3. 双室平衡容器的工作原理 3.1. 简介
双室平衡容器是一种结构巧妙， 具有一定自我补偿能力的汽包水位测量装置。
它的主要结构
如图1所示。在基准杯的上方有一个圆环形漏斗结构将整个双室平衡容器分隔成上下两个部 分，为了区别于单室平衡容器，
故称为双室平衡容器。为便于介绍，这里结合各主要部分的
功能特点，将它们分别命名为凝汽室、基准杯、溢流室和连通器， 另外文中把双室平衡容器
汽包水位测量装置简称为容器。
3.2. 凝汽室
理想状态下，来自汽包的饱和水蒸汽经过这里时释放掉汽化潜热, 准杯及后续环节使用。 3.3. 基准杯
它的作用是收集来自凝汽室的凝结水，
并将凝结水产生的压力导出容器，
传向差压测量仪表 ――差压变送器（后文简称变送器）的正压侧。基准杯的容积是有限的，当凝结水充满后则 溢出流向溢流室。由于基准杯的杯口高度是固定的，故而称为基准杯。 3.4. 溢流室
形成饱和的凝结水供给基
0005
爪
溢流室占据了容器的大部分空间， 它的主要功能是收集基准杯溢出的凝结水， 并将凝结水排
入锅炉下降管，在流动过程中为整个容器进行加热和蓄热，确保与汽包中的温度达到一致。 正常情况下，由于锅炉下降管中流体的动力作用，溢流室中基本上没有积水或少量的积水。 3.5. 连通器
倒T 字形连通器，其水平部分一端接入汽包，
另一端接入变送器的负压侧。 毋庸置疑，它的
主要作用是将汽包中动态的水位产生的压力传递给变送器的负压侧，
与正压侧的（基准）压
力比较以得知汽包中的水位。 它之所以被做成倒 T 字形，是因为可以保证连通器中的介质具 有一定的流动性，防止其延伸到汽包之间的管线冬季发生冻结。
连通器内部介质的温度与汽
包中的温度很可能不一致， 致使其中的液位与汽包中不同， 但是由于流体的自平衡作用， 对
使汽包水位测量没有任何影响。 36 差压的计算
通过前面的介绍可以知道， 凝汽室、基准杯及其底部位于容器内部的导压管中的介质温度与 汽包中的介质温度是相等的，即
丫 w =Y 'w , Y s =Y 's o 故而不难得到容器所输出的差压。本
文以东方锅炉厂 DG670-13.73-8A 型锅炉所采用的测量范围为土 300mm 双室平衡容器为例加 以介绍（如图1所示）。
通过图1可知，容器正压侧输出的压力等于基准杯口所在水平面以上总的静压力， 加上基准
杯口至L 形导压管的水平轴线之间这段垂直区间的凝结水压力，
再加上L 形导压管的水平轴
线至连通器水平轴线之间， 位于容器的外部的这段垂直管段中的介质产生的压力。 显而易见,
其中的最后部分压力， 由于其中的介质为静止的且距容器较远， 因此其中的介质密度应为环
境温度下的密度。因此 P = P J 320 Y
w (580 — 320) Y
c
环境温度下水的密度
负压侧的压力等于基准杯口所在水平面以上总的静压力，
加上基准杯口水平面至汽包中汽水
分界面之间的饱和水蒸汽产生的压力， 再加上汽包中汽水分界面至连通器水平轴线之间饱和 水产生的压力，即 Y
Y
P — = P J (580 — h w ) s h w w
式中P-―― 容器负压侧输出的压力
汽水分界线至连通器水平管中心线之间的垂直高度
式中P
容器正压侧输出的压力 容器中的介质密度（
T
w= T w )
P J
基准杯口以上总的静压力
汽包中饱和水蒸汽的密度
因此差压
△p=p — p—=320 Y w 260 Y c —(580 —h w) Y s—h w Y w
即△ P=260 Y c 320 Y w—580 Y s —(Y w—Y s)h w (1)
这里有一点需要说明，(1)式中环境温度下水的密度Y c,通常情况下它会随着季节的变化而
