锅炉汽包水位的原理分析
(完整版)锅炉汽包水位测量原理的介绍
二、双室平衡容器
▪ 双室平衡容器 (简单双室平衡容器) 的结构如图 2所示 。
▪ 双室平衡容器的正压侧与单室平衡容器一样 ,维 持恒定水柱高度 ,负压侧置于平衡容器内 ,上部 比正压管下缘高 10 mm 左右 ,下部与汽包的水 室相连通 ,其水柱高度随着汽包水位的变化而变 化 。双室平衡容器的优点是内外 2 根管内水的 温度比较接近 ,减少了采用单室平衡容器因正负 压取样管内水的密度不同所引起的测量误差 ,但 是 ,由于平衡容器内的温度远远低于汽包内的温 度 ,故负压管内的水位比汽包实际水位偏低 ,因 而产生测量误差 。当汽压和平衡容器环境温度 变化时 ,此误差是个变数 。双室平衡容器的水 位测量关系式与单室平衡容器相同 。
▪ 由此可见，锅炉汽包水位的控制是十分重要的。
第二章 汽包水位的测量方式
火力发电厂中在汽包水位的测量中经常采 用的方法为双色水位计、差压式水位计以及电 接点水位计。其中双色水位计用到就地显示， 利用工业电视技术在主控实现监视；差压式水 位计最为常用，作为水位调节的被调参数；因 为电接点式水位计在汽包水位的测量中用的较 少，本章着重介绍双色水位计和差压式水位计。
输出的差压Δp 比较稳定 ,测量较准确 ; 当汽压 下降时 (即使此时的水位保持不变 , 正压侧压 力 ( p+) 变化不大) , 负压侧的压力( p-) 将显著
增大 ,致使平衡容器输出差压减小 ,水位表指 示偏高 。
▪ 由图 1 可以得到水位测量关系式 :
▪ Δp = p + - p(1)
= L (ρc- ρs) g - H (ρw-
ρs) g
▪或
H ≤L (ρc- ρs) g – ΔＰ≥ (ρw- ρs) g(2)
▪
图 1 和式 ,kg/m3;
汽包双色水位计的工作原理
汽包双色水位计的工作原理汽包双色水位计是一种用于测量液体水位的装置，广泛应用于工业生产、化工、能源等领域。
它通过气体和液体的密度差异，利用双色灯的原理来显示液体的高低水位，具有简单、直观、可靠的特点。
一、原理介绍汽包双色水位计的原理基于液体压力和气体压力的平衡关系。
其主要由以下几个部分组成：气室、引压管、液位管、双色指示管和双色灯。
其中，气室和液位管通过引压管相连，形成一个封闭的系统。
二、气室和引压管气室是一个密封的空间，内部充满压缩空气。
当液位上升时，液体压力增大，通过引压管传导到气室内部，使气室内的压力增加。
相反，当液位下降时，压缩空气将原来的液体压力传导到气室，使气室内的压力减小。
三、液位管和双色指示管液位管是连接在汽包的侧面，其中充满了液体。
当液体的高度低于液位管时，气室内的压力可以顺利传导到液位管上，与大气压力平衡。
而当液体的高度高于液位管时，液位管的液体压力将会抵抗气室内的压力，导致气室内的压力增加不明显。
四、双色灯双色指示管内部充满了两种颜色的水柱，分隔在一起。
颜色的转变取决于液位管与双色指示管的连接方式。
当液位高于液位管时，双色灯会显示一种颜色，而当液位低于液位管时，双色灯会显示另一种颜色。
五、工作过程当液位高于液位管时，液体与液位管连接，气室内的压力相对较高。
此时，由于液体的压力抵抗，气室内的压力会减小。
双色灯中的水柱会显示第一种颜色，以示液体高位状态。
而当液位低于液位管时，液体与液位管断开，气室内的压力相对较低。
此时，双色指示管中的液体压力几乎不受抵抗，气室内的压力会增加。
双色灯中的水柱则会显示第二种颜色，以示液体低位状态。
通过观察双色灯显示的颜色，我们可以判断液体的高低水位。
一般情况下，高位状态显示红色，低位状态显示绿色。
