锅炉汽包水位测量
亚临界锅炉汽包水位的测量问题
亚临界锅炉汽包水位的测量问题一、汽包水位的特性1．汽包正常水位汽包正常水位（Normal Water Level, NWL）指的是锅炉正常运行过程中汽包中的水位应该保持的高度，一般称为汽包的零水位。
随着汽包内部各个部件加汽水分离器等的结构和布臵方式差异，不同锅炉厂生产的各种亚临界锅炉汽包正常水位的高度有相当大的差别。
表1列出了国内外主要锅炉厂生产的亚临界锅炉汽包水位的特性。
表中NWL项所列数字为汽包正常水位与汽包机械中心线之间的距离，负值表示汽包正常水位在汽包机械中心线以下。
为了保证锅炉的安全和经济性，在锅炉运行过程中汽包水位必需保持在正常水位（NWL）。
它的允许波动范围一般为±50mm。
当锅炉运行不稳定，负荷变动较大或自动控制系统失灵时，汽包水位有时会超出上述允许范围。
但只要汽包水位没有上升到影响汽水分离器正常工作的程度，或者下降到破坏锅炉水亚临界锅炉汽包水位特性表1循环的程度，还是允许锅炉继续运行的。
但是水位变动范围过大就应该引起值班人员的重视，采取相应措施恢复水位正常。
如果水位继续变动，达到不能允许的范围时就应该立即停止锅炉的运行，以保证设备安全。
为此锅炉厂还规定了汽包水位的高、低报警值和跳闸值。
如表1所示，表中所列报警值和跳闸值都是以正常水位（NWL）为基准的。
即从NWL为0考虑的。
因此，锅炉所配臵水位表的测量范围必须涵盖表中所列跳闸值并留有一定的裕度。
2．质量水位锅炉运行过程中，汽包水容积中不可避免地存在汽泡，汽包中的水在运行工况下实际上是汽水混合物。
使得汽包内的汽水分界面变得不十分明显。
在这一情况下，汽包内的实际水位是无法直接准确测量的。
为了测量汽包内的水位，引入了质量水位的概念。
质量水位是指汽包中的饱和水密度所对应的水位，就是质量水位。
而质量水位是可以用各种方法准确测量的。
在中低压锅炉中蒸汽是直接由汽包的水中分离出来的，使得水中含有较多的汽泡，这时汽包的实际水位会远大于质量水位。
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水位测量与控制是保证锅炉运行安全和正常的重要环节。
正确的水位测量和控制可以有效地避免锅炉水位过高或过低，从而保护锅炉的正常运行和工作人员的安全。
在锅炉中，汽包水位是指锅炉内部的水位高度，它的高低直接影响到锅炉的正常工作。
一般来说，过高的水位会导致汽包水溢出，增加锅炉的运行压力，甚至可能造成锅炉爆炸的危险。
而过低的水位则容易引起锅炉的干燥烧坏，甚至可能损坏锅炉设备。
准确地测量和控制汽包水位对于锅炉的安全和稳定运行至关重要。
测量汽包水位可以使用多种方法，常见的有机械水位计、电容式水位计和超声波水位计等。
机械水位计是一种传统的测量方法，它通过一个玻璃管来显示水位高度。
机械水位计的优点是结构简单，使用可靠，但缺点是无法实时监测水位变化，并且受到高温、高压等因素的限制。
电容式水位计通过测量电容的变化来确定水位高度，具有较高的灵敏度和精度，可以实时监测水位变化，但成本较高。
超声波水位计则是通过发射超声波信号并测量信号的回波时间来确定水位高度，具有非接触、无污染等优点，但对环境影响较大。
控制汽包水位可以通过调节给水和排水量来实现。
一般来说，给水与排水的平衡是保持汽包水位稳定的关键。
如果水位偏高，可以增大排水量或减小给水量来调整；如果水位偏低，可以减小排水量或增大给水量来调整。
还可以通过调节汽包内部的排气阀和进水阀来控制汽包水位的变化。
在进行汽包水位测量和控制时，需要注意以下几点：应定期检查和校准水位计的准确性，确保其正常工作。
应设置安全水位，即在正常运行范围内，确保锅炉的安全。
要经常监测和记录锅炉的水位变化，并及时采取措施调整，确保锅炉水位的稳定。
锅炉汽包水位测量
2. 双室平衡容器
在正常水位(H0)时，差压方程： Δp0=Lρ1g-[(L-H0)ρSg+H0ρ2g]
在＋ΔH水位时，差压方程： Δp=Δp0-ΔH(ρ2-ρS)g
误差分析：
• 由于存在散热，正压室内水温由上至下逐 步降低，温度分布不易确定，ρ1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，ρ2不易确定。
因此，根据Δp测量水位就会产生误差。
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。
1.水位测量装置的安装 • 1.１每个水位测量装置都应具有独立的取样孔。不
• 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。
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。
三、差压式水位计
原理：将汽包水位通过平衡容器转换为差 压信号，用差压计测量出差压的大小，求 出水位的高低。 汽包水位测量广泛采用差压式水位计，其 平衡容器通常有单室平衡容器、双室平衡 容器等。
2.水位测量装置的运行和维护
• 2．1差压式水位测量装置进行温度修正所选取 的参比水柱平均温度应根据现场环境温度确定， 并且应定期根据环境温度变化对修正回路进行 设定。
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。
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系统中一个非常重要的部件，它主要起到水蒸气分离和收集的作用。
而锅炉汽包水位的测量和控制则是锅炉运行的关键环节之一，影响着锅炉的安全性、经济性和运行稳定性。
1、压力法水位测量原理压力法水位测量是锅炉汽包水位测量中最常用的方法。
其原理是根据在流体中的静力学原理，测量压力头与液位高度之间的关系来确定液位高度的位置。
