(完整版)锅炉汽包水位测量原理的介绍
锅炉汽包水位测量与控制
锅炉汽包水位测量与控制锅炉汽包水位测量与控制是锅炉系统中非常重要的一个环节。
正确的水位测量与控制可以确保锅炉的安全运行，避免水位过高或过低造成的危险。
本文将介绍锅炉汽包水位测量与控制的原理、方法和技术。
1. 原理锅炉汽包水位测量的原理是利用水位传感器或测量仪表测量锅炉内部水位的高度，从而控制水位在安全范围内。
常用的水位传感器主要有浮子型、电极型和超声波型等。
2. 测量方法（1）浮子型水位传感器：浮子型水位传感器由浮子和传感器组成，浮子随着水位的升降而浮沉，传感器通过感应浮子位置的变化来测量水位的高度。
通过传感器提供的信号，锅炉的控制系统可以控制水位的升降。
（2）电极型水位传感器：电极型水位传感器由多个电极组成，电极通过与锅炉水位接触，测量水位的高度。
通常情况下，电极根据水位的高低产生不同的电压信号，通过接线盒将信号传输给控制系统。
（3）超声波型水位传感器：超声波型水位传感器利用超声波的传播速度测量水位的高度。
传感器通过发送和接收超声波信号，并根据传播时间计算出水位的高度。
3. 控制技术水位的控制可以通过调整给水量来实现。
当水位过低时，控制系统会增加给水量；当水位过高时，控制系统会减少给水量。
为了确保锅炉水位的稳定控制，通常会使用一种叫做“三元控制”的技术。
三元控制是通过调节给水量、汽泄压力和燃料供给量来控制锅炉的水位。
4. 注意事项在进行锅炉汽包水位测量与控制时，需要注意以下几点：（1）选择合适的水位传感器，根据锅炉的特点和需求，选择适合的传感器进行测量。
（2）安装传感器时要注意正确的位置和角度，确保传感器的测量准确性。
（3）及时检修和维护传感器设备，避免传感器损坏或出现故障。
（4）定期校准传感器，确保测量的准确性和可靠性。
（5）根据实际情况进行相应调整，控制水位保持在安全范围内。
锅炉汽包水位测量与控制是锅炉系统中非常重要的一环，对于锅炉的安全运行起着至关重要的作用。
只有掌握了正确的测量方法和控制技术，才能保证水位的稳定和安全。
锅炉汽包水位测量与控制
锅炉汽包水位测量与控制锅炉的汽包水位是指锅炉水的蒸汽与水的分界面高度，也是锅炉稳定可靠运行的重要参数之一。
正确地测量与控制锅炉汽包水位，既能保证锅炉的安全稳定运行，又能提高锅炉的热效率和经济性。
常用的锅炉汽包水位测量方法主要有以下几种：（1）机械式水位计机械式水位计是最早被广泛使用的一种水位测量仪器。
其原理是通过压力传感器将锅炉汽包的水压力转换为机械指针位移的方式进行水位测量。
其主要优点是结构简单，操作方便，但在测量精度和可靠性上有较大的局限性。
由于锅炉水位在燃烧过程中会受到各种因素的影响，如水位波动、气泡干扰等，因此机械式水位计容易受到误差影响，需要经常进行校准和调整。
电极式水位计是一种通过测量锅炉水位电阻的变化来进行水位测量的仪器。
其工作原理是利用锅炉水和蒸汽之间的导电性差异，通过电极将电信号传导到控制室的仪表中进行分析处理，从而实现对锅炉水位的实时监测。
电极式水位计具有响应速度快、稳定性好等特点，适用于高温高压工作环境。
但是需要定期维护，清理或更换探头以确保准确度。
超声波式水位计利用超声波在水蒸汽中传播的速度和反射的特性来进行水位测量。
其优点是可以实现无接触、高精度、高稳定性和多参数监测的目的。
超声波受到锅炉温度，压力和气体含量等因素的影响。
需要进行较多的校准工作，但是其灵活性允许安装位置的改变，是目前较为先进的水位测量仪器。
（1）开环控制开环控制是简单且直观的一种控制方式。
其原理是依靠向水泵或调节阀门等执行器不断输入调节信号，来使得锅炉水位保持在设定范围内。
但是该方式存在着控制精度低、响应时间长等缺陷，不适用于对水位要求高且需精度较高的场合。
闭环控制是一种通过反馈的方式实现对水位控制的方法。
其原理是依靠传感器对锅炉水位进行实时监测，将监测到的实际水位信号与设定水位信号进行比较并通过反馈机制来调节控制阀或泵等执行器，使得锅炉水位稳定在设定范围内。
闭环控制具有控制精度高，抗扰性强等特点，适用于锅炉水位要求精确的场合。