变化，它的变化将会影响汽包水位测量的准确性。就本例中的容器而言，当环境温度由25C
升高到50C时，由于密度的变化对于差压产生的影响为— 2.3mm水柱，经过补偿系统补偿后
对最终得到的汽包水位的影响将为 2.3?5.5mm之间。通常情况下这样的误差是可以忽略的,
也就是说可以认为这里的温度是恒定的。但是为了尽量减小误差，必须恰当地确定这里的温
度。确定温度可以遵循这样一条原则，就高不就低，视当地气候及冬季伴热等因素确定。比如此处的环境温度一年当中通常在0?50C之间变化，平均温度为25C,则可以令这里的温
度为35C。这是因为水的密度随着温度升高它的变化梯度越来越大，确定的温度高些，将会使环境温度变化对整个系统的影响更小。就本例中的容器而言，当温度从0C升高到25C
时，温度的变化对测量系统的最终结果影响只有1mm左右，而环境温度从25C升高到50C
所带来的影响却为 2.3?5.5mm之间。故而，确定温度应就高不就低。
4. 双室平衡容器的工作特性
容器的工作特性对于汽包水位测量和补偿系统来说非常重要，了解这种特性利于用户的应用
和掌握应用中的技巧。查《饱和水与饱和水蒸汽密度表》可以获得各种压力下饱和水与饱和
水蒸汽的密度。把0、土50、土100mm等汽包水位分别代入(1)式，可得到容器输出的一系列差压，见下表1《双室平衡容器固有补偿特性参照表》。通过表1可以得知双室平衡容器
的工作特性。
表I 双室平衡容器固有补偿特性参照表
法壺1中直对应两行差压饥其中上一行为4C工况二匕外均为馆和工况.
从表1中可以看到，各水位所对应的由容器所输出的差压随着压力的变化（相关饱和汽、水
密度）各自发生着不同的变化。这里首先注意0水位所对应的差压，它的变化规律较其它水位有明显不同，只在一个较小的范围内波动。由于该容器的设计压力为13.73MPa,因此
14.5MPa以下它的波动范围更小，仅在土5mm水柱以内。也就是说当汽包中的水位为0水位
时，无论压力如何变化，即使在没有补偿系统的情况下，对0水位测量影响都极小或者基本
没有影响。关于其它水位，则当汽包水位越接近于0水位，其对应的差压受压力的变化影响越小，反之则大。因此，双室平衡容器是一种具有一定的自我补偿能力的汽包水位测量装置。它的这种能力主
要体现在，当汽包中的水位越接近于0水位，其输出的差压受压力变化的影响越小，即对汽
包水位测量的影响越小。毫无疑问，容器特性由于容器的自身结构决定的，故又称为固有补
偿特性。表1中，0MPa对应两行差压值，其原因后文将会提到。之所以双室平衡容器会有这种特性其实质，是由于双室平衡容器在设计制造时采取了特殊的结构，这种结构最大限度
地削弱了汽水密度变化对常规运行水位差压的影响。但是尽管如此，它并不能完全满足生产
的需要，仍然需要继续补偿。
5. 补偿系统
5.1.基础知识与基本概念
从容器的特性中可以看到，双室平衡容器不能完全满足生产的需要。究其原因，是由于介质密度的变化所造成的。因此，必须要采取一定的措施，进一步消除密度变化对汽包水位测量
的影响。这种被用来消除密度变化带来的影响的措施就叫做补偿。通过补偿以准确地测定汽
包中的水位。
汽包水位测量补偿的方法通常有两种，一种是压力补偿，另一种是温度补偿，无论采取哪种
方法补偿效果都一样。但是它们之间略有区别，即温度补偿可以从0C开始，而压力补偿只
能从100C开始。这是因为温度可以一一对应饱和密度以及100C以下时的非饱和密度，而
压力却只能一一对应饱和密度，即最低压力OMPa只能对应100C时的饱和密度。故而由这
