水位测量学习.pptx

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1、二、液位测量的特点二、液位测量的特点（l l）稳定的液面是一个规则的表面，但是当物料有）稳定的液面是一个规则的表面，但是当物料有流进流出时，会有波浪使液面波动。在生产过程中流进流出时，会有波浪使液面波动。在生产过程中还可能出现沸腾或起泡沫的现象，使液面变得模糊。还可能出现沸腾或起泡沫的现象，使液面变得模糊。（2 2）大型容器中常会有各处液体的温度、密度和粘）大型容器中常会有各处液体的温度、密度和粘度等物理量分布不均匀的现象。度等物理量分布不均匀的现象。（3 3）容器中的液体呈高温、高压、高粘度或含有大）容器中的液体呈高温、高压、高粘度或含有大量杂质、悬浮物等。量杂质、悬浮物等。以汽包水位为例，

2、汽包水位具有以下特点：以汽包水位为例，汽包水位具有以下特点：汽包内水汽无明显分界面。汽包内水汽无明显分界面。汽包内水位忽上忽下剧烈周期波动。汽包内水位忽上忽下剧烈周期波动。炉水中含有盐碱，受汽水冲击形成泡沫，如水质炉水中含有盐碱，受汽水冲击形成泡沫，如水质严重恶化，会形成大量泡沫。严重恶化，会形成大量泡沫。汽包水位横切面特点是中间凸起，水位在汽包壁汽包水位横切面特点是中间凸起，水位在汽包壁成带状升高，并超过中间部位。成带状升高，并超过中间部位。虚假水位的存在虚假水位的存在 2023/3/181第1页/共79页三、测量液位的方法三、测量液位的方法1.1.浮力式浮力式2023/3/182第2页/共

3、79页2.2.静压式静压式 液位液位压力转换的方式主要有压力式和差压式。压力转换的方式主要有压力式和差压式。3.3.电气式电气式 电电气气式式液液位位测测量量是是直直接接将将液液位位转转换换为为电电阻阻、电电容、电感等量值的变化容、电感等量值的变化 。4.4.声波式声波式2023/3/183第3页/共79页第二节第二节汽包水位测量概述汽包水位测量概述一、锅炉汽包水位测量的重要性一、锅炉汽包水位测量的重要性 由于负荷、燃烧工况及给水流量的变化，汽包水位由于负荷、燃烧工况及给水流量的变化，汽包水位会经常变化。会经常变化。水位过高或急剧波动会引起蒸汽品质恶化，造成受水位过高或急剧波动会引起蒸汽品质恶

4、化，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；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，造成炉管大面积爆起下降管带汽，影响炉水循环工况，造成炉管大面积爆破。破。锅炉运行中，通过水位测量系统来监视和控制汽包锅炉运行中，通过水位测量系统来监视和控制汽包水位。当汽包水位超出正常运行范围时，报警系统将发水位。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

5、汽轮机的安全。确保锅炉和汽轮机的安全。锅炉汽包水位测量系统是机组安全运行的极端重要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。的系统。2023/3/184第4页/共79页二、锅炉汽包水位测量的基本要求二、锅炉汽包水位测量的基本要求 根据锅炉汽包水位测量的重要性和测量技术的特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：点，锅炉汽包水位测量系统至少应满足下列基本要求：(1)(1)准确性好。准确性好。锅炉汽包水位相对主蒸汽压力、温度这类参数而锅炉汽包水位相对主蒸汽压力、温度这类参数而言，并不是需要精确控制的参数，一般情况下，两个汽言，并不是需要精

6、确控制的参数，一般情况下，两个汽包水位计的测量示值偏差在包水位计的测量示值偏差在30mm30mm以内是可以接受的。而以内是可以接受的。而在正常条件下保持这样的精确度不是十分困难的。但是，在正常条件下保持这样的精确度不是十分困难的。但是，由于汽包水位测量对象十分复杂，而汽包水位测量采用由于汽包水位测量对象十分复杂，而汽包水位测量采用联通管式或差压式测量原理，使得汽包压力和测量参比联通管式或差压式测量原理，使得汽包压力和测量参比的条件在变化时会造成非常大的误差。的条件在变化时会造成非常大的误差。2023/3/185第5页/共79页(2)(2)可靠性高可靠性高 汽包水位测量系统从取样开始，到信号转换

7、、控制汽包水位测量系统从取样开始，到信号转换、控制和保护回路以及供电回路，均应十分可靠。此外，除了和保护回路以及供电回路，均应十分可靠。此外，除了提高装置本身的可靠性外，还应提高系统的可靠性，包提高装置本身的可靠性外，还应提高系统的可靠性，包括对汽包水位测量、控制和保护系统的配置应采取严格括对汽包水位测量、控制和保护系统的配置应采取严格的冗余要求，应采用两种或以上工作原理共存的配置原的冗余要求，应采用两种或以上工作原理共存的配置原则；锅炉汽包水位控制和保护用的水位测量信号应采取则；锅炉汽包水位控制和保护用的水位测量信号应采取三重冗余等。三重冗余等。(3)(3)维护性好维护性好锅炉汽包水位测量系

