雙室平衡容器汽包水位測(cè)量及其補(bǔ)償系統(tǒng)的應(yīng)用

1、雙室平衡容器汽包水位測(cè)量及其補(bǔ)償系統(tǒng)的應(yīng)用 06-02-27 13:38:00 作者：吳業(yè)飛 時(shí)敏編輯：studa9ngns摘要：本文以實(shí)踐為基礎(chǔ)，剖析了雙室平衡容器的工作原理與特性。重點(diǎn)論述了補(bǔ)償系統(tǒng)的建立方法與步驟，同時(shí)指出了應(yīng)用中的常見(jiàn)錯(cuò)誤并提出了解決方案。 關(guān)鍵詞：水位測(cè)量汽包水位雙室平衡容器補(bǔ)償 .摘要本文以實(shí)踐為基礎(chǔ)，剖析了雙室平衡容器的工作原理與特性。重點(diǎn)論述了補(bǔ)償系統(tǒng)的建立方法與步驟，同時(shí)指出了應(yīng)用中的常見(jiàn)錯(cuò)誤并提出了解決方案。2.前言汽包水位是鍋爐及其控制系統(tǒng)中最重要的參數(shù)之一，雙室平衡容器在其中充當(dāng)著不可或缺的重要角色。但是由于一些用戶(hù)對(duì)于雙室平衡容器及其測(cè)量補(bǔ)等方面缺少全

2、面的必要的了解或者疏漏，致使應(yīng)用中時(shí)有錯(cuò)誤發(fā)生，甚至形成安全隱患。例如勝利油田勝利發(fā)電廠一期工程，該工程投入運(yùn)行早期其汽包水位測(cè)量系統(tǒng)的誤差竟達(dá)7090mm，特殊情況下誤差將會(huì)更大（曾因此造成汽包滿(mǎn)水停機(jī)事故）。迄今為止，據(jù)不完全了解，目前仍有個(gè)別用戶(hù)存在一些類(lèi)似的問(wèn)題或者其它問(wèn)題。汽包水位是涉及機(jī)組安全與和運(yùn)行的重要參數(shù)和指標(biāo)，因此不允許任何人為的誤差。為使用戶(hù)能夠更好地掌握雙室平衡容器在汽包水位測(cè)量中的應(yīng)用，謹(jǐn)撰此文。不足之處，請(qǐng)不吝指正。3.雙室平衡容器的工作原理3.1.簡(jiǎn)介 雙室平衡容器是一種結(jié)構(gòu)巧妙，具有一定自我補(bǔ)償能力的汽包水位測(cè)量裝置。它的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。在基準(zhǔn)杯的上方有一個(gè)

3、圓環(huán)形漏斗結(jié)構(gòu)將整個(gè)雙室平衡容器分隔成上下兩個(gè)部分，為了區(qū)別于單室平衡容器，故稱(chēng)為雙室平衡容器。為便于介紹，這里結(jié)合各主要部分的功能特點(diǎn)，將它們分別命名為凝汽室、基準(zhǔn)杯、溢流室和連通器，另外文中把雙室平衡容器汽包水位測(cè)量裝置簡(jiǎn)稱(chēng)為容器。3.2.凝汽室 理想狀態(tài)下，來(lái)自汽包的飽和水蒸汽經(jīng)過(guò)這里時(shí)釋放掉汽化潛熱，形成飽和的凝結(jié)水供給基準(zhǔn)杯及后續(xù)環(huán)節(jié)使用。3.3.基準(zhǔn)杯 它的作用是收集來(lái)自凝汽室的凝結(jié)水，并將凝結(jié)水產(chǎn)生的壓力導(dǎo)出容器，傳向差壓測(cè)量?jī)x表差壓變送器（后文簡(jiǎn)稱(chēng)變送器）的正壓側(cè)?；鶞?zhǔn)杯的容積是有限的，當(dāng)凝結(jié)水充滿(mǎn)后則溢出流向溢流室。由于基準(zhǔn)杯的杯口高度是固定的，故而稱(chēng)為基準(zhǔn)杯。3.4.溢流室

4、 溢流室占據(jù)了容器的大部分空間，它的主要功能是收集基準(zhǔn)杯溢出的凝結(jié)水，并將凝結(jié)水排入鍋爐下降管，在流動(dòng)過(guò)程中為整個(gè)容器進(jìn)行加熱和蓄熱，確保與汽包中的溫度達(dá)到一致。正常情況下，由于鍋爐下降管中流體的動(dòng)力作用，溢流室中基本上沒(méi)有積水或少量的積水。3.5.連通器 倒T字形連通器，其水平部分一端接入汽包，另一端接入變送器的負(fù)壓側(cè)。毋庸置疑，它的主要作用是將汽包中動(dòng)態(tài)的水位產(chǎn)生的壓力傳遞給變送器的負(fù)壓側(cè)，與正壓側(cè)的（基準(zhǔn)）壓力比較以得知汽包中的水位。它之所以被做成倒T字形，是因?yàn)榭梢员ＷC連通器中的介質(zhì)具有一定的流動(dòng)性，防止其延伸到汽包之間的管線(xiàn)冬季發(fā)生凍結(jié)。連通器內(nèi)部介質(zhì)的溫度與汽包中的溫度很可能不一致

