1、鍋護汽包差壓式水位計誤差分析和技術(shù)改進發(fā)表時間:2012-9-14作者：王自主摘要：一、存在問題    對于汽包鍋爐，汽包水位是機組控制系統(tǒng)的重要調(diào)節(jié)參數(shù)之一，其涉及到鍋爐及整個機組的安全運行。通常，鍋爐汽包水位測量采用云母雙色水位計、電接點水位計、核子汽包水位計和差壓式水位計等。電接點水位計、云母雙色水位計負(fù)誤差很大，差壓式水位計易零飄移，從而很難將這些水位計的偏差控制在30mm以內(nèi)。隨著鍋爐壓力的升高，就地水位計（如雙色云母水位計、電接點水位計）的指示值略低于汽包真實水位，表1列出了不同壓力范圍就地水位計的正常水位指示值與汽包實際零水位的差值h。另外，由于就地

2、水位計存在不能遠(yuǎn)方傳輸測量數(shù)據(jù)或非連續(xù)測量的缺點，因此該測量值不能作為汽包水位控制調(diào)節(jié)的反饋信號。                        差壓式水位計可連續(xù)測量汽包水位和遠(yuǎn)方輸出電信號，被用于鍋爐汽包水位自動調(diào)節(jié)和汽包水位保護控制中，保護控制按照水位高、低保護采用獨立測量的三取二的邏輯判斷方式，汽包水位調(diào)節(jié)信號采用三選中值的方式對差壓式水位計進行邏輯運算。差壓式水位計通

3、過測量取樣管路形成有效差壓后，經(jīng)過計算得到水位值。受工況壓力、溫度以及取樣管安裝方式的影響差壓式水位計測量會存在一定的誤差，尤其是鍋爐低負(fù)荷運行時，汽包水位的準(zhǔn)確性相對更差。對此，采用了改變平衡容器的結(jié)構(gòu)和平衡容器外置或內(nèi)置的方法解決差壓式水位計測量準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的問題，但是其應(yīng)用效果并不理想。本文從取樣系統(tǒng)布置和測量值計算2個方面對差壓式水位計進行改進和參數(shù)整定。二、取樣管路改進    差壓式水位計取樣布置如圖1所示。通過平衡容器，汽包汽側(cè)的蒸汽壓力可以在內(nèi)部冷凝盤的作用下形成有效的水柱（等同于汽包內(nèi)部的動態(tài)壓力），水柱的靜態(tài)壓力與汽包內(nèi)部水側(cè)的動態(tài)壓力比較后以

4、差壓形式輸出，經(jīng)過計算得出水位值。                        單室與雙室平衡容器（圖2、圖3）的區(qū)別在于雙室具有正壓室的接水皿，其冷凝腔室的冷凝水在汽包壓力發(fā)生變化時對正壓側(cè)水柱的穩(wěn)定起很好的保護作用；單室平衡容器在汽包壓力發(fā)生變化時正壓側(cè)水柱會產(chǎn)生波動，因此穩(wěn)定性較雙室平衡容器差。      &#

5、160;                                     平衡容器與汽包連接的取樣管遵循應(yīng)至少有1100的斜度，汽側(cè)取樣管應(yīng)向上向汽包方向傾斜，水側(cè)取樣管應(yīng)向下向汽包方面傾斜的原則，取樣管連接見圖4。   

6、                     圖4中，增加平衡管長度并連接高壓側(cè)蒸汽管道和低壓水側(cè)管道可以有效防止高壓側(cè)蒸汽冷凝后水位高于平衡容器而返回低壓水側(cè)，從而保證高壓側(cè)水柱的恒定。另外，取樣管的布置還應(yīng)保證鍋爐汽包引出的水汽管中心距與平衡容器中心距相同。在平衡容器安裝前，必須對取樣管道進行氣吹。雙室平衡容器的疏水管應(yīng)單獨引至汽包水循環(huán)最快的下降管（靠近疏水管處加裝截止閥），其垂直長度應(yīng)大于10m，以保證

