锅炉汽包差压式液位计用的平衡容器结构及工作原理
内置式平衡容器
内置式平衡容器1、差压水位计（老式单室平衡容器）下面就单室平衡容器的测量误差作一简要分析：如图三所示：当ΔＰ2＝0时，有公式(5)成立H ＝（r- r //）g.Ｌ-ΔＰ１ -----（5）g(r / - r // )式中ΔＰ１：变送器所测参比水柱与汽包内水位的差压值（ΔＰ2＝0时）Ｌ：参比水柱高度 r ：参比水柱的平均密度ΔＰ2：正、负压侧仪表管路的附加差压这里饱和蒸汽和饱和水的密度（r //、r /）是汽包压力Ｐ的单值非线性函数，通过测量汽包压力可以得到，而参比水柱中水的平均密度r 通常是按50℃时水的密度来计算的，而实际的r 具有很大的不确定性与50℃时水的密度相差很大是造成测量误差的主要原因之一。
单室平衡容器参比水柱温度与DCS 修正补偿的50℃或60℃相差很大，带来不确定的附加误差，其误差在100mm 以上。
由于云母水位计和单室平衡容器的误差方向不一致，所以要保证各水位计之间的偏差在30mm 以内是不可能的，现行是以云母水位计为准，通过改变变送器或DCS 软件修正来拼凑的，只能从数值上在一个特定的工况和小范围内使其偏差在30mm 以内，是自欺欺人的做法，不能保证锅炉的安全运行。
从上可见要全过程全范围的实现汽包各水位计之间的偏差小于30mm 是不可能的。
由于汽包水位测量不准，造成汽包长期高水位运行，降低了旋风分离器的工作效率，使饱和蒸汽带水过多，增加了过热器和汽轮机的结垢，降低了机组的工作效率，加速了过热器的爆管泄漏，存在着很大的事故隐患。
21图三单室平衡容器测量原理图2、内置式单室平衡容器如图四所示：H=L-ΔP /g(r / - r // ) --- (6) (6)式是(5)式中，参比水柱的平均密度r 等于饱和水的密度r / 转换而来，L 、g 为常数，r / - r //是汽包压力的单值函数，ΔP 是变送器测得的差压值，故此消除环境温度对参比水柱密度的影响，从而克服了这一误差。
内置式平衡容器特点：1 、精确度高，不受汽包内水欠饱和以及外置平衡容器参比水柱温度变化的影响，从公式)S W /(0 -∆--=∆p H L h 可以看出变送器所测得的差压值p ∆为汽段参比水柱（饱和水）和相同高度的饱和汽静压之差，这一点与以往的任何一种外置式平衡容器不同，而采用外置式平衡容器测量汽包水位不仅受平衡容器下参比水柱温度变化的影响，而且由于补偿公式是假定汽包内水是饱和状态下推算出来，而实际上汽包内的水是欠饱和的，而且随着负荷变化欠饱和度也是变化的，由此可见，采用内装平衡容器的测量精确度远比外置式平衡容器要高。
单室平衡容器原理
锅炉汽包水位测量误差分析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。
传统的测量方式有：就地双色水位计、电接点水位计、差压式水位计(单室或双室平衡容器补偿式）。
就地水位计、电接点水位计的测量误差受锅炉压力、散热情况、安装形式、实际水位的影响,很难准确计算。
因此高参数、大容量机组多以各种补偿差压水位计作为汽包水位测量的主要仪表,但这种水位计测量误差也同样受到诸多因素的影响.本文通过分析汽包水位计的测量方式和水位测量误差的原因，并对特定工况下汽包水位的测量进行定量计算分析，提出减少水位测量误差的方法和措施.一、就地水位计：就地水位计是安装在锅炉本位上的直读式仪表，是锅炉厂必配的基本设备,大容量机组均采用工业电视远传到集控室监视，一般都配有两套,分别安装在汽包的两端。
就地水位计有玻璃、云母和牛眼之分，工作原理都是连通管原理，连通管原理是：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。
就地水位计如图1所示。
式中：h——汽包正常水位距水侧取样的距离,mm△h——水位计中的水位与汽包中水位的差值，mmPs——饱和蒸汽密度，kg/m3Pw——饱和水密度，kg/m3Pa——水位计中水的平均密度，kg/m3Ps’——水位计中蒸汽的密度，kg/m3对就地水位计来说，汽包内的水温是对应压力下的饱和温度,饱和蒸汽通过汽侧取样孔进入水位计,水位计的环境温度远低于蒸汽温度，使蒸汽不断凝结成水，并迫使水位计中多余的水通过水侧取样管流回汽包。