8、统的维护应简单，维护工作量应锅炉汽包水位测量系统的维护应简单，维护工作量应尽可能少，而且应便于进行在线实际水位信号的保护联尽可能少，而且应便于进行在线实际水位信号的保护联动试验等。动试验等。2023/3/186第6页/共79页 第三节第三节 云母水位计及双色水位计云母水位计及双色水位计 一、云母水位计一、云母水位计 云云母母水水位位计计是是锅锅炉炉汽汽包包一一般般都都装装设设的的就就地地显显示示水水位位表。它是一连通器，结构简单，显示直观。表。它是一连通器，结构简单，显示直观。由由于于云云母母水水位位计计温温度度低低于于汽汽包包内内温温度度，因因此此云云母母水水位计的示值水柱高度低于汽包重量水

9、位高度。位计的示值水柱高度低于汽包重量水位高度。式中式中 汽包内饱和蒸汽密度；汽包内饱和蒸汽密度；汽包内饱和水密度；汽包内饱和水密度；云母水位计测量管内水柱的平均密度；云母水位计测量管内水柱的平均密度；汽包内重量水位汽包内重量水位;显示值。显示值。2023/3/187第7页/共79页二、双色水位计 双色水位计是基于联通管式原理的水位双色水位计是基于联通管式原理的水位计，它是由云母水位计发展而来的。云母水计，它是由云母水位计发展而来的。云母水位计只能就地监视，且汽水界面不清晰，而位计只能就地监视，且汽水界面不清晰，而双色水位计改进了云母水位计结构，辅以光双色水位计改进了云母水位计结构，辅以光学系

10、统，利用光从空气进人蒸汽或水产生不学系统，利用光从空气进人蒸汽或水产生不同的折射，使汽水界面显示成红、绿两色的同的折射，使汽水界面显示成红、绿两色的分界面，显示清晰，并可利用工业摄像系统分界面，显示清晰，并可利用工业摄像系统等方式远传显示。用于超高压及以上锅炉的等方式远传显示。用于超高压及以上锅炉的双色水位计，考虑其强度，窗口玻璃不做成双色水位计，考虑其强度，窗口玻璃不做成长条形，而是沿水位计高度上开若干个圆形长条形，而是沿水位计高度上开若干个圆形窗口，称为多窗式双色水位计，其缺点是小窗口，称为多窗式双色水位计，其缺点是小窗之间的一段是水位显示的盲区。窗之间的一段是水位显示的盲区。2023/3

11、/188第8页/共79页 双色水位计采用把普通光经滤光玻璃(红、绿两种)使红光、绿光透过，再经被测液体或气体折射，在光路上设置窗口予以显现，可测知光路上是液体或气体。第9页/共79页测量技术的进展测量技术的进展无盲区低偏差双色水位计无盲区低偏差双色水位计 传统的双色水位计测量误差大、云母片传统的双色水位计测量误差大、云母片易结垢而使显示模糊、频繁排污易造成表计易结垢而使显示模糊、频繁排污易造成表计热变形而泄漏以及存在显示盲区等缺点。热变形而泄漏以及存在显示盲区等缺点。现推出了无盲区低偏差双色水位计。现推出了无盲区低偏差双色水位计。水位计组成：水位计组成：由光源箱由光源箱3 3、水位计表体、水位

12、计表体4 4、平衡管、平衡管、排污管、双色水位计、汽侧取样管排污管、双色水位计、汽侧取样管2 2、水、水侧取样阀门侧取样阀门1010、饱和汽伴热管、饱和汽伴热管1111、排水管、排水管1212、冷凝罐冷凝罐1414等组成。等组成。2023/3/1810第10页/共79页2023/3/1811第11页/共79页 原理：原理：利用汽包内的饱和蒸汽经汽侧取样管利用汽包内的饱和蒸汽经汽侧取样管2 2和汽侧取样和汽侧取样阀门阀门1 1进入伴热管，给水位计表体进入伴热管，给水位计表体4 4加热，阻止双色加热，阻止双色水位计水位计8 8内的饱和水向外传热；内的饱和水向外传热；再利用冷凝器再利用冷凝器1414

13、内冷凝后的饱和水给双色水位计内冷凝后的饱和水给双色水位计8 8内的水置换，加速双色水位计内的水置换，加速双色水位计8 8内的水循环，使双色水内的水循环，使双色水位计位计8 8内的水接近饱和水温度；内的水接近饱和水温度；从而消除水位计测量管内水柱密度对水位测量造从而消除水位计测量管内水柱密度对水位测量造成的偏差，使得双色水位计成的偏差，使得双色水位计8 8内的水位在任何时候，任内的水位在任何时候，任何工况下接近汽包内的真实水位，达到准确监视汽包水何工况下接近汽包内的真实水位，达到准确监视汽包水位的目的。位的目的。2023/3/1812第12页/共79页 饱和汽伴热管饱和汽伴热管1111在安装时将