锅炉汽包水位测量与控制
锅炉汽包水位测量与控制锅炉汽包是锅炉中储存水溶解气体的容器，用以减轻锅炉系统中的压力变化。
汽包内的水位控制是保障锅炉正常运行的重要环节，因此需要实时测量汽包水位并进行控制。
本文将介绍锅炉汽包水位的测量原理和控制方法。
一、测量原理（一）测量方法目前常用的汽包水位测量方法主要有以下几种：1. 水位计法。
水位计法是指通过读取水位计所示的高度差来确定汽包内的水位。
水位计一般采用激光、声波、浮子等原理进行测量。
这种方法使用方便，但需要经常进行维护和校准。
2. 微波法。
微波法是利用微波射频信号与水位之间的关系来测量汽包水位。
这种方法具有高精度、不受温度、压力等因素的影响，但价格较高。
3. 压力变送器法。
压力变送器法是利用汽包内的压力和水位之间的关系来确定水位。
这种方法精度较高，但需要进行定期校准和维护。
（二）测量误差锅炉汽包水位测量误差会受到以下因素的影响：1. 测量方法。
不同的测量方法测量误差不同。
2. 测量设备。
测量设备的精度和稳定性也会影响测量误差。
3. 温度和压力变化。
锅炉操作过程中，汽包内的温度和压力都会发生变化，这些变化也会影响测量误差。
（三）安全措施为保障锅炉运行安全，需要在设计和操作时采取以下措施：1. 在汽包上方安装喷淋装置。
当水位过高时，喷淋装置可以迅速淋水降低汽包水位。
2. 安装多个水位传感器。
这样即使一个传感器出现问题，其他传感器也能够发挥作用。
3. 常规维护与检修。
定期检查、维护水位控制设备，确保其正常运转并定期检查检修控制系统。
二、水位控制方法（一）PID控制器PID控制器是目前常用的汽包水位控制器。
PID控制器通过比较设定值和反馈值之间的差异，算出控制量，并对水位进行调整，使其接近设定值。
1. 比例（P）控制。
比例控制调整量与反馈量成比例，响应速度较快。
2. 积分（I）控制。
积分控制根据反馈值和设定值之差的积累量进行调整，可以消除稳态误差。
3. 微分（D）控制。
微分控制响应速度较慢，但可有效消除过冲现象。
差压法测量锅炉汽包水位课件
调试与校准
检查管道连接
在调试过程中，需要检查进出管道的连接处是否严密，有 无泄漏现象。如有泄漏，需重新安装或更换密封材料。
校准仪表参数
根据设备说明书的要求，对差压水位计的仪表进行校准， 确保测量准确。校准过程中需注意调整零点和量程等参数 。
测试与验证
完成校准后，需要对差压水位计进行测试和验证，以确保 其性能稳定、测量准确。测试过程中需注意观察仪表读数 的变化情况，并与实际水位进行对比。
号，以便于远程监测和控制。
差压变送器通常由测量膜片、差压传感 器、放大器和显示仪表等组成。
当两个压力传感器之间的压力差发生变 化时，测量膜片会相应变形，从而改变 差压传感器的输出信号，通过放大器将 信号放大后传输到显示仪表上，显示当
前的水位高度。
差压法测量锅炉汽包水位的优势
差压法测量精度高、稳定性好，能够实时监测汽包水位 的变化，及时发现异常情况。
封材料等。
安装步骤
03
安装传感器
连接管道与仪表
调试与校准
按照设备说明书的指引，将差压水位计的 传感器安装在汽包上。确保安装牢固，无 泄漏现象。
将差压水位计的进出管道与汽包连接，并 确保管道连接处密封良好。同时，将差压 水位计的显示仪表安装在便于观察的位置 。
在安装完成后，需要对差压水位计进行调 试和校准，以确保测量准确。具体步骤包 括检查管道连接是否严密、调整仪表参数 等。
差压变送器的精度和稳定性对整个测量系统的精度和稳定性有着重要 影响，因此需要选择高精度、高稳定性的差压变送器。
导压管路
01
导压管路是连接差压变送器和汽 包水位的管道，其作用是将汽包 水位产生的差压传递到差压变送 器中。
02
导压管路的长度、直径和材质对 整个测量系统的精度和稳定性也 有一定影响，需要合理选择和设 计。
第五章 锅炉汽包水位的测量
第三节
差压式水位计
一、水位—差压转换原理 它是静压式液位测量仪表，在汽包水位、高加 水位、除氧器水位测量中都能得到应用。 水位—差压转换装置又称平衡容器，形成恒定 的水静压力，并与被测水位形成的水静压力相互比 较，输出二者的差值。