当锅炉汽包内水位越高，水柱所产生的压力头就越大。
为了测量水位高度，需要在锅炉汽包内外分别安装两个压力表，它们分别称为高压表和低压表。
高压表的作用是测量锅炉汽包内的蒸汽压力，而低压表则用于测量锅炉汽包内的水柱压力头。
当锅炉汽包内水位高度变化时，对应的液位高度也会改变，造成高压表和低压表的读数发生变化。
根据它们的差值可以计算出液位高度的位置。
这种方法机构简单，测量精度高，但同时还存在一些问题，如压力表的灵敏度难以保证，压力口防腐保温有难度等。
电导法水位测量是通过在锅炉汽包内部安装一对电极，利用电极与液位之间的导电性差异来测量水位高度的位置。
当电极位于液面上方时，两极之间没有导电现象；当电极位于液面下方时，电极间的导电现象则明显增加。
通过测量两极之间的电导差异，即可判断液位高度的位置。
电导法水位测量的优点是机构简单、维修方便，而且应用广泛。
唯一的缺点是电极会受到水垢、污物等物质的影响，导致测量偏差或完全失效。
超声波法水位测量是利用超声波的传播时间来测量液位高度的位置。
当锅炉汽包内水位高度缩短时，超声波在空气和水之间传播的时间也会变短，从而可以推算出液面的高度。
超声波法水位测量的优点是测量范围广、抗干扰能力强。
缺点是对于非标准形状的汽包，测量精度可能会有所下降。
锅炉汽包水位控制是保证锅炉正常运行和安全的重要措施之一。
当锅炉汽包内的水位处于正常水平时，锅炉的燃烧热效率可以得到充分发挥。
但是如果水位过高或太低，锅炉的运行就会受到极大影响，甚至引发爆炸等灾难性后果。
1、锅炉汽包水位过高的原因及控制方法（1）进水量过大或汽发量过小。
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。
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汽包水位测量的意义
汽包水位测量的方法 火电厂关于汽包水位测量的一些要求
汽包水位测量的意义：
汽包锅炉的汽包水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。
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。
1.水位测量装置的安装 • 1.１每个水位测量装置都应具有独立的取样孔。不 得在同一取样孔上并联多个水位测量装置，以避免 相互影响，降低水位测量的可靠性。 • 1.２水位测量装置安装时，均应以汽包同一端的几 何中心线为基准线，采用水准仪精确确定各水位测 量装置的安装位置，不应以锅炉平台等物作为参比 标准。 • 1.３安装水位测量装置取样阀门时，应使阀门阀杆 处于水平位置，水位测量装置汽侧取样管与水侧取 样管间可加装连通管。 • 1.４水位测量装置的开孔位置、取样管的管径应根 据锅炉汽包内部部件的结构，布置和锅炉的运行方 式，由锅炉制造厂负责确定和提供
随着水位计中水的温度降低，ρ 1增大， Δ h增大，即水位指示偏差增大。
二、双色水位计
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。
三、差压式水位计
原理：将汽包水位通过平衡容器转换为差 压信号，用差压计测量出差压的大小，求 出水位的高低。 汽包水位测量广泛采用差压式水位计，其 平衡容器通常有单室平衡容器、双室平衡 容器等。
1.单室平衡容器
由图可以得到水位测量关系式 :
ΔP = P⁺ - P⁻ = L (ρc- ρs) g - H (ρw-ρs) g
2.水位测量装置的运行和维护 • 2．1差压式水位测量装置进行温度修正所选取 的参比水柱平均温度应根据现场环境温度确定， 并且应定期根据环境温度变化对修正回路进行 设定。 • 2．2锅炉启动前，应确保差压式水位测量装置 参比水柱的形成。锅炉汽包水位的监视应以差 压式水位测量装置显示值为准。 • 2．3定期核对额定汽压下差压式水位测量装置 零水位与就地水位表的零水位，若其偏差过大， 应以额定汽压下就地水位表的零水位为基准， 校正差压水位测量装置的零水位。
由此可见，锅炉汽包水位的控制是十分重要的。
汽包水位的测量方法： 火力发电厂中在汽包水位的测量中经常采用的方法为
云母水位计、双色水位计、差压式水位计以及电接点水位
计。 其中云母水位计的指示直观、可靠，但远程监视不便； 双色水位计可就地显示，也可利用工业电视技术在主控室 实现远程监视；差压式水位计最为常用，作为水位调节的
• 当汽包水位过低时： 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。
被调参数；由于电接点式水位计在测量中指示不够连续，
因此着重介绍云母水位计、双色水位计和差压式水位计。
一、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。
2.测量原理
(Δh+h)ρwg=hρ1g+Δhρsg
1 s H h h h w s 1 w h h w s
• 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，甚至造成汽机叶片断裂事故，损 毁汽轮机设备。
在正常水位(H0)时，差压方程： Δp0=Lρ1g-[(L-H0)ρSg+H0ρ2g] 在＋Δ H水位时，差压方程： Δp=Δp0-ΔH(ρ2-ρS)g
误差分析：
• 由于存在散热，正压室内水温由上至下逐 步降低，温度分布不易确定，ρ1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，ρ2不易确定。 因此，根据Δp测量水位就会产生误差。
谢谢大家
单室平衡容器又叫简单平衡容器，如图所示，
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。
2. 双室平衡容器