14、排水管在安装时将排水管1212接至低于汽包中接至低于汽包中心下心下15m15m的汽包下降管处。的汽包下降管处。进入饱和汽伴热管进入饱和汽伴热管1111的饱和蒸汽在其中冷凝后流的饱和蒸汽在其中冷凝后流到下降管中，由于排水管与汽包下降管的连接处处于汽到下降管中，由于排水管与汽包下降管的连接处处于汽包下大于包下大于15m15m的地方，排水管中的水位不会上升到水位的地方，排水管中的水位不会上升到水位计表体内部，使得饱和汽伴热管中始终充满饱和蒸汽，计表体内部，使得饱和汽伴热管中始终充满饱和蒸汽，起到对表体和水位计管中的水进行加热的目的。起到对表体和水位计管中的水进行加热的目的。2023/3/1813第1

15、3页/共79页 利用冷凝器内冷凝后的饱和水置换表计内的水，加速利用冷凝器内冷凝后的饱和水置换表计内的水，加速了表计内的水循环，由于置换的新水为饱和蒸汽冷凝后了表计内的水循环，由于置换的新水为饱和蒸汽冷凝后的饱和水，含盐低，这样减少了云母片结垢，延长了表的饱和水，含盐低，这样减少了云母片结垢，延长了表计的排污周期，从而减少了表计的热变形，也就减少了计的排污周期，从而减少了表计的热变形，也就减少了表体的泄漏，延长了表体的检修周期，降低了维护费用。表体的泄漏，延长了表体的检修周期，降低了维护费用。它的显示部分是由两侧水位管的五窗云母组成，它的显示部分是由两侧水位管的五窗云母组成，相邻云母窗口有一定重

16、叠度，因而消除了显示盲区。相邻云母窗口有一定重叠度，因而消除了显示盲区。2023/3/1814第14页/共79页第四节第四节 电接点水位计电接点水位计 电接点水位测量装置是一种基于联通器电接点水位测量装置是一种基于联通器式原理的测量装置，与普通就地云母水位计式原理的测量装置，与普通就地云母水位计(或双色水位计或双色水位计)不同之处在于测量筒内有一不同之处在于测量筒内有一系列组成测量标尺的电极，由于汽、水电导系列组成测量标尺的电极，由于汽、水电导率的很大差别，造成处于汽和水中的电极电率的很大差别，造成处于汽和水中的电极电阻值有很大差别，以此来判断电极是处于水阻值有很大差别，以此来判断电极是处于水

17、空间，还是处于汽空间。利用多个电极即可空间，还是处于汽空间。利用多个电极即可判断当前的水面位置。判断当前的水面位置。2023/3/1815第15页/共79页 优优点点：结结构构简简单单，电电接接点点信信号号可可以以远远传传，时时延延很很小小，不不存存在在仪仪表表的的机机械械变变差差及及分分度度误误差，显示直观，可靠性高。差，显示直观，可靠性高。应应用用：火火电电厂厂锅锅炉炉汽汽包包、高高压压加加热热器器、除除氧器水位测量中普遍应用。氧器水位测量中普遍应用。组组成成：由由水水位位测测量量筒筒(水水位位传传感感器器)和和显显示示仪表组成。仪表组成。2023/3/1816第16页/共79页一、水位转

18、换原理一、水位转换原理 水水位位测测量量筒筒通通过过连连通通方方式式形形成成相相应应水水柱柱高高度度，该该水水柱柱的的压压力力平平衡衡压压力力容容器器内内的的被被测测量量水水位位的的压压力。在水位测量筒的筒壁上安装了数个电极。力。在水位测量筒的筒壁上安装了数个电极。转转换换原原理理：锅锅炉炉炉炉水水的的电电阻阻率率一一般般在在10103 3cmcm以以下下，蒸蒸汽汽的的电电阻阻率率一一般般在在10106 6cmcm以以上上，筒筒内内的的水水浸浸没没的的电电接接点点处处于于低低阻阻状状态态，未未被被浸浸没没而而处处于于汽汽(气气)中的电接点处于高阻状态。中的电接点处于高阻状态。2023/3/18

19、17第17页/共79页 电接点水位传感器电接点水位传感器(a)a)外形；外形；(b)Ab)A A A视图；视图；(c)c)高压炉电接点；高压炉电接点；(d)d)电接点固定座电接点固定座1 1一汽包；一汽包；2 2一测量筒壳一测量筒壳;3;3一排污管；一排污管；4 4一电接点；一电接点；5 5、6 6一瓷封件；一瓷封件；7 7一瓷管；一瓷管；8 8一固定螺丝；一固定螺丝；9 9一紫铜垫圆；一紫铜垫圆；1010一接点芯；一接点芯；1111一固定座一固定座二、水位传感器的结构2023/3/1818第18页/共79页1515点点：0 0，1515，3030，5050，100100，150150，200