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二、简单平衡容器
设a—P+侧水柱的密度； s—汽包内饱和蒸汽的密度； w—汽包内饱和水的密度； H—汽包水位。
液位测量
第一节 第二节 第三节 第四节
水位测量的基本知识 就地水位计 差压式水位计 电接点水位计
第一节
水位测量的基本知识
一、水位的概念 以设备或者容器的底面作为参考平面时，气体 和测量液体间的界面与参考平面间的高度。
二、锅炉汽包水位测量的意义 为水位自动调节系统提供水位信号，及时调节 过高或过低的水位，以避免蒸汽品质变坏或水循环 恶化，以免造成严重事故。
5、优缺点及适用场合 ①优点： 指示最准确，可靠性高。 ②缺点： 只能就地读取数据，不能实现信号的远传，无 法作为水位自动调节系统的输入信号。 ③适用场合： 做于电接点水位计和差压式水位计的校验仪表， 也可供巡视员现场读数，还可通过远程录像监控在 集控室内观察其读数。
二、双色水位计 在云母水位计的基础上辅以光学系统，利用光 进入蒸汽和水产生不同的折射现象，将云母水位计 的汽水两相无色显示变成红绿两色区分水与蒸汽。
第二节 就地水位计
一、云母水位计 1、结构 云母水位计是锅炉汽包一般都装设的就地显示 水位表。它是一连通器，结构简单，显示直观。
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2、工作原理 按照连通器液柱静压平衡的原理：
设 ρs —汽包内饱和蒸汽的密度；
锅炉汽包差压式液位计用的平衡容器结构及工作原理
锅炉汽包差压式液位计用的平衡容器结构及工作原理锅炉水位计是显示锅炉水位高低的检测仪表，是蒸汽锅炉的重要安全附件之一。
锅炉水位计的作用有两个，一是用来指示锅炉汽包内的水位，二是用来校对核实操作盘上远传水位表的准确性。
锅炉水位计原理随着种类不同略有差异。
锅炉水位计原理和连通器的原理相同，简单说是利用“等压面为水平面”的原理设计制作的。
锅炉的锅筒是一个大容器，接在上面的锅炉水位计是一个小容器，两者连通后水位保持在同一高度上，所以锅炉水位计指示的水位就代表了锅炉汽包水位。
由于锅炉水位计原理非常简单，其指示的水位非常准确，工作可靠性很高，所以，即使是亚临界压力的汽包锅炉，在汽包上也装有两个彼此独立的水位计。
1、云母式双色锅炉水位计原理云母式双色水位计是一种直读式高置汽包水位计。
该种锅炉水位计原理和连通器的原理相同，简单说是利用“等压面为水平面”的原理设计制作的。
锅炉的锅筒是一个大容器，接在上面的锅炉水位计是一个小容器，两者连通后水位保持在同一高度上，所以锅炉水位计指示的水位就代表了锅炉汽包水位。
由于该锅炉水位计原理非常简单，其指示的水位非常准确，读数直观可信，一向是人们监督汽包水位信赖的仪表。
它用耐高温高压的云母按连通器的原理制2、电接点锅炉水位计原理电接点锅炉水位计原理是利用炉水和蒸汽的导电率差异的特性进行测量液位的。
由于液位的变化使部分电极浸入水中，部分电极置于蒸汽中。
炉水含盐量大，其电阻率小，相当于导电状态；而饱和蒸汽的电阻率大，相当于开路状态，利用这一特性，用几对电极就可以模拟汽包水位的高度。
3、差压锅炉水位计原理差压锅炉水位计原理为汽包内的蒸汽通过取样管在平衡容器中凝结成水，此水柱产生的压力作用在差压变送器上，作为差压变送器的参比端；汽包内的饱和水经取样管进入差压变送器，作为差压变送器的信号端，在一定的压力和温度下，此水柱所产生的压力与平衡容器水柱产生的压力之差与汽包内水平面的高度成正比。
锅炉汽包水位测量与控制
锅炉汽包水位测量与控制一、引言锅炉汽包水位的测量与控制是锅炉运行和安全保障的重要环节，水位的过高或者过低都会对锅炉运行造成严重影响，甚至引发事故，因此对锅炉汽包水位进行准确的测量与控制至关重要。
二、水位测量原理1. 压力法：压力法是利用较低级别的水银柱压力来测定水位高度的方法。
当水位升高时，因为底部的水银柱压力增加，而顶端压力保持不变，因此水位越高，其底部的压力就越大。