7、平衡容器內(nèi)無水且不會抽真空，如出現(xiàn)抽真空現(xiàn)象時可減小截止閥開度。對汽水取樣管、取樣閥門、連通管應(yīng)進行保溫處理；引至差壓變送器的2根導(dǎo)壓管路應(yīng)平行敷設(shè)，共同保溫，并根據(jù)現(xiàn)場需要采用伴熱防凍，加裝蒸汽伴熱管時應(yīng)與導(dǎo)壓管隔離，避免影響測量效果。三、水位測點間偏差的消除   (l）采用差壓式水位計和外置式平衡容器方式汽包A、B兩側(cè)水位自身存在偏差，B側(cè)汽包水位比A側(cè)汽包水位高4050mm，而汽包同側(cè)3個差壓式水位計之間偏差有時超過60mm，其原因為兩側(cè)進水量不同，兩側(cè)水冷壁上水溫度不同，各正壓側(cè)平衡容器高度存在偏差，以及引入補償計算的參數(shù)不一致。汽包內(nèi)部液面波動引起的水位測量誤差是

8、一個隨機誤差，汽包內(nèi)部容積相對較大，無法從根本上解決該波動問題。將汽包兩側(cè)與單側(cè)平衡管負(fù)壓側(cè)連接，可以從兩側(cè)水位的平衡上減少汽包內(nèi)部液面波動對汽包水位測 量的影響，改進后的汽側(cè)及水側(cè)管路布置見圖5。由于汽包內(nèi)汽水分離工況復(fù)雜，各測點范圍內(nèi)汽水分離狀態(tài)不同，因此該平衡管不能有效平衡各個測點的水位波動及測量偏差。對此，在單側(cè)平衡管間加裝連通管，即汽包單側(cè)的3個差壓水位計平衡管采用連通管連通，連通管安裝在汽包水位測量區(qū)域的最低處，在每段連通管上安裝1個手動閥門；通過連通管使汽包一側(cè)的任一連通點與另一側(cè)的任一連通點連接，并在連通管上安裝1個手動閥門。汽包A、B兩側(cè)及單側(cè)的各測點平衡管相連，3個平衡管不

9、受汽水分離不均的影響，水介質(zhì)從汽包內(nèi)經(jīng)過連通管路均衡到各個平衡管內(nèi)，同側(cè)各測點間距離短，水介質(zhì)均衡快，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)波動時水位偏差平衡效果明顯。兩側(cè)平衡管間加裝連通管后，連通管內(nèi)只有水介質(zhì)，壓力只與兩側(cè)重力水位差有關(guān)，因此能夠均衡兩側(cè)汽包水位。但是，連通管的管徑細(xì)、長度長，均衡兩側(cè)水位時間長，因此汽包水位波動后，差壓水位計測得兩側(cè)水位不均衡，穩(wěn)定一段時間后水位將會平衡。所有平衡管應(yīng)進行保溫。                 

10、0;      (2）采用DNZ系列汽包內(nèi)置水位平衡容器將單室容器置于汽包內(nèi)部（圖6)，使其水容器和參比水柱（冷凝水）始終處于飽和狀態(tài)下，克服了參比水柱水溫難以測量的不足，信號穩(wěn)定。運行過程中飽和蒸汽進入冷凝罐中冷凝成飽和水并回流平衡罐中，參比水柱所形成的靜壓通過正壓側(cè)取樣管引至差壓變送器的正端，汽包內(nèi)的水通過負(fù)壓側(cè)取樣管引到差壓變送器的負(fù)端，這樣差壓變送器輸出差壓信號至DCS，在DCS中通過壓力補償計算得出汽包內(nèi)的水位。這樣，環(huán)境溫度對參比水柱密度幾乎沒有影響，計算結(jié)果更接近于汽包的實際水位，但其對汽包內(nèi)液面波動的影響和參比水柱在機組起動初期形成緩慢的狀況，將影響汽包水位控制的投入。對此，在汽包的汽側(cè)取樣管上焊接冷凝罐，給平衡罐補充飽和水以保證在鍋爐起動的短時間內(nèi)投入汽包水位控制。由于內(nèi)置式平衡容器的可維護性差，在汽側(cè)留有備用正壓取樣管，將正壓表管與之相連，當(dāng)內(nèi)置式平衡容器出現(xiàn)故障時，則可采用外置式單室平衡容器。