20、200，250250(单位：单位：mm)mm)1717点点：0 0，1515，3030，5050，100100，150150，200200，250250，300(300(单位：单位：mm)mm)1919点点：0 0，1515，3030，5050，7575，100100，150150，200200，250250，300(300(单位：单位：mm)mm)对对于于火火力力发发电电厂厂锅锅炉炉汽汽包包水水位位的的测测量量一一般般采采用用1919点点的的水水位位传传感感器器。在在使使用用时时，电电接接点点的的极极芯芯与与筒筒壁壁之之间间的的高高阻阻或或低低阻阻状状态态反反映映了了该该电电接接点点是是否否

21、被被水水浸没。浸没。电源的一端接电极芯，另一端接测量简体的公电源的一端接电极芯，另一端接测量简体的公共电极。为了防止电极的极化作用，电极需采用交共电极。为了防止电极的极化作用，电极需采用交流电源。炉水水质较好时，一般采用流电源。炉水水质较好时，一般采用18V18V，炉水水质，炉水水质较差时，为了与二次仪表配合，可采用较低电压，较差时，为了与二次仪表配合，可采用较低电压，例如例如9V9V。2023/3/1819第19页/共79页三三、显示仪表、显示仪表 水水位位显显示示采采用用灯灯光光电电路路显显示示较较为为方方便便。每每个个电电接接点对应一套灯光显示电路。点对应一套灯光显示电路。氖灯显示仪表氖

22、灯显示仪表红绿灯显示仪表红绿灯显示仪表发光二极管显示仪表发光二极管显示仪表数字显示数字显示2023/3/1820第20页/共79页1.1.氖灯显示仪表氖灯显示仪表2023/3/1821第21页/共79页.红绿灯光显示仪表红绿灯光显示仪表 与与电电接接点点水水位位测测量量筒筒配配套套的的红红绿绿灯灯光光显显示示仪仪表表包包括括了了与与电电接接点点数数目目相相同同、电电路路结结构构一一样样的的灯灯光光电电路。路。2023/3/1822第22页/共79页3.3.发光二极管显示仪表发光二极管显示仪表UDZUDZ电电接接点点水水位位表表与与1919点点水水位位测测量量筒筒配配套套使使用用实现水位显示。实

23、现水位显示。实现的功能：实现的功能：水位显示；水位显示；水水位位低低于于5050mmmm时时，或或达达到到及及高高于于十十5050mmmm时时，仪仪表表面面板板发发光光二二极极管管给给出出报报警警显显示示，同同时时有有报报警警继继电器接点信号输出；电器接点信号输出；实实现现土土200200mmmm水水位位保保护护显显示示，当当水水位位低低于于200200mmmm时时，或或达达到到及及高高于于十十200200mmmm时时，仪仪表表面面板板发发光光二二极极管管给给出出保保护护显显示示，同同时时有有保保护护继继电电器器接接点点信信号号输出。输出。2023/3/1823第23页/共79页UDZUDZ电

24、接点水位表中共有电接点水位表中共有1919套电路。套电路。（1 1）不不带带报报警警、保保护护的的电电接接点点显显示示电电路路 （共有（共有1515套）套）2023/3/1824第24页/共79页(2)(2)高高水水位位显显示示报报警警电电路路 该该电电路路对对应应的的电电接接点点为为DJl3DJl3(十十5050mm)mm)，只有一套。只有一套。2023/3/1825第25页/共79页（3 3）高高水水位位显显示示保保护护电电路路 该该电电路路对对应应的的电电接点为接点为DJ17DJ17(+200mm)(+200mm)，只有一套只有一套 。2023/3/1826第26页/共79页（4 4）低

25、低水水位位显显示示报报警警电电路路 该该电电路路对对应应的的电电接接点点为为DJ7DJ7(一一5050mm)mm)，只有一套。只有一套。2023/3/1827第27页/共79页（5 5）低低水水位位显显示示保保护护电电路路 该该电电路路对对应应的的电电接点为接点为DJ3DJ3(一一200200mm)mm)，只有一套。只有一套。2023/3/1828第28页/共79页4.4.数字电接点显示仪表数字电接点显示仪表 与与电电接接点点水水位位测测量量筒筒配配套套的的数数字字显显示示仪仪表表不同于一般的工业数字显示仪表。不同于一般的工业数字显示仪表。水水位位测测量量筒筒输输出出的的是是数数字字信信号号(

