1、锅炉汽包水位测量与保护新技术 秦皇岛华电测控- 1 -锅炉汽包水位测量与保护汽包内置差压水位计（专利号：ZL03206523.X ）一、传统差压水位计1、存在的问题目前各电厂差压水位计普遍采用单室平衡容器，少数采用双室平衡容器，双室平衡容器众所周知，它是部分机械补偿，只是在一定压力和测量范围内误差较小，而在锅炉启、停炉和事故时，误差很大，不能使用。在要求和规定中，不再提倡使用。单室平衡容器及参比水柱内水的温度受环境温度和风向以及容器的结构、表管的走向布置影响较大，而水的密度与水的温度关系较大，一个较小的差压误差，经补偿计算后会增加近 2 倍的误差，给水位测量带来较大的一个随机误差。2、测量误差
2、分析如图所示：无论是教科书，还是部颁文件，更严重的是实际应用中的单室平衡容器，也是如此安装。下面就单室平衡容器的测量误差作一简要分析：当 20 时，有公式()成立H（r- r /）g- -（3） g(r / - r/ )式中 ：变送器所测参比水柱与汽包内水位的差压值（ 20 时）：参比水柱高度 P2 1压 力 温 度 修 正 DCSrH-+L单 室 平 衡 容 器 测 量 原 理 图锅炉汽包水位测量与保护新技术 秦皇岛华电测控- 2 -r：参比水柱的平均密度 2：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 /）是汽包压力的单值非线性函数，通过测量汽包压力可以得到，而参比
3、水柱中水的平均密度 r 具有很大的不确定性是造成测量误差的主要原因之一。上图所示，单室平衡容器的顶部始终是饱和蒸汽、与其相接触的水面为饱和水。单室平衡容器除了向外辐射传热外，它还将沿着金属壁以及水向下导热传热，参比水柱的温度分布如图三所示：参比水柱的温度分布 t=f(x)是参比水柱的指数函数，其函数关系与筒体的结构、表管的管径、环境温度、风向、保温情况等有关，具有很大的不确定性。秦皇岛热电厂 “12.16”事故后，通过对 炉平衡容器和管子外表面温度测试，采用保守的计算误差为+108mm。该 厂水 位 计 的 量 程 是 400 mm， 保护定值为-384 mm，炉干锅爆管后，CRT仍然显示-3
4、27 mm，测量误差是造成汽包水位低保护拒动的主要原因。(汽水侧取样管距离 L 为 850 mm)二、新式差压水位计1、新式差压水位计简介DNZ 系列汽包内置水位平衡容器，是我 公 司 根据多年来的工程实践而开发的专利产品（专利号：ZL03206523.X ）。它将单室容器置于汽包内部，使其水容器和参比水柱永远处于饱和水温度环境下，克服了传统单室平衡容器的参比水柱水温难以测量的不足，避免大气环境温度对参比水柱水温、水柱密度的影响，从而使信号更加稳定、补偿公式更简单，测量的附加误差更小，提高监视测量的可信度，提高水位自动调节、保护稳定性。2、汽包内置水位平衡容器的原理简述Xm)0t=fx( )图
5、 三 参 比 水 柱 与 参 比 水 柱 的 温 度 的 关 系 曲 线锅炉汽包水位测量与保护新技术 秦皇岛华电测控- 3 -汽包内置水位平衡容器主要由 1 冷凝罐、3 正压取样管、5 DCS、6 差压变送器、8 平衡罐等组成。汽包运行过程中饱和蒸汽进入到冷凝罐中冷凝成饱和水回流到平衡罐中，参比水柱所形成的静压通过正压取样管引到差压变送器的正端，汽包内的水通过水侧取样管引到差压变送器的负端，这样差压变送器输出差压信号给 DCS，在 DCS 中通过压力补偿计算得出汽包内的水位。这样做没有了环境温度对参比水柱密度的影响，计算出来的结果就更接近于汽包中的实际水位，能够真正反映汽包真实水位。 4 L8
6、726315、 冷 凝 罐2、 汽 侧 管、 正 压 取 样 管、 负 侧 取 样 管、 DCS、 差 压 变 送 器7、 汽 包8、 平 衡 罐9、 备 用 正 压 取 样 管LH0 1 29汽包内置水位平衡容器原理图原理图中：L 为平衡罐上边沿到水侧取样管中心线的距离，H 0 为汽包设计0 水位线到水侧取样管中心线的距离，H 为现在水位线相对于 0 水位线的差值， 1 为饱和水的密度， 2 为饱和汽的密度。由此我们可以列出下列公式：H=L- H 0-P/（ 1- 2）。从公式中我们可以看出，水位只与饱和水和饱和汽的密度有关，而密度与压力有关，我们只要测出汽包压力就可以从密度表中查出密度，代
7、入公式即可计算出水位。3、汽包内置水位平衡容器的优点：锅炉汽包水位测量与保护新技术 秦皇岛华电测控- 4 - 由于将平衡罐安装在汽包内，使平衡罐及引出管中的水的温度为汽包内饱和水的温度，其密度为饱和水的密度，这样在进行补偿计算时就有相对稳定的参数，可以准确计算出汽包水位。在各种工况下，能够准确、稳定的测量汽包水位，保证了机组安全运行。 由于在汽包的汽侧取样管上焊接有冷凝罐，可以及时向平衡罐中补充冷凝后的饱和水，可以保证在起炉不久就投入汽包水位。 备用正压取样管，防止内置式平衡罐出现意外后可将正压表管与之相连。这样就与现行的外置式单室容器一样，以防万一。 不用在汽包上重新开孔，只利用汽包的汽、水侧管。差压的正压侧参比水柱管从水侧管取出。