从水和蒸汽的特性表可看出：在常温常压下，汽包和水位计中的水密度是相等的,从式(1）可见，水位计中的水位与汽包内的水位也是相同的，且与h值无关；随着汽压的升高,汽包中的水密度变小，蒸汽密度变大；而就地水位计因散热的影响，水位计中的水密度也变小，但变化幅度不如汽包内水的大；蒸汽密度虽也有增大，但变化幅度没汽包内的大，即Ps是不应等于Ps’的，但其影响只要保温处理的好，可忽略不计，下面的计算均是按Ps=Ps，来进行的；致使水位计中水位和汽包内水位的差值也随之增大,这一差值始终是就地水位计中水位低于汽包水位的主要因素；并且当h值改变时，水位差值也会改变。
(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;
锅炉用双室平衡容器结构及工作原理
特点通过反复验算来获得。由于容器本身就是用这样的方法经反复验算而设计制造的，只要
验算的方法正确通过验算得到的数据会很准确可靠，当然这只限于图纸不详的情况下。由于
限于篇幅，这里只提供思路，具体的验算的方法本文不予介绍。对此感兴趣的读者可以试一
试。
第二步 确定差压变送器的量程
差压变送器的量程是由汽包水位的测量范围、容器的 0 水位位置以及补偿系统的补偿起始点
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。连通器内部介其中的液位与汽包中不同，但是由于流体的自平衡作用，
双室平衡容器汽包水位测量及其补偿系统的应用
１.摘要 本文以实践为基础，剖析了双室平衡容器的工作原理与特性。重点论述了补偿系统的建立方 法与步骤，同时指出了应用中的常见错误并提出了解决方案。 2.前言 汽包水位是锅炉及其控制系统中最重要的参数之一，双室平衡容器在其中充当着不可或缺的 重要角色。但是由于一些用户对于双室平衡容器及其测量补等方面缺少全面的必要的了解或 者疏漏，致使应用中时有错误发生，甚至形成安全隐患。例如胜利油田胜利发电厂一期工程， 该工程投入运行早期其汽包水位测量系统的误差竟达 70～90mm，特殊情况下误差将会更大 （曾因此造成汽包满水停机事故）。迄今为止，据不完全了解，目前仍有个别用户存在一些 类似的问题或者其它问题。汽包水位是涉及机组安全与和运行的重要参数和指标，因此不允 许任何人为的误差。为使用户能够更好地掌握双室平衡容器在汽包水位测量中的应用，谨撰 此文。不足之处，请不吝指正。 3.双室平衡容器的工作原理 3.1.简介 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。
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。
浅谈单室平衡容器差压式汽包水位计的原理和维护
浅谈单室平衡容器差压式汽包水位计的原理和维护摘要：本文简要介绍了单室平衡容器差压式汽包水位计的组成结构、工作原理以及汽包水位计误差产生的原因，常见故障的排除。
关键词：单室平衡容器；差压式水位计；参比水位；水位保护；水位自动；伴热发电厂常用汽包水位测量仪表共有3种类型：1.差压式水位计，主要用于汽包水位的自动调节和保护，采用单室平衡容器测量原理进行水位测量。
2.电接点水位计，主要用于汽包水位监控。
3.云母水位计，主要用于汽包水位监控。
本文介绍的主要内容为采用单室平衡容器差压式水位计，其他类型的水位计不再赘述。
单室平衡容器是一款将被测量容器内的水位通过平衡容器转换成差压信号,利用正压侧、负压侧形成的差压信号到变送器，变送器将差压信号转换成毫安电流信号送到DCS内进行计算，从而实现水位的测量。
汽包差压式水位计主要用于汽包水位的显示、自动调节和联锁保护，是发电厂保障机组安全经济运行的重要设备。
单室平衡容器与被测容器汽侧相连通，平衡容器安装时必须确定汽包的零水位线高度，汽包的零水位线一般为汽包几何中心线下50mm处，平衡容器必须垂直安装，连通平衡容器取样管管壁的最低点即为水位测量高量程。
汽侧取样管斜度≥100:1,平衡容器侧略高于汽包侧，以利于平衡容器内的饱和蒸汽凝结水向汽包方向溢流，从而保持汽包水位参比端水位高度恒定，即输送到变送器的参比压力保持恒定。
汽包容器下部水侧也有取样管与之相连，汽侧和水侧的差压即反映了汽包内水位的高度值。
我厂汽包差压式水位计是采用零差压满水位的测量方式，平衡容器汽侧接至变送器正压侧，汽包水侧接到变送器负压差侧。
因此电信号送到DCS必须在组态逻辑中必须进行反向。
我厂用于给水自动调节和汽包水位保护的差压式水位计一共有6套，测点分布在汽包两侧，每侧有3套。
我厂水位自动调节系统和水位保护系统分别使用彼此独立的信号，各取3个水位信号作为锅炉FSSS水位保护信号和自动调节信号。