26、电电接接点点状状态态)，显示仪表中没有，显示仪表中没有A AD D转换部件。转换部件。水水位位测测量量筒筒只只有有1919个个电电接接点点，因因此此显显示示仪仪表只显示表只显示1919个水位数字量。个水位数字量。2023/3/1829第29页/共79页DYSDYS1919适适用用于于锅锅炉炉汽汽包包水水位位测测量量，配配套套使使用用1919个个电接点的水位测量筒。其功能为：电接点的水位测量筒。其功能为：（1)1)显显示示 三三位位数数字字和和十十、号号(显显示示器器件件为为辉辉光光数数字管字管)；（2)2)报警报警 5050mmmm水位报警显示并有接点信号输出；水位报警显示并有接点信号输出；（

27、3)3)保护保护 200200mmmm水位保护接点信号输出；水位保护接点信号输出；（4)4)输出模拟信号输出模拟信号0 01010mA(mA(对应一对应一300300十十300300mm)mm)。2023/3/1830第30页/共79页 （a a）状态取样及阻抗转换状态取样及阻抗转换具体的电路具体的电路2023/3/1831第31页/共79页（b b）整形电路整形电路2023/3/1832第32页/共79页（c c）逻辑判断电路逻辑判断电路2023/3/1833第33页/共79页（d d）正号逻辑判断电路正号逻辑判断电路2023/3/1834第34页/共79页（e e）负号逻辑判断电路负号逻辑

28、判断电路2023/3/1835第35页/共79页 （f)f)译码电路译码电路2023/3/1836第36页/共79页(g)(g)驱动显示电路驱动显示电路2023/3/1837第37页/共79页 (h)(h)报警电路报警电路（1 1）+50mm+50mm报警电路；（报警电路；（2 2）-50mm-50mm报警电路；报警电路；（3 3）报警灯光显示电路报警灯光显示电路2023/3/1838第38页/共79页 (i)(i)保护电路保护电路（a a）+200mm+200mm保护；（保护；（b b）-200mm-200mm保护保护 2023/3/1839第39页/共79页(j)0(j)01010mAmA

29、模拟电路输出电路模拟电路输出电路2023/3/1840第40页/共79页思考：电接点水位计测量水位时有哪些误差来源思考：电接点水位计测量水位时有哪些误差来源？电接点电接点(电极式电极式)汽包水位测量装置技术的发展汽包水位测量装置技术的发展经历三个时期：经历三个时期：(1)(1)普通测量筒普通测量筒电接点电接点汽包水位测量装置阶段。汽包水位测量装置阶段。2020世纪世纪7070年代初，普通测量筒年代初，普通测量筒(单层测量筒单层测量筒)电极式电极式汽包水位测量装置出现，并立即引起人们关注和得到广汽包水位测量装置出现，并立即引起人们关注和得到广泛应用。测量筒内水柱平均温度受诸多因素影响而变化，泛应

30、用。测量筒内水柱平均温度受诸多因素影响而变化，致使水位测量存在较大的、且变化十分复杂的偏差；同致使水位测量存在较大的、且变化十分复杂的偏差；同时受当时技术限制，电极存在着易污染、挂水、漏电以时受当时技术限制，电极存在着易污染、挂水、漏电以及电极组件易泄漏等问题，可靠性不高，维护量大。及电极组件易泄漏等问题，可靠性不高，维护量大。2023/3/1841第41页/共79页(2)(2)热套式测量筒热套式测量筒电接点电接点汽包水位测量装置的出汽包水位测量装置的出现。现。采用了热套式测量筒，使测量筒内水柱温采用了热套式测量筒，使测量筒内水柱温度接近饱和温度，以解决测量偏差大的问题。度接近饱和温度，以解决

31、测量偏差大的问题。但是，电极易污染、挂水、漏电等缺陷更为严但是，电极易污染、挂水、漏电等缺陷更为严重，这类仪表在我国某些机组上应用后逐渐被重，这类仪表在我国某些机组上应用后逐渐被淘汰，最后又被迫将测量筒更换为普通的单层淘汰，最后又被迫将测量筒更换为普通的单层测量筒。测量筒。水位测量装置仍然处于只能作为汽包监视的水位测量装置仍然处于只能作为汽包监视的辅助仪表，更不能用于保护。辅助仪表，更不能用于保护。2023/3/1842第42页/共79页(3)(3)电接点电接点汽包水位测量装置技术的新进展。汽包水位测量装置技术的新进展。20 20世纪世纪9090年代末期，推出了年代末期，推出了C C20002

32、000型高精度、高可靠性的电极式汽包水位测量装型高精度、高可靠性的电极式汽包水位测量装置。从此，这类电极式汽包水位测量装置被广置。从此，这类电极式汽包水位测量装置被广泛认为是锅炉不可缺少的仪表，并开始逐步用泛认为是锅炉不可缺少的仪表，并开始逐步用于锅炉汽包水位保护。于锅炉汽包水位保护。2023/3/1843第43页/共79页2000电极传感器测量筒的原理：2023/3/1844第44页/共79页.测量筒水柱温度接近饱和水温，水位测量精测量筒水柱温度接近饱和水温，水位测量精度高度高 在测量筒内部设置笼式内加热器，利用饱和汽加在测量筒内部设置笼式内加热器，利用饱和汽加热水样。加热器由不同传热元件构

