雙室平衡容器

雙室平衡容器汽包水位測量及其補償系統(tǒng)的應用在工業(yè)自動化生產(chǎn)中，我以實踐為基礎，剖析一下雙室平衡容器的工作原理與特性。重點論述了補償系統(tǒng)的建立方法與步驟，同時指出了應用中的常見錯誤并提出了解決方案。一.前言眾所周知，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著不可或缺的重要角色。但是由于一些用戶對于雙室平衡容器及其測量補等方面缺少全面的必要的了解或者疏漏，致使應用中時有錯誤發(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，該工程投入運行早期其汽包水位測量系統(tǒng)的誤差竟達70～90mm，特殊情況下誤差將會更大（曾因此造成汽包滿水停機事故）。迄今為止，據(jù)不完全了解，目前仍有個別用戶存在一些類似的問題或者其它問題。汽包水位是涉及機組安全與和運行的重要參數(shù)和指標，因此不允許任何人為的誤差。我就在天鐵2*180T轉(zhuǎn)爐工程中所用的兩種雙室平衡容器分別在汽包水位測量中的應用談一下我個人的看法。二.雙室平衡容器的工作原理雙室平衡容器是一種結(jié)構(gòu)巧妙，具有一定自我補償能力的汽包水位測量裝置。它的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。在基準杯的上方有一個圓環(huán)形漏斗結(jié)構(gòu)將整個雙室平衡容器分隔成上下兩個部分，為了區(qū)別于單室平衡容器，故稱為雙室平衡容器。為便于介紹，我結(jié)合各主要部分的功能特點，將它們分別命名為凝汽室、基準杯、溢流室和連通器，另外把雙室平衡容器汽包水位測量裝置簡稱為容器。2.1凝汽室理想狀態(tài)下，來自汽包的飽和水蒸汽經(jīng)過這里時釋放掉汽化潛熱，形成飽和的凝結(jié)水供給基準杯及后續(xù)環(huán)節(jié)使用。2.2.基準杯它的作用是收集來自凝汽室的凝結(jié)水，并將凝結(jié)水產(chǎn)生的壓力導出容器，傳向差壓測量儀表——差壓變送器的正壓側(cè)?；鶞时娜莘e是有限的，當凝結(jié)水充滿后則溢出流向溢流室。由于基準杯的杯口高度是固定的，故而稱為基準杯。2.3.溢流室溢流室占據(jù)了容器的大部分空間，它的主要功能是收集基準杯溢出的凝結(jié)水，并將凝結(jié)水排入鍋爐下降管，在流動過程中為整個容器進行加熱和蓄熱，確保與汽包中的溫度達到一致；在多數(shù)的平衡容器中并沒有下降管，其缺點是平衡容器的溫度與汽包的溫度不一致，造成測量誤差，因此，我建議應該使用帶有下降管的平衡容器。正常情況下，由于鍋爐下降管中流體的動力作用，溢流室中基本上沒有積水或少量的積水。2.4.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壓側(cè)。毋庸置疑，它的主要作用是將汽包中動態(tài)的水位產(chǎn)生的壓力傳遞給變送器的負壓側(cè)，與正壓側(cè)的（基準）壓力比較以得知汽包中的水位。它之所以被做成倒T字形，是因為可以保證連通器中的介質(zhì)具有一定的流動性，防止其延伸到汽包之間的管線冬季發(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，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，對使汽包水位測量沒有任何影響。2.5.差壓的計算通過前面的介紹，我們可以知道：凝汽室、基準杯及其底部位于容器內(nèi)部的導壓管中的介質(zhì)溫度與汽包中的介質(zhì)溫度是相等的，即γw=γ`w，γs=γ`s。故而不難得到容器所輸出的差壓。我就以東方鍋爐廠的DG670-13.73-8A型鍋爐所采用的測量范圍為±300mm雙室平衡容器為例加以介紹（如圖1所示）。通過圖1可知，容器正壓側(cè)輸出的壓力等于基準杯口所在水平面以上總的靜壓力，加上基準杯口至L形導壓管的水平軸線之間這段垂直區(qū)間的凝結(jié)水壓力，再加上L形導壓管的水平軸線至連通器水平軸線之間，位于容器的外部的這段垂直管段中的介質(zhì)產(chǎn)生的壓力。顯而易見，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，因此其中的介質(zhì)密度應為環(huán)境溫度下的密度。因此P+=PJ+320γw+(580－320)γC式中P+——容器正壓側(cè)輸出的壓力γw——容器中的介質(zhì)密度（γw=γ`w）γC——環(huán)境溫度下水的密度PJ——基準杯口以上總的靜壓力負壓側(cè)的壓力等于基準杯口所在水平面以上總的靜壓力，加上基準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之間飽和水產(chǎn)生的壓力，即P－=PJ+(580－h(huán)w)γs+hwγw式中P－——容器負壓側(cè)輸出的壓力hw——汽水分界線至連通器水平管中心線之間的垂直高度γs——汽包中飽和水蒸汽的密度因此差壓ΔP=P+－P－=320γw+260γC－(580－h(huán)w)γs－h(huán)wγw即ΔP=260γC+320γw－580γs－(γw－γs)hw