当液位变化时，双色灯的颜色也会相应改变，使操作者能够及时了解液体的水位情况。
六、优势和应用汽包双色水位计具有以下优势：1. 工作原理简单：通过液体和气体压力的平衡关系实现水位的测量，操作简单直观。
锅炉汽包水位计故障原因分析及防范措施
因上水时CRT差压变送器水位不准的几率较高，故“锅炉汽包水位保护在锅炉启动前应进行实际传动试验”是否必须执行？如果CRT水位都不准是否就不再点火？仔细查阅《火力发电厂锅炉汽包水位测量系统技术规定》（电力行业热工自动化标准化技术委员会标准DRZ/T 01-2004），再针对我厂实际情况，我们认为规定的一些地方是矛盾的或很难操作的。比如5.1条提出“锅炉启动时应以电极式汽包水位测量装置为主要监视仪表”（说明规定承认启动阶段差压式水位变送器是不准的），而5.5.1条提出“锅炉水位保护未投入，严禁锅炉启动”（我厂水位保护为3路差压式水位变送器三取二逻辑，如不准则在启动时无法投入水位保护），5.5.2条提出“锅炉汽包水位保护在锅炉启动前应进行实际传动试验，严禁用信号短接方法进行模拟试验”（差压式水位变送器在启动前可能不准，此时如何进行实际传动试验）。
因此，防止以上几个因素对电接点水位计的影响，主要措施是采取合理的保温措施，确保汽包小室的环境温度、采用数字逻辑判断电路等方法，以提高对炉水和蒸汽的分辨能力。同时我们也在#1炉上偿试采用进口型电接点水位计，使用下来发现进口型无论在可靠性还是可维修性上都比国产型有明显的优势。
2.3压式水位计
通过合理的补偿措施，差压式水位计能较好地测量汽包重力水位。现在锅炉汽包水位MFT及汽包水位自动调节的信号全都取自差压式水位计。我厂使用的单平衡容器系统结构图(见图3)。影响其测量准确性的因素主要有以下几点:
锅炉汽包水位的测量分析及校验维护
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ：０ ７ ０ ８ （０ １ ０ — ９ Ｏ １０ — ３ ９ ２ １ ）５ ７ 一 １
锅炉汽包水位 的测量分析及校验维护
姬 海 军（ 中国联合水泥集团 公司 分公司， 有限 南阳 河南镇平 ４４５） ７２０
，
我厂有 ３ ０ ｔ 及 ６ ０ ｔ 生产线各一条 ， ０ ０／ ｄ ０ ０／ ｄ 余热
由于汽 包 水 位 在安 全 生 产 中 的重 要性 ， 以 当 所
中控与现场实际水位偏差较大时要及时校验。传统 让平衡容器内的热量沿取样管传递 ， 使取样管垂直 的 校 验 方 法 是 关 闭 阀 １ 阀 ２ 打 开 冷 凝 罐 向 内加 、 ， 段 （ 比水 柱 ） 近 环境 温 度 。 当正 、 压侧 取 样 管 水 此 法操 作 上 不 方便 且 校 验 时 间长 ， 面介 绍 下 参 接 负 下 内的水温度均 为环境温度 时 ， 它的密度则是环境温 本人 在校 验 中积 累的经 验 。
发 电项 目于 ２０ 年 ９ ０８ 月投 产运 行 。该项 目配套锅 炉 共 四 台 ， 台锅 炉 的汽包 水 位 通 过两 台 Ｅ Ｈ差压 式 每 ＋ 变送 器进 行测 量 。汽 包水 位是 表征 锅炉 安全 运行 的
度是恒定 的。负压管的水柱高度则随汽包水位的变 化而变化 。这时 ， 差压可按 以下公式计算 ： 矗 ｌ ～Ｈｗ ｇ０一（ ｇＤ １ ｌ 矗一Ｈｗ ｇ 一 ）Ｐ
一
ｈ （１ ｆ， Ｈｗ１一０ ） ｇ 一Ｄ ｊ ～ （ ｌ Ｄ ～
即： 一
重要参数 ， 以汽包检测到 的水位与现场实际水位 所
一
致是保证机组正常运行的首要条件。
ｌｌ Ｊ
１ 汽包水 位 测量 原理
锅炉汽包水位测量误差的原因分析和处理措施