33、成。加热方式有内热热水样。加热器由不同传热元件构成。加热方式有内热和外热。内热既有水柱径向传热元件，又有轴向分层传和外热。内热既有水柱径向传热元件，又有轴向分层传热元件。加热器上口敞开，来自汽侧取样管的饱和蒸汽热元件。加热器上口敞开，来自汽侧取样管的饱和蒸汽进入加热器，像汽笼一样加热水柱。传热方式与结构设进入加热器，像汽笼一样加热水柱。传热方式与结构设计既有利于增加加热面积计既有利于增加加热面积(加热面积是筒体散热面积的加热面积是筒体散热面积的1 14 4倍倍)，又有利于热交换。，又有利于热交换。饱和蒸汽在加热器中放出汽化潜热，其凝结水由饱和蒸汽在加热器中放出汽化潜热，其凝结水由排水管引至下降

34、管。排水管引至下降管。此外，还设置冷凝器使新型测量筒比普通测量筒此外，还设置冷凝器使新型测量筒比普通测量筒高出许多，这是专利产品最重要的外形特征。高出许多，这是专利产品最重要的外形特征。2023/3/1845第45页/共79页.采用柔性自密封电极组件和水质自优化措施采用柔性自密封电极组件和水质自优化措施提高电极的可靠性提高电极的可靠性 电极利用筒内本身压力增加密封紧力，自紧力与压力电极利用筒内本身压力增加密封紧力，自紧力与压力成正比，压力愈高，自紧力愈大。加上安装预紧力，有成正比，压力愈高，自紧力愈大。加上安装预紧力，有足够紧力保证密封不泄漏。电极冷态可靠密封试验压力足够紧力保证密封不泄漏。电

35、极冷态可靠密封试验压力可达可达40M40Ma a。柔性密封材料可耐。柔性密封材料可耐1000 1000 高温，承压强高温，承压强度高，回弹性能与热紧性能好。电极带有拆卸螺纹，拆度高，回弹性能与热紧性能好。电极带有拆卸螺纹，拆卸方便。传统电极组件的密封紧力随压力增加而减小，卸方便。传统电极组件的密封紧力随压力增加而减小，需要预紧力很大，加之采用硬靠机械密封，密封可靠性需要预紧力很大，加之采用硬靠机械密封，密封可靠性低，热紧性能差。电极安装有低，热紧性能差。电极安装有2 2-33仰角，可有效防止电极挂水与水渍。仰角，可有效防止电极挂水与水渍。2023/3/1846第46页/共79页设置冷凝器除提高

36、水样温度外，更重要的设置冷凝器除提高水样温度外，更重要的作用是实现取样水质自优化。作用是实现取样水质自优化。大量纯净的蒸馏大量纯净的蒸馏水进入水室，将水质较差的旧水样压回汽包，水进入水室，将水质较差的旧水样压回汽包，形成自动净化置换回路，水样为形成自动净化置换回路，水样为“活水活水”。设。设计置换倍率达计置换倍率达2020次次h h，故水质自优化功能强。，故水质自优化功能强。其好处是：其好处是：(1)(1)免排污。水质好，减轻了对电免排污。水质好，减轻了对电极的污染。初装彻底冲洗后，在极的污染。初装彻底冲洗后，在3-4a3-4a大修周期大修周期内免排污，既减少了维护量，又可避免热态排内免排污，

37、既减少了维护量，又可避免热态排污损坏电极。污损坏电极。(2)(2)可增大水样电阻率，利于减可增大水样电阻率，利于减小工作电流，减缓电极的电腐蚀而延长寿命。小工作电流，减缓电极的电腐蚀而延长寿命。(3)(3)水质稳定，水样上下水阻率分布较均匀，利水质稳定，水样上下水阻率分布较均匀，利于提高二次仪表测量的稳定性，不必经常调整于提高二次仪表测量的稳定性，不必经常调整仪表临界水阻。仪表临界水阻。(4)(4)水侧取样管中有连续流向水侧取样管中有连续流向汽包的高温水流，当汽包水位大幅度升降时的汽包的高温水流，当汽包水位大幅度升降时的热冲击较小。热冲击较小。2023/3/1847第47页/共79页 3.3.