5、，致使其中的液位與汽包中不同，但是由于流體的自平衡作用，對(duì)使汽包水位測(cè)量沒(méi)有任何影響。3.6.差壓的計(jì)算 通過(guò)前面的介紹可以知道，凝汽室、基準(zhǔn)杯及其底部位于容器內(nèi)部的導(dǎo)壓管中的介質(zhì)溫度與汽包中的介質(zhì)溫度是相等的，即w=w，s=s。故而不難得到容器所輸出的差壓。本文以東方鍋爐廠DG670-13.73-8A型鍋爐所采用的測(cè)量范圍為300mm雙室平衡容器為例加以介紹（如圖1所示）。通過(guò)圖1可知，容器正壓側(cè)輸出的壓力等于基準(zhǔn)杯口所在水平面以上總的靜壓力，加上基準(zhǔn)杯口至L形導(dǎo)壓管的水平軸線(xiàn)之間這段垂直區(qū)間的凝結(jié)水壓力，再加上L形導(dǎo)壓管的水平軸線(xiàn)至連通器水平軸線(xiàn)之間，位于容器的外部的這段垂直管段中的介質(zhì)產(chǎn)

6、生的壓力。顯而易見(jiàn)，其中的最后部分壓力，由于其中的介質(zhì)為靜止的且距容器較遠(yuǎn)，因此其中的介質(zhì)密度應(yīng)為環(huán)境溫度下的密度。因此P+= PJ +320 w+(580320) c式中P+ 容器正壓側(cè)輸出的壓力 w 容器中的介質(zhì)密度（ w= w） c 環(huán)境溫度下水的密度PJ 基準(zhǔn)杯口以上總的靜壓力負(fù)壓側(cè)的壓力等于基準(zhǔn)杯口所在水平面以上總的靜壓力，加上基準(zhǔn)杯口水平面至汽包中汽水分界面之間的飽和水蒸汽產(chǎn)生的壓力，再加上汽包中汽水分界面至連通器水平軸線(xiàn)之間飽和水產(chǎn)生的壓力，即P= PJ+(580hw) s + hww式中P 容器負(fù)壓側(cè)輸出的壓力hw 汽水分界線(xiàn)至連通器水平管中心線(xiàn)之間的垂直高度 s 汽包中飽和水

7、蒸汽的密度因此差壓P=P+P=320 w+260 c(580hw) shww即 P=260 c + 320 w580 s(w s)hw （1）這里有一點(diǎn)需要說(shuō)明，(1)式中環(huán)境溫度下水的密度 c，通常情況下它會(huì)隨著季節(jié)的變化而變化，它的變化將會(huì)影響汽包水位測(cè)量的準(zhǔn)確性。就本例中的容器而言，當(dāng)環(huán)境溫度由25升高到50時(shí)，由于密度的變化對(duì)于差壓產(chǎn)生的影響為2.3mm水柱，經(jīng)過(guò)補(bǔ)償系統(tǒng)補(bǔ)償后對(duì)最終得到的汽包水位的影響將為+2.35.5mm之間。通常情況下這樣的誤差是可以忽略的，也就是說(shuō)可以認(rèn)為這里的溫度是恒定的。但是為了盡量減小誤差，必須恰當(dāng)?shù)卮_定這里的溫度。確定溫度可以遵循這樣一條原則，就高不就低

8、，視當(dāng)?shù)貧夂蚣岸景闊岬纫蛩卮_定。比如此處的環(huán)境溫度一年當(dāng)中通常在050之間變化，平均溫度為25，則可以令這里的溫度為35。這是因?yàn)樗拿芏入S著溫度升高它的變化梯度越來(lái)越大，確定的溫度高些，將會(huì)使環(huán)境溫度變化對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響更小。就本例中的容器而言，當(dāng)溫度從0升高到25時(shí)，溫度的變化對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的最終結(jié)果影響只有1mm左右，而環(huán)境溫度從25升高到50所帶來(lái)的影響卻為+2.35.5mm之間。故而，確定溫度應(yīng)就高不就低。4.雙室平衡容器的工作特性 容器的工作特性對(duì)于汽包水位測(cè)量和補(bǔ)償系統(tǒng)來(lái)說(shuō)非常重要，了解這種特性利于用戶(hù)的應(yīng)用和掌握應(yīng)用中的技巧。查飽和水與飽和水蒸汽密度表可以獲得各種壓力下飽和水與飽

9、和水蒸汽的密度。把0、50、100mm等汽包水位分別代入（1）式，可得到容器輸出的一系列差壓，見(jiàn)下表1雙室平衡容器固有補(bǔ)償特性參照表。通過(guò)表1可以得知雙室平衡容器的工作特性。從表1中可以看到，各水位所對(duì)應(yīng)的由容器所輸出的差壓隨著壓力的變化（相關(guān)飽和汽、水密度）各自發(fā)生著不同的變化。這里首先注意0水位所對(duì)應(yīng)的差壓，它的變化規(guī)律較其它水位有明顯不同，只在一個(gè)較小的范圍內(nèi)波動(dòng)。由于該容器的設(shè)計(jì)壓力為13.73MPa，因此14.5MPa以下它的波動(dòng)范圍更小，僅在5mm水柱以?xún)?nèi)。也就是說(shuō)當(dāng)汽包中的水位為0水位時(shí)，無(wú)論壓力如何變化，即使在沒(méi)有補(bǔ)償系統(tǒng)的情況下，對(duì)0水位測(cè)量影響都極小或者基本沒(méi)有影響。關(guān)于其它水位，則當(dāng)汽包水位越接近于0水位，其對(duì)應(yīng)的差壓受壓力的變化影響越小，反之則大。因此，雙室平衡容器是一種具有一定的自我補(bǔ)償能力的汽包水位測(cè)量裝置。它的這種能力主要體現(xiàn)在，當(dāng)汽包中的水位越接近于0水位，其輸出的差壓受壓力變化的影響越小，即對(duì)汽包水位測(cè)量的影響越小。毫無(wú)疑問(wèn)，容器特性由于容器的