平衡容器测量汽包水位补偿分析

汽包水位测量的取样装置有单室平衡容器和双室平衡容器之分。 1.1 双室平衡容器补偿

我国锅炉一般配套双室平衡容器，测量装置示意图如图1所示，采用饱和蒸汽加热正压

头水柱，使之处于饱和蒸汽。 由图可推得如下公式：

ΔP=P +-P -

=ρw *g*L-ρs *g*（L-（h0+h ））-ρw *g*（h+h0） 即：

h=（L-h 0）-ΔP/（（ρw - ρs ）*g ） 式中： h ——水位（单位：m ）

ΔP ——差压（单位：Pa ）

ρw ——饱和水密度（单位：kg/m3） ρS ——饱和蒸汽密度（单位：kg/m3） g ——重力加速度

补偿公式SAMA 图如图2所示。图中：汽包压力按表压计算；汽包水位按差压（Pa ）值计算，若原为mmH2O ，则换算关系为：1mmH2O=9.8Pa ≈10Pa 。折线函数1为（ρw - ρs ）；除法

器2的系数为：G1=1、B1=0、G2=9.80665、B2=0；常数C 为（L-h0）；减法器3的系数为：G1=G2=1000。

（ρw - ρs ）是汽包压力P 的函数，可通过查《饱和水与饱和蒸汽表》经运算得出。下

w s

注：

1 《饱和水与饱和蒸汽表》中的压力为绝对压力，实际计算时所用为表压。二者之间的关系为：表压+1标准大气压=绝对压力（1标准大气压=1bar ）。因此，在查表时，应将所查压力值+1。如：查0.4Mpa 时的（ρw - ρs ），应查5bar 时的值，即（1/0.0010928-1/0.37481=912.4），而不是4bar 时的值，即（1/0.0010839-1/0.46242=920.4）。

汽包压力汽包水位

汽包水位图2 双室平衡容器校正回路

汽包水位

图4 单室平衡容器校正回路2 上述公式适用于汽包0位与平衡容器0位一致的情况。

1.2 单室平衡容器补偿

测量装置示意图如图3所示。

由图可推得如下公式：

ΔP=P +-P -

=ρ凝*g*L-ρs *g*（L-（h0+h ））-ρw *g*（h0+h ）

即：

h=（（ρ凝-ρS ）*g*L-ΔP ）/（ρW -ρS ）*g 式中： h ——水位（单位：m ）

ΔP ——差压（单位：Pa ）

ρw ——饱和水密度（单位：kg/m3） ρS ——饱和蒸汽密度（单位：kg/m3） ρ凝——汽包外水柱密度（单位：kg/m3） g ——重力加速度

补偿公式SAMA 图如图4所示。图中：汽包压力按表压计算；

汽包水位按差压（Pa ）值计算，若原为mmH2O ，则换算关系为：

1mmH2O=9.8Pa ≈10Pa 。折线函数1为（ρ凝- ρs ）；折线函数3为（ρW - ρs ）

注：

1 采用单室平衡容器构成校正回路时，通常按50℃确定ρ凝，没有考虑ρ凝随温度变化带来的影响，在使用中平衡容器水柱温度变化较大时，将产生较大的误差。因此，采用这种方式时，要注意避免平衡容器水柱温度的过大变化，例如采用一定的防护或保温措施。

2（ρ凝- ρs ）、（ρW - ρs ）是汽包压力P 的函数，因此上述校正回路可表示为：

h=（F （P ）-Δp ）/f （P ）

在较大压力范围内（如0~200公斤/厘米3），（ρ凝- ρs ）*g*L=F （P ）可用直线方程近似：（ρ凝- ρs ）*g*L=K3-K4*P ，因此，校正回路可变为：

h=（K3-K4*P-Δp ）/f （P ）

（ρ凝- ρs ）*g =K3-K4*P=1000.9-7.410*P 在冷水温度为50℃，汽压为0.10~18.63Mpa 范围内，计算误差小于±1.3%。

图3 单室平衡容器示意图

差压变送器

（ρ凝- ρs）*g =673.84+2.9043*P+21.3791*SQR（225.56-10.197*P）取冷水温度为40℃，汽压在0.1~20.2Mpa范围内，计算误差不超过±0.3%。

在汽包压力为30~130公斤/厘米3范围内时，f（P）也可用直线近似：（ρW- ρs）*g=K1-K2*P，因此，校正回路可变为：

h=（K3-K4*P-Δp）/（K1-K2*P）

（ρW- ρs）*g=908.8-27.685*P在冷水温度为50℃，汽压为0.39~18.63Mpa范围内，计算结果与实际值的误差小于±2.5%。

（ρW- ρs）*g=942.36-50.418*P+2.8855*P*P-0.09627*P**3在冷水温度为40℃，汽压为2.94~20.59Mpa范围内，计算结果与实际值的误差小于±1.0%。

还有将误差看成汽包压力的函数进行校正的方案，h=Δp*K*f（P）这种方式只对正常水位有较好的校正作用，水位偏离正常值时误差较大。