38、安全方便地进行汽包水位保护实际联动试验安全方便地进行汽包水位保护实际联动试验 锅炉运行中，不需升降汽包水位即可进行测量筒锅炉运行中，不需升降汽包水位即可进行测量筒“满水和缺水实际联动校验满水和缺水实际联动校验”。关闭水侧取样截门后，。关闭水侧取样截门后，测量筒内水位逐渐上升，几分钟测量筒内水位逐渐上升，几分钟(额定工况下额定工况下)后可达到后可达到“满水满水”值。关闭排水门，缓慢开启排污门，水位逐渐值。关闭排水门，缓慢开启排污门，水位逐渐下降至下降至“缺水缺水”值。其间仪表应发出高低值。其间仪表应发出高低1 1、2 2、3 3值报值报警信号。因此，水位保护实际联动校验快、准、易行，警信号。因此

39、，水位保护实际联动校验快、准、易行，并可在锅炉运行中定期校验。并可在锅炉运行中定期校验。2023/3/1848第48页/共79页第五节第五节 差压水位计差压水位计 它它是是静静压压式式液液位位测测量量仪仪表表，在在汽汽包包水水位位、高高加加水位、除氧器水位测量中都能得到应用。水位、除氧器水位测量中都能得到应用。一、工作原理一、工作原理 利利用用平平衡衡容容器器将将水水位位转转换换成成差差压压信信号号，通通过过测测量差压来得到水位。量差压来得到水位。水水位位差差压压转转换换装装置置称称为为平平衡衡容容器器，其其结结构构形形式式如如图图所所示示，(a)a)为为简简单单平平衡衡容容器器，(b)b)为

40、为双双室室平平衡衡容容器器，(c)c)为结构补偿式双室平衡容器。为结构补偿式双室平衡容器。2023/3/1849第49页/共79页1.1.简单平衡容器简单平衡容器 对对 图图(a)a)中中 所所 示示 简简 单单 平平 衡衡 容容 器器，输输 出出 的的 差差 压压 为为 ，按照流体静力学原理，有，按照流体静力学原理，有思考：思考：这种差压式水位计在测量水位时有哪些因素使测量结果产生误差？2023/3/1850第50页/共79页由上式容易看出：由上式容易看出：只有在水侧水柱温度保持不变及汽包压力保持只有在水侧水柱温度保持不变及汽包压力保持不变时，输出的差压和水位为单值对应关系。不变时，输出的差

41、压和水位为单值对应关系。实际测量过程中：实际测量过程中：（1 1）水侧水柱温度随环境温度而变；）水侧水柱温度随环境温度而变；（2 2）汽包内压力也经常变化。）汽包内压力也经常变化。因此固定水柱温度和汽包压力的影响都是不可忽视因此固定水柱温度和汽包压力的影响都是不可忽视的。的。注意：水位计是按汽包工作在额定工作压力下进行注意：水位计是按汽包工作在额定工作压力下进行的，实际工作压力偏离额定工作压力会使测量结果的，实际工作压力偏离额定工作压力会使测量结果产生误差。产生误差。2023/3/1851第51页/共79页2023/3/1852第52页/共79页以以L=600mmL=600mm为例，计算表明：

42、为例，计算表明：(1)(1)压力愈低，差压信号的相对误差愈大。压力愈低，差压信号的相对误差愈大。以工作压力以工作压力P=17MPaP=17MPa为基准，并假定为基准，并假定a a为为40 40 时时的密度值，汽包水位在的密度值，汽包水位在H=300mmH=300mm处，则当工作压力处，则当工作压力P=11MPaP=11MPa时，误差为时，误差为-4.1-4.1；当；当P=5MPaP=5MPa时，误差为时，误差为-9.179.17；当；当P=3MPaP=3MPa时，误差达到时，误差达到-12.4-12.4。2023/3/1853第53页/共79页(2)(2)根据某电厂具体情况下的计算，参比水柱平

43、根据某电厂具体情况下的计算，参比水柱平均温度对水位测量的影响如下表所示均温度对水位测量的影响如下表所示 从上表可知，如果参比水柱的设定温度值为从上表可知，如果参比水柱的设定温度值为40 40 ，当，当其达到其达到80 80 时，其水位测量附加正误差时，其水位测量附加正误差33.2mm33.2mm；当参；当参比水柱温度达到比水柱温度达到130 130 时，其水位测量附加正误差高达时，其水位测量附加正误差高达108mm108mm。2023/3/1854第54页/共79页2.2.双室平衡容器双室平衡容器 在图在图(b)b)所示的双室平衡容器中，给固定水柱增所示的双室平衡容器中，给固定水柱增装了蒸汽保

44、温室，使得固定水柱的温度达到了汽包装了蒸汽保温室，使得固定水柱的温度达到了汽包内的汽水温度，因而消除了固定水柱非饱和状态时内的汽水温度，因而消除了固定水柱非饱和状态时温度的影响。其输出差压为温度的影响。其输出差压为 =思考：这种水位计的输出思考：这种水位计的输出在水位不变时还随汽包压在水位不变时还随汽包压力的变化而改变吗？力的变化而改变吗？2023/3/1855第55页/共79页由上式看出：由上式看出：(1)(1)输出的信号差压与成负线性关系输出的信号差压与成负线性关系(压力不变时压力不变时)。(2)(2)汽包压力变化时，输出仍受压力的影响汽包压力变化时，输出仍受压力的影响(水位不变水位不变时