锅炉汽包水位测量误差的原因分析和处理措施摘要：汽包水位是电厂的主要监控参数之一，正确测量汽包水位是锅炉安全运行的保证。
由于运行及维护不当等原因，导致汽包水位测量存在测量值及实际值不符的情况，影响机组安全、稳定运行。
关键词：锅炉；汽包水位；测量误差；原因；措施；分析1导言近些年,锅炉汽包的安全性饱受争议,也经常发生一些事故,带来较大的经济损失和人员伤亡。
因此,要全面控制好锅炉汽包的水位监测工作,确保锅炉的使用安全。
2锅炉汽包的原理锅炉汽包,也被称为锅筒。
汽包是锅炉非常重要组成部分,主要位于锅炉的顶端,由封闭头和简要的外体焊接组装而成。
在汽包内部,主要分成两个空间,即汽室和水室。
汽包的作用主要是将水蒸气进行净化,在对下降管道进行供水的同时,保证锅炉内部的正常的水循环系统。
而水循环系统主要涵盖汽包、上升管道、下降管道以及箱体。
为了保证水循环,汽包中就必须保持稳定的水位,这也就是对汽包进行水位监测的意义。
如果汽包工作出现异常,则直接影响水循环,进而影响锅炉的正常工作,甚至带来严重的安全威胁。
3锅炉汽包水位测量的作用锅炉汽包的水位测量是对锅炉正常运行的最直接影响因素,也是控制锅炉质量安全的监控手段，维持汽包水位在一定范围内是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。
首先,通过锅炉汽包的水位测量,可以直观地了解锅炉内部的水量多少,从而保证锅炉的水循环有序进行。
其次,汽包水位测量还可以有效地保证锅炉的蒸汽质量,保证水位正常。
进而通过蒸汽和水分分离装置,结合有效的排污设备,形成较为高品质的蒸汽,以供需求。
如果汽包水位过高，直接影响汽水分离的效果，使饱和蒸汽湿度增大，含盐量增多。
当水位高到一定程度时，蒸汽就要带水，而水中含盐浓度远比蒸汽的高，致使蒸汽品质恶化，盐类将在过热器管壁上结垢，导致过热器管被烧坏、爆破，严重时会导致汽轮机进水。
若汽包水位过低，则破坏了锅炉的汽水自然循环，致使水冷壁管被烧坏，严重缺水时还会发生爆管等事故。
锅炉汽包水位波动成因分析及解决方案
锅炉汽包水位波动成因分析及解决方案刘亚坤【摘要】中冶京诚(营口)中试基地锅炉房为全厂生产提供蒸汽保障.其中3台国产锅炉存在汽包水位控制问题,经常造成锅炉误动作停炉,影响生产.提出了一种解决方案,即利用现有设备,调整自动化系统多个参数及相关工艺过程.改造后,既节约了资金,又保证了锅炉生产稳定,创造了长期的经济效益.%CERI Yingkou Equipment Development and Manufacturing Co. , Ltd boiler factory supply steam for manufacture. The boiler factory has 4 boilers now, 3 of them are made in China, they has some problems at steam drum water fluctuation. Sometimes its cause the boiler emergency stop. The essay discuss one of the solution that use the existing equipment. The solution only adjust some parameter of automatic system and change some process engineering . Using this solution not only save the money but insure the boiler steady running. Long time economic benefits is gained.