段中的介质产生的压力。显而易见，其中的最后部分压力，由于其中的介质为静止的且距容器较远，因此其中的介质密度应为环境温度下的密度。因此通过图1可知，容器正压侧输出的压力等于基准杯口所在水平面以上总的静压力，加上基准杯口至L形导压管的水平轴线之间这段垂直区间的凝结水压力，再加上L形导压管的水平轴线至连通器水平轴线之间，位于容器的外部的这段垂直管段中的介质产生的压力。显而易见，其中的最后部分压力，由于其中的介质为静止的且距容器较远，因此其中的介质密度应为环境温度下的密度。因此P+=PJ+320γw+(580－320)γc式中P+——容器正压侧输出的压力γw——容器中的介质密度（γw=γ`w）γc——环境温度下水的密度PJ——基准杯口以上总的静压力负压侧的压力等于基准杯口所在水平面以上总的静压力，加上基准杯口水平面至汽包中汽水分界面之间的饱和水蒸汽产生的压力，再加上汽包中汽水分界面至连通器水平轴线之间饱和水产生的压力，即P－=PJ+(580－hw)γs+hwγw式中：P－——容器负压侧输出的压力hw——汽水分界线至连通器水平管中心线之间的垂直高度γs——汽包中饱和水蒸汽的密度因此差压ΔP=P+－P－=320γw+260γc－(580－hw)γs－hwγw即ΔP=260γc+320γw－580γs－(γw－γs)hw（1）27

锅炉启动初期控制汽包水位为什么应以云母水位计和电接点水位计为准？

这是因为就地云母水位计是根据连通管原理直接与汽包连通，它不需要媒介和传递，直观而可靠地指示汽包水位。电接点水位计是根据汽和水的导电率不同的原理测量水位，指示值不受汽包压力变化影响。而其他水位计如差压型低置水位计由“水位、差压”转换装置等组成，转换装置包括热套管、正压室、漏斗传压管等，在启动初期由于正压室还未充满饱和水时，就不能正确反应汽包内水位。所以，启动初期应以云母水位计和电接点水位计为准，控制汽包水位。汽包水位保护29301、汽包水位三只变送器，经过坏点判断，转换成高三