45、时)(3)(3)不同水位时压力影响所产生的误差是不同的，在不同水位时压力影响所产生的误差是不同的，在水位不变的情况下，汽包压力的变化所产生的输水位不变的情况下，汽包压力的变化所产生的输出误差为出误差为2023/3/1856第56页/共79页例二例二:设设L=600mm,HL=600mm,H0 0=300mm,=300mm,求求P P1 1=10MPa=10MPa和和H=0H=0时的输出差压时的输出差压P P1010=？若压力降为若压力降为P P2 2=5MPa,=5MPa,再求再求H=0H=0时的输出时的输出差压差压P P5 5=？已知已知:P:P1 1=10MPa=10MPa时时,w10w1

46、0=688.4kg/m=688.4kg/m3 3,s10s10=55.6kg/m=55.6kg/m3 3;P P2 2=5MPa=5MPa时时,w5w5=777.7kg/m=777.7kg/m3 3,s5s5=25.4kg/m=25.4kg/m3 3;2023/3/1857第57页/共79页由由若以若以P P1010为分度值为分度值,则误差为则误差为由由P P5 5计算此时显示的水位为计算此时显示的水位为:2023/3/1858第58页/共79页思考：如何减小或消除汽包压力变化的影响？思考：如何减小或消除汽包压力变化的影响？有两种途径有两种途径（1 1）改进平衡容器的结构；）改进平衡容器的结构

47、；（2 2）对水位信号引入汽包压力）对水位信号引入汽包压力 的校正。的校正。二、减小或消除汽包压力变化的影响的方法二、减小或消除汽包压力变化的影响的方法1.1.采用结构补偿式双室平衡容器采用结构补偿式双室平衡容器分析分析:若想消除汽包压力变化对测量结果的影响若想消除汽包压力变化对测量结果的影响,则希望则希望2023/3/1859第59页/共79页 图图(c)c)中所示的结构补偿式双室平衡容器是一种中所示的结构补偿式双室平衡容器是一种从结构上进行汽包压力补偿的水位从结构上进行汽包压力补偿的水位差压转换装置。差压转换装置。固定水柱的管段称为补偿管段，它的长度是经过精心固定水柱的管段称为补偿管段，它

48、的长度是经过精心设计而确定的。按照流体静力学原理，补偿式双室平设计而确定的。按照流体静力学原理，补偿式双室平衡容器的输出为衡容器的输出为 2023/3/1860第60页/共79页 在在 不变的情况下，汽包压力的变化所产不变的情况下，汽包压力的变化所产生的输出误差为生的输出误差为从输出表达式的形式上看，结构补偿式平衡容器并从输出表达式的形式上看，结构补偿式平衡容器并没有消除汽包压力对输出的影响。没有消除汽包压力对输出的影响。的长度是经过的长度是经过设计确定的，只要适当选择设计确定的，只要适当选择 的长度就可以在一的长度就可以在一定水位上使得压力的影响减小到最低程度。定水位上使得压力的影响减小到最

49、低程度。的长度是经过设计确定的，方法如下：的长度是经过设计确定的，方法如下：当当 时：时：2023/3/1861第61页/共79页 令令 时时使使压压力力的的影影响响所所产产生生的的输输出出的的误误差差为为零零，则有则有 按按上上式式计计算算的的的的长长度度就就是是在在 条条件件下下(正正常常水水位位)完完全全消消除除工工作作压压力力影影响响时时补补偿偿管管的的尺尺寸寸。式式中中，、是是汽汽包包工工作作压压力力与与额额定定工工作作压压力力时时的的饱饱和和水水、汽的密度差，汽的密度差，。2023/3/1862第62页/共79页 由由前前述述知知，的的计计算算还还取取决决于于 值值。值的不同将影响

50、差压信号的大小。值的不同将影响差压信号的大小。当当与与平平衡衡容容器器配配套套的的差差压压计计量量程程上上限限一一定定或或要要求求平平衡衡容容器器输输出出上上限限 一一定定时时，则则要要根根据据差差压压计计的的量量程程上上限限 来来确确定定 值值。在在 和和工工作作压压力力为为补补偿偿范范围围下下限限压压力力 时时，平平衡容器输出最大，故有衡容器输出最大，故有2023/3/1863第63页/共79页解上述方程组，得解上述方程组，得这种水位计的补偿效果如何？这种水位计的补偿效果如何？2023/3/1864第64页/共79页 2.2.采用双差压平衡容器采用双差压平衡容器 可进一步改善结构补偿式平衡