通过对这种压力变化进行测量，可以得到相应的水位高度。
2. 导红外法：导红外法是通过放置传感器在锅炉水位上方，利用红外光束来检测水位的方法。
水位越高，其上方的传感器所接收到的红外光越少，通过测量红外光的强度，可以确定水位的高低。
3. 超声波法：超声波法是通过在水位上方放置超声波传感器，利用超声波来测定水位高度的方法。
当超声波遇到水位时，会产生反射，通过测量反射的时间和幅度，可以确定水位的高度。
三、水位控制原理1. 等级控制：等级控制是通过对水位高度进行分级以及分级区域内的水位控制来实现的。
通过设定不同的水位等级，可以控制锅炉的水位保持在一个相对稳定的范围内，避免过高或者过低水位造成的影响。
2. 调节阀控制：调节阀控制是通过调节给水进入锅炉的阀门来控制水位的方法。
当水位过高时，可以适当关闭给水阀，减少进水量；当水位过低时，可以适当打开给水阀，增加进水量。
3. 液位控制：液位控制是通过利用液位控制器对给水泵和排水泵进行控制，从而实现水位的自动控制。
当水位达到设定值时，液位控制器会自动启动或关闭相应的泵，以维持水位在设定范围内。
四、影响因素1. 给水水质：给水水质的变化会影响水位的测量和控制，特别是在使用压力法进行水位测量时，水质的差异会影响其压力的变化，进而影响水位的准确性。
2. 锅炉负荷变化：锅炉负荷的变化会影响水位的变化，特别是在大幅度负荷变化时，水位的波动会显著增加，对水位的测量和控制提出更高的要求。
3. 设备故障：设备故障会对水位测量和控制造成严重影响，液位控制器、传感器等关键设备的故障会直接导致水位测量和控制的失效。
大容量锅炉汽包水位的全程自动控制
大容量锅炉汽包水位的全程自动控制大容量锅炉汽包水位的全程自动控制锅炉汽包水位的监测与控制是锅炉运行中不可忽视的一个环节。
水位过低可能会导致锅炉爆炸，水位过高则会影响蒸汽质量和锅炉效率。
为了保障锅炉运行的安全性和稳定性，大容量锅炉汽包水位需要实现全程自动控制。
一、锅炉汽包水位的监测1. 原理锅炉汽包水位的监测原理是通过水位计实现。
水位计可以分为浮子式和测压式两种。
浮子式水位计是通过浮子上升和下降来感应水位高低的变化，测压式水位计是通过传输水柱压力来感应水位高低。
2. 现状现在大多数锅炉都采用测压式水位计，优点是能快速反应水位变化，缺点是易受水质变化和管路堵塞等因素的影响。
3. 改进为了提高水位计的准确度和稳定性，可以采用多点值校正、增加备用水位计和定期清洗维护等方法。
在水位计出现故障时，要及时进行维修或更换。
二、锅炉汽包水位的控制1. 控制方法锅炉汽包水位的控制可以采用反馈控制、前馈控制和模糊控制等方法。
反馈控制是将实际水位与设定水位进行比较，调整给水量来控制水位；前馈控制是通过预测水位变化趋势，提前调整给水量来控制水位；模糊控制是通过建立复杂的数学模型，来模拟出系统的运行状态和控制策略。
2. 系统锅炉汽包水位全程自动控制系统由水位计、控制器、执行器和人机界面组成。
水位计用于实时监测水位高低，控制器根据水位计的反馈信号，计算出给水量的调整值，执行器负责控制给水量的调整，人机界面用于设置和监测系统的参数和运行状态。
3. 稳定性为了保证系统的稳定性和可靠性，可以采用多元化控制策略、故障切换和备件更换等措施。
在系统出现异常时，要及时进行故障排查和修复。
锅炉汽包水位的全程自动控制可以提高锅炉的安全性和效率。
在运行过程中要注意监测和调整水位，及时进行维护和更换故障件，确保系统的稳定和可靠性。
同时，也需要加强对控制策略、报警机制和应急措施的培训和实践，提高应对突发事件的能力和水平。
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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;
(1)
、式中
:ρc为平衡容器内水密度
▪ ρw为汽包内饱和水密度 ,kg/ m3; ▪ ρs为汽包内饱和汽密度 ,kg/ m3; ▪ g 为重力加速度 ,m/ s2;