由于水位计是设计在汽包额定工作压力下工作的，因此如果偏离额定工作压力，就会由于饱和水密度发生变化而产生误差，因此需要引入汽包压力信号进行补偿。
浅谈锅炉汽包水位偏差治理方法
浅谈锅炉汽包水位偏差治理方法发布时间：2021-05-08T03:52:26.811Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第1期作者：张建文[导读] 保持锅炉汽包水位在正常范围内是锅炉运行的一项重要的安全性指标。
中国石油天然气股份有限公司玉门油田分公司水电厂甘肃酒泉市 735200摘要：火力发电厂锅炉汽包水位的测量具有十分重要的意义，它关系到电厂的安全经济运行。
文章主要介绍某电厂锅炉汽包差压式水位测量的方法及误差的产生，解释了汽包锅炉水位差压式计存在偏差较大的原因，针对这一问题采取了有效的改造措施，对同类型锅炉解决此类问题有借鉴意义。
关键词：汽包水位；差压式水位计；内装平衡容器一、引言保持锅炉汽包水位在正常范围内是锅炉运行的一项重要的安全性指标。
由于负荷、燃烧工况及给水流量的变化，汽包水位会经常变化。
众所周知，水位过高或急剧波动会引起蒸汽品质恶化和带水，造成受热面结盐，严重时会导致汽轮机水冲击振动、叶片损坏；水位过低会引起排污失效，炉内加药进入蒸汽，甚至引起下降管带汽，影响炉水循环工况，造成炉管大面积爆破。
由于汽包水位测量和控制问题而造成的上述恶性事故的情况时有发生，严重影响火电厂运行的安全性。
锅炉运行中，我们是通过水位测量系统来监视和控制汽包水位的。
当汽包水位超出正常运行范围时，报警系统将发出报警信号，保护系统将立即采取必要的保护措施，以确保锅炉和汽轮机的安全。
因此，锅炉汽包水位测量系统是机组安全运行的极端重要的系统。
根据锅炉汽包水位测量的重要性和测量技术的特点，锅炉汽包水位测量系统至少应满足下列基本要求：1.准确性好：由于汽包水位运行工况十分复杂，而汽包水位测量采用的联通管式或差压式测量原理，使得汽包压力和测量参比条件变化时会造成较大误差，远远超出汽包水位测量标准示值偏差（标准误差为30mm以内的误差）。
所以长期以来，保证汽包水位测量准确性一直是摆在我们面前的一个难点和关键问题。
2.可靠性高：汽包水位测量系统应从取样开始，到信号转换控制和保护回路，以及供电回路均应十分可靠。
液位测量差压式液位计
（4）差压变送器的引压管应在水平方向引出足够距离（一般 不小于1m）后向下敷设，以保证引压管内的水温等于环境 温度。 （5）汽包水位的汽、水侧取样管和取样阀门均应良好保温。 单室平衡容器及参比水柱的管道不保温，双室平衡容器正 压取样管以上部位不保温，以下部位应保温。引到差压变 送器的两根引压管应平行敷设并共同保温，以保证两根引 压管内的介质具有相同的密度。同时应根据现场防冻需要 加伴热措施，并确保对可靠的水位信号，在安装平衡容器时应注意 以下几点： （1）每个平衡容器都应具有独立的取样孔。取样管应穿过 汽包内壁隔层，管口应尽量避开汽包内水汽工况不稳定区， 若不能避开，应在汽包内取样管上加装稳流装置。为防止积 水或积汽，取样截止阀应横装且阀杆应处于水平位置。 （2）平衡容器与汽包连接的取样管，至少应有1:100的坡 度，汽侧取样管应向上向汽包方向倾斜，水侧取样管应向下 向汽包方向倾斜。 （3）双室平衡容器的疏水管应单独引至汽包水循环最快的 下降管，并在疏水管上加装截止阀，疏水管的竖直长度应大 于10m，以保证平衡容器内无水而又不至于抽空。若发生抽 空现象时应关小截止阀的开度。该管路不做保温。
四、差压式水位测量系统
（一）差压式水位测量系统的组成 作用:差压式水位测量系统能把水位信号实时转化为4～ 20mA直流电流信号，以便于实现水位的自动控制和保护。差 压式水位测量系统与具有逐步取代液位开关而承担保护功能的 趋势。许多电厂的汽包、除氧器和高压加热器的水位高低保护 信号均来自差压式水位测量系统。 差压式水位测量系统主要由平衡容器、引压管、取源阀门、 三阀组、差压变送器、压力变送器及DCS（或智能水位计） 等组成.
一般情况下，与平衡容器（或汽侧）相连的取压管称为正压 管（或高压侧），与水侧相连的取压管称为负压管（或低压 侧）。正压管与差压变送器的高压侧相连，负压管与差压变送 器的低压侧相连，称之为正安装；反之称为反安装。
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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。