两种方法构成的补偿系统各自对应的补偿起始点有所不同，即差压变送器量程有所不同。表
1中OMPa对应两行差压值，其原因即在于此；其中上一行对应的是温度补偿，下一行对应压力补偿。很显然，温度补偿也可以从100C开始。
双室平衡容器的工作原理2
2009-11-20 19:39
5?补偿系统
5.1.基础知识与基本概念
从容器的特性中可以看到，双室平衡容器不能完全满足生产的需要。究其原因，是由于介质
密度的变化所造成的。因此，必须要采取一定的措施，进一步消除密度变化对汽包水位测量的影响。这种被用来消除密度变化带来的影响的措施就叫做补偿。通过补偿以准确地测定汽
包中的水位。
汽包水位测量补偿的方法通常有两种，一种是压力补偿，另一种是温度补偿，无论采取哪种
方法补偿效果都一样。但是它们之间略有区别，即温度补偿可以从0C开始，而压力补偿只
能从100 C开始。这是因为温度可以一一对应饱和密度以及100 C以下时的非饱和密度，而
压力却只能一一对应饱和密度，即最低压力0MPa只能对应100C时的饱和密度。故而由这
两种方法构成的补偿系统各自对应的补偿起始点有所不同，即差压变送器量程有所不同。表
1中0MPa对应两行差压值，其原因即在于此；其中上一行对应的是温度补偿，下一行对应压力补偿。很显然，温度补偿也可以从100C开始。
5.2 .建立补偿系统的步骤
第一步确定双室平衡容器的0水位位置
容器的0水位的位置一般情况下比较容易确定，通过查阅锅炉制造厂家有关汽包（学名锅筒）
及附件方面的图纸和资料，进行比较和计算即可获得。文中例举的容器0水位位置位于连通器水平管轴线以上365mm处，即基准杯口水所在的平面下方215mm处。但是，偶尔由于
平衡容器的工作原理 3.双室平衡容器的工作原理 3.1.简介 双室平衡容器是一种结构巧妙，具有一定自我补偿能力的汽包水位测量装置。它的主要结构如图1所示。在基准杯的上方有一个圆环形漏斗结构将整个双室平衡容器分隔成上下两个部分，为了区别于单室平衡容器，故称为双室平衡容器。为便于介绍，这里结合各主要部分的功能特点，将它们分别命名为凝汽室、基准杯、溢流室和连通器，另外文中把双室平衡容器汽包水位测量装置简称为容器。 3.2.凝汽室 理想状态下，来自汽包的饱和水蒸汽经过这里时释放掉汽化潜热，形成饱和的凝结水供给基准杯及后续环节使用。 3.3.基准杯 它的作用是收集来自凝汽室的凝结水，并将凝结水产生的压力导出容器，传向差压测量仪表——差压变送器（后文简称变送器）的正压侧。基准杯的容积是有限的，当凝结水充满后则溢出流向溢流室。由于基准杯的杯口高度是固定的，故而称为基准杯。 3.4.溢流室
溢流室占据了容器的大部分空间，它的主要功能是收集基准杯溢出的凝结水，并将凝结水排入锅炉下降管，在流动过程中为整个容器进行加热和蓄热，确保与汽包中的温度达到一致。正常情况下，由于锅炉下降管中流体的动力作用，溢流室中基本上没有积水或少量的积水。 3.5.连通器 倒T 字形连通器，其水平部分一端接入汽包，另一端接入变送器的负压侧。毋庸置疑，它的主要作用是将汽包中动态的水位产生的压力传递给变送器的负压侧，与正压侧的（基准）压力比较以得知汽包中的水位。它之所以被做成倒T 字形，是因为可以保证连通器中的介质具有一定的流动性，防止其延伸到汽包之间的管线冬季发生冻结。连通器内部介质的温度与汽包中的温度很可能不一致，致使其中的液位与汽包中不同，但是由于流体的自平衡作用，对使汽包水位测量没有任何。 3.6.差压的 通过前面的介绍可以知道，凝汽室、基准杯及其底部位于容器内部的导压管中的介质温度与汽包中的介质温度是相等的，即γw =γ`w ，γs =γ`s 。故而不难得到容器所输出的差压。