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2011(011)027【总页数】4页(P6717-6719,6723)【关键词】锅炉;水位;调节阀;PID;控制【作者】刘亚坤【作者单位】中冶京诚(营口)中试基地,营口115004【正文语种】中文【中图分类】TK223.12中冶京诚(营口)装备技术有限公司锅炉房是该厂重要的生产单位，锅炉系统为全公司正常生产提供基本保障。
汽包水位计原理及正常维护
汽包水位计及正常维护锅炉汽包水位是现代发电厂锅炉安全运行的一个非常重要的监控参数,保持汽包水位正常是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。
监视和调整汽包水位是运行人员的一项重要工作，如果监视调整不及时，就会影响机组安全稳定运行。
水位过高、过低都会引起水汽品质的恶化甚至造成事故,不仅影响机组的经济性,更对机组安全运行构成极大威胁。
监视调整汽包水位就必须依靠汽包水位计，因此选用合适的水位计，掌握各种水位计的工作原理，保证各种水位计在不同工况下正确反映汽包实际水位，是保证汽包水位正常的前提和基础。
另外，锅炉汽包长期在高水位下运行,已成为高参数汽包锅炉普遍存在的问题。
研究汽包部实际水位与水位计显示水位差值的成因,并设法修正和消除这个差值,对于合理控制汽包水位,保证机组安全经济运行同样有着重要的现实意义。
下面结合我公司#5、6炉所选用的汽包水位计，就各种汽包水位计工作原理，运行特性等进行简要介绍。
一、汽包水位计的作用：维持汽包水位正常是保证锅炉和汽机安全运行的重要条件之一。
保证汽包水位正常的前提就是要有合格的汽包水位计，以供运行人员监视和调整汽包水位。
因此，从这个意义上来讲，汽包水位计的作用有两点：一是用来指示汽包的水位，二是用就地水位计来核实操作盘上远传水位表的准确性。
为了保证汽包水位正常，一般要求至少安装两只以上水位计。
二、汽包水位计分类：汽包水位计安监视位置可以分为就地水位计和远方（远传）水位计。
就地水位计包括普通玻璃管水位计、玻璃板水位计、石英玻璃管水位计、云母水位计、磁翻板水位计等。
普通玻璃管水位计很容易损坏，也不能满足现代锅炉安全运行要求，已很少使用。
玻璃管水位计由于玻璃板较厚且承压面积较小，中、低压锅炉使用较多。
玻璃板水位计由于耐高温碱性炉水侵蚀性能较差，而且热应力较大，容易损坏。
特别是冲洗水位计时。
因此玻璃管水位计使用寿命断，需要经常更换。
石英玻璃管水位计由于耐碱性炉水侵蚀和温度变化的性能较好，强度高，管壁薄，热应力小，使用寿命长而且水位计较清晰，因此在中、低压锅炉中使用较广泛。
锅炉汽包的三冲量工作原理
锅炉汽包的三冲量工作原理
锅炉汽包的三冲量工作原理是指利用物理原理对锅炉汽包中的水进行定期的排放和补充，以保持水位稳定。
三冲量的工作原理如下：
1. 第一冲：当锅炉刚启动或停机后，水位较高，需要排放一定量的水，保持水位在正常范围内。
第一冲又称“自排”，是自动进行的，水泵停止工作，排污阀打开，将锅炉内部的杂质和空气排出。
2. 第二冲：在锅炉运行期间，由于蒸汽不断排出，水位会逐渐下降，此时需要进行第二冲。
第二冲是手工操作，打开补水阀，让新水从水箱或给水泵注入锅炉，补充水位。
3. 第三冲：在锅炉运行一段时间后，锅炉内的水质会逐渐变差，此时需要进行第三冲。
第三冲是手工操作，将锅炉底部的污水排出，清洗锅炉内的杂质和沉淀物，保持水质清洁。
以上就是锅炉汽包的三冲量工作原理，通过定期排放和补充水，可以保持锅炉的水位稳定，确保锅炉安全运行。