பைடு நூலகம்
▪ H 为汽包水位 ,m ;
锅炉汽包水位测量原理的介绍
杨忠学 2013年10月10日
第一章 简述
汽包锅炉的汽包水位会因负荷、燃烧工况和给水 压力等参数的变化而波动，汽包水位是汽包锅炉 运行中一个非常重要的监控参数，它间接反映了 锅炉负荷（即锅炉所产生的蒸汽量）和给水量之 间的物质平衡关系，保持汽包内的正常水位在一 定的允许范围内是保证锅炉和汽轮机安全运行的 最重要条件之一。
红色
压力MPa
12
D:mm
40
１６ ６０
２２ ９０
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Δh。
(Δh+h)ρWg=hρ1g+ΔhρSg Δh＝（ρ1－ρW)／（ρW－ρS）*h
一、双色水位计
1. 工作原理
▪ 由光源发出的光通过红、绿滤色镜片，射向 水位计本体液腔。在腔内汽相部分，红光射向 正前方，而绿光斜射到壁上被吸收。而在腔内 液相部分，由于水位的折射使绿光射向正前方， 而红光斜射到壁上，因此在正前方观察，显示 汽红水绿。
无水状态 （红色） 红色
绿色 有水状态 （绿色） 绿色
▪ 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 。为了减 少此误差 ,通常是使平衡容器的安装标高 (正负压取
样管的垂直距离 L ) 与二次显示仪表的刻度全量程
一致 ,并在二次表校验时 ,按运行额定参数和环境平 均温度 ,考虑密度影响的修正值 。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 。
第三章 火力发电厂关于汽包水位测 量的要求
为了保证火力发电厂锅炉的安全运行，根据《防 止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中的 “防止锅炉汽包满水和缺水事故”的有关要求， 对汽包水位的测量提出以下要求。
▪ ΔＰ为平衡容器输出差压 ,kPa ;
▪ L 为水位计量程 ,m。
▪ 由图 1 可以看出 ,正压侧压力 p + 由恒定的水柱高
度维持 (汽包内的蒸汽经过正压侧一次门“1”注入 平衡容器内并凝结成水 ,利用溢流原理将多余的水
流 而回 变汽 化包,所。以)Δ,负p 压即侧随压汽力包水位而p-变则化随汽。包水位变化
随着水位计中水的温度降低，ρ1增大，Δh增 大，即水位指示偏差增大。
二、差压式水位计
汽包水位测量广泛采用差压式水位计的测 量，其平衡容器通常有单室平衡容器、双室平衡 容器以及内置式平衡容器，本节将着重介绍这三
种平衡容器。
１、单室平衡容器
１、单室平衡容器
▪ 单室平衡容器又叫简单平衡容器 ,如图 1 所示 ,其结构简单 ,安装方便 ,但测量误差较大 。当 锅炉在额定汽压运行 ,水位为正常水位时 ,其
甚至造成汽机叶片断裂事故，损毁汽轮机设备。
▪ 水位过低则会破坏锅炉的正常水循环工况，使水 冷壁管的安全受到威胁。如果在炉水循环泵的进 口水中带有蒸汽，就可能发生泵的汽蚀现象，使 泵的正常工作遭到破坏。如果出现严重缺水而又 未能及时进行正确处理时，则可能因水冷壁管供 水不足而引起水冷壁管壁烧坏破裂。可见，在锅 炉运行中，对汽包水位监控不当，或设备存在缺 陷而发生缺水、满水事故时，都会造成巨大的损 失。尤其对于现代大型锅炉，汽包水容积相对较 小，而蒸发量又大，如给水中断而锅炉继续运行， 则只需不到十秒钟，汽包水位就会消失。如果不 是给水中断，而只是给水量与蒸发量不相适应， 则也会在几分钟之内发生缺水或满水事故。
▪ 当汽包水位过高时，一方面由于汽包内蒸汽空 间高度减少，会增加蒸汽携带的水份，另一方 面水位过高也会影响汽包内汽水分离装置的正 常工作，造成出口蒸汽中水份过多，蒸汽品质 变坏，从而极易引起过热器管壁和汽轮机叶片 沉结盐垢而使之过热，导致蒸汽管金属强度降 低而发生爆管、过热器烧坏和汽机效率的下降。 严重满水时，会使主汽温急剧下降，直接影响 机组运行的经济性和安全性，若蒸汽带水严重， 则会使蒸汽管道和汽机受到水或冷蒸汽的冲击，