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锅炉汽包水位的原理分析
0 引言
汽包水位计是现代火电厂最重要的监视仪表之一，其测量准确与否对生产过程影响很大。
汽包水位过高，降低了汽包内汽水分离器的分离效果，使供出的饱和蒸汽携带水分过多，含盐量也增多。
由于蒸汽湿度大，过热蒸汽过热度降低，这不但降低了机组出力，而且容易造成汽机末几级叶片的水冲击，造成轴向推力过大使推力轴承磨损；含盐量过多，使过热器和汽机流通部分结垢，使机组出力不足且易使受热面过热而造成爆管。
汽包水位过低，则破坏了锅炉的汽水自然循环，致使水冷壁管被烧坏，严重缺水时还会发生爆管等事故。
所以准确测出汽包内水位，以提高机组的安全性是技术人员重点关注的问题[1]。
1 几种水位测量仪表的应用介绍
1.1 双色水位计
双色水位计采用连通器原理制成，通过光学原理中水汽两种介质的折射率不同而显示出锅炉水汽颜色的不同，汽红水绿。
这种水位计属于锅炉的附属设备，就地安置。
直接观测水位，汽满呈现红色，水满呈现绿色。
随水位变化自动而连续。
在锅炉启、停时用以监视汽包水位和正常运行时定期校对其他型式的水位计。
1.2 电接点式水位计
利用饱和蒸汽与蒸汽凝结水的电导率的差异，将非电量的锅炉水位转换为电信号，并由二次仪表远距离地显示水位。
电接点式水
位计基本上克服了汽包压力变化的影响，可用于锅炉启停及参数运行中。
电接点式水位计离汽包很近，电极至二次仪表全部是电气信号传递，所以这种仪表延迟小，误差小，不需要进行误差计算和调整，使得仪表的检修与校验大为简化[3]。
1.3 差压式水位计
差压式水位计的工作原理是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。
平衡容器又叫“凝结球”，根据测量准确性的要求不同，有以下几种平衡容器：单室平衡容器、双室平衡容器、带蒸汽罩补偿式平衡容器等。
下面就简单介绍单、双平衡容器的原理。
（1）单室平衡容器的测量原理
1-正压一次门 2-单室平衡容器 3-负压一次门 4-汽包
图1 单室平衡容器的测量示意图
如图1所示，单室平衡容器结构简单，安装方便，但测量误差较大。
当锅炉在额定气压运行，水位为正常水位时，其输出的差压△p比较稳定，测量较准确；当气压下降时（即使此时的水位保持不变，正压侧压力p+变化不大），负压侧的压力p-将显著增大，致
使平衡容器输出差压减小，水位表指示偏高。
由图可以得到水位测量关系式：
△p=p+-p-=l（ρc-ρs）g-h（ρw-ρs）g （1）由（1）式可得h=[l（ρc —ρs）g-△p]/（ρw-ρs）g （2）式中：ρc：平衡容器内水密度，单位：kg/m3；
ρw：汽包内饱和水密度，单位：kg/m3；
ρs：汽包内饱和汽密度，单位：kg/m3；
g：重力加速度，单位：m/s2；
h：汽包水位，单位：m；
△p：平衡容器输出差压，单位：kpa；
l：水位计量程，单位：m。
由图1和上式可以看出，正压侧压力p+由恒定的水柱高度维持，负压侧压力p-则随汽包水位变化而变化，所以△p即随汽包水位而变化。
但是，由于汽包内的饱和水与平衡容器内的冷凝水温度不同（即密度不同），会导致测量误差。
单室平衡器一般用于测量低温、低压容器的水位，在用于测量锅炉汽包水位时，要运用水位测量的汽压自动校正系统才能实现较准确的测量。
（2）双室平衡容器的测量原理
1-正压一次门 2-双室平衡容器 3-负压一次门 4-汽包
图2 双室平衡容器的测量示意图
由图2所示，负压侧置于平衡容器内，下部与汽包的水室相连通，内外2根管内水的温度比较接近，减少了采用单室平衡容器因
正负压取样管内水的密度不同所引起的测量误差，但是，由于平衡容器内的温度还是低于汽包内的温度，故负压管内的水位比汽包实际水位偏低，因而产生测量误差，而且也没有完全消除由密度引起的误差。
因此，必须要采取一定的措施，进一步消除上述因素对汽包水位测量的影响。
这种被用来消除密度或温度变化带来的影响的措施就叫做补偿[4]。
通过补偿以准确地测定汽包中的水位。
我们可以通过以下步骤建立补偿系统：①确定双室平衡容器的0水位位置；②确定差压变送器的量程，它的量程是由汽包水位的测量范围、容器的0水位位置及补偿系统的补偿起始点3方面因素决定的；③确定数学模型、通过函数的计算和查阅《饱和水与饱和水蒸汽密度表》确定函数。
采用补偿双室平衡容器是因为其在工作过程中，饱和蒸汽在室中凝结释放热量，对其中正压补偿管和负压补偿管加热，并且平衡容器外层加以足够的保护层。
减少了热量损失，使平衡容器的温度接近于汽包内的温度。
从而使正压补偿管及负压管内水的密度在任何工况下都近似等于汽包内水的密度；又由于正确的选择正压（下转第206页）（上接第203页）补偿管的高度，在汽包水位一定时，使汽包内的压力无论如何变化，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，即低置水位表指示的水位不变。
一旦汽包内水位发生变化，则平衡容器输出的差压也随之线性变化，所以低置水位指示可以适时显示汽包内的水位。
（3）蒸汽罩补偿式平衡容器的测量原理
鉴于当汽压变化时，单室平衡容器和蒸汽罩双室平衡容器的输出差压变化方向恰好是相反的，于是提出了蒸汽罩补偿式平衡容器（即带中间抽头的双室平衡容器）[5]，其结构如图3所示。
1-正压一次门 2-蒸汽罩式双室平衡容器 3-负压一次门 4-汽包 5-至下降管
图3 蒸汽罩式双室平衡容器的测量示意图
蒸汽罩补偿式平衡容器正压侧取样管的水柱改由2段组成，ι
段保持饱和温度，l—ι段保持室温。
适当选择2段的比例，即可获得在某一特定水位（如正常水位）下平衡容器输出的差压值不受汽压变动的影响。
目前，测量中小型锅炉汽包水位时，广泛采用蒸汽罩补偿式平衡容器，用蒸汽罩对正压恒位水槽加热，使槽内的水在任何情况下都与汽包压力下饱和水的密度相同，不受环境温度的影响。
蒸汽罩的加热蒸汽取自汽包的蒸汽室，凝结水经疏水管“5”流至锅炉下降管。
为了使平衡容器能迅速达到正常的工作状态，在汽包与平衡容器的连接管之间加装汽侧一次门，当锅炉开始升压时，要关闭该阀门，使较高压力的炉水由疏水管注入平衡容器，并迅速充满正压恒位水槽。
这样，待仪表管路冲洗后，打开该阀门，水位表即可正常投入[6]。
2 结语
实践证明，补偿双室平衡容器指示精确度高，表现出良好的稳定性，应推广应用。
俗话说，办法总比困难多。
随着测量技术的不断发展，汽包水位的测量手段也越来越多，汽包水位的测量也越来越精确。
结合本厂的实际情况，正确应用新技术以解决汽包水位测量偏差情况，提高水位测量准确度。
[2]
【参考文献】
[1]侯子良.锅炉汽包水位测量系统[m].北京；中国电力出版社，2001.
[2]姬海军.锅炉汽包水位的测量分析及检验[j].水泥，2001.
[3]祁延强，李红蓉.大通电厂汽包水位监测保护系统改造[j].青海电力，2009，s2期.
[4]吴业飞，时敏.双室平衡容器汽包水位测量及其补偿系统的应用[j].自动化仪表，2004，7.
[5]陈欢.双室平衡容器在锅炉汽包上的应用[j].石油化工自动化，2010，5.
[6]魏庆韪.锅炉汽包水位的测量与控制[j].化工自动化及仪表，2010，11.
[责任编辑：王静]。