本文以东方锅炉厂DG670-13.73-8A 型锅炉所采用的测量范围为±300mm 双室平衡容器为例加以介绍（如图1所示）。 通过图1可知，容器正压侧输出的压力等于基准杯口所在水平面以上总的静压力，加上基准杯口至L 形导压管的水平轴线之间这段垂直区间的凝结水压力，再加上L 形导压管的水平轴线至连通器水平轴线之间，位于容器的外部的这段垂直管段中的介质产生的压力。显而易见，其中的最后部分压力，由于其中的介质为静止的且距容器较远，因此其中的介质密度应为环境温度下的密度。因此 P += P J +320 γ w +(580－320) γ c 式中P + —— 容器正压侧输出的压力 γ w —— 容器中的介质密度（γ w = γ `w ） γ c —— 环境温度下水的密度 P J —— 基准杯口以上总的静压力 负压侧的压力等于基准杯口所在水平面以上总的静压力，加上基准杯口水平面至汽包中汽水分界面之间的饱和水蒸汽产生的压力，再加上汽包中汽水分界面至连通器水平轴线之间饱和水产生的压力，即 P －= P J +(580－h w ) γ s + h w γw
内置式平衡容器 1、差压水位计（老式单室平衡容器） 下面就单室平衡容器的测量误差作一简要分析：如图三所示： 当ΔＰ2＝0时，有公式(5)成立 H ＝（r- r //）g.Ｌ-ΔＰ１ -----（5） g(r / - r // ) 式中ΔＰ１：变送器所测参比水柱与汽包内水位的差压值（ΔＰ2＝0 时） Ｌ：参比水柱高度 r ：参比水柱的平均密度 ΔＰ2：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Ｐ的单值非线性函数，通过测量汽包压力可以得到，而参比水柱中水的平均密度r 通常是按50℃时水的密度来计算的，而实际的r 具有很大的不确定性与50℃时水的密度相差很大是造成测量误差的主要原因之一。 单室平衡容器参比水柱温度与DCS 修正补偿的50℃或60℃相差很大，带来不确定的附加误差，其误差在100mm 以上。 由于云母水位计和单室平衡容器的误差方向不一致，所以要保证各水位计之间的偏差在30mm 以内是不可能的，现行是以云母水位计为准，通过改变变送器或DCS 软件修正来拼凑的，只能从数值上在一个特定的工况和小范围内使其偏差在30mm 以内，是自欺欺人的做法，不能保证锅炉的安全运行。 从上可见要全过程全范围的实现汽包各水位计之间的偏差小于30mm 是不可能的。 由于汽包水位测量不准，造成汽包长期高水位运行，降低了旋风分离器的工作效率，使饱和蒸汽带水过多，增加了过热器和汽轮机的结垢，降低了机组的工作效率，加速了过热器的爆管泄漏，存在着很大的事故隐患。 21 图三单室平衡容器测量原理图
2、内置式单室平衡容器 如图四所示： H=L-ΔP /g(r / - r // ) --- (6) (6)式是(5)式中，参比水柱的平均密度r 等于饱和水的密度r / 转换而来，L 、g 为常数，r / - r //是汽包压力的单值函数，ΔP 是变送器测得的 差压值，故此消除环境温度对参比水柱密度的影响，从而克服了这一误差。 内置式平衡容器特点： 1 、精确度高，不受汽包内水欠饱和以及外置平衡容器参比水柱温度变化的 影响，从公式)S W /(0 -?--=?p H L h 可以看出变送器所测得的差压值p ?为汽段参比水柱（饱和水）和相同高度的饱和汽静压之差，这一点与以往的任何一种外置式平衡容器不同，而采用外置式平衡容器测量汽包水位不仅受平衡容器下参比水柱温度变化的影响，而且由于补偿公式是假定汽包内水是饱和状态下推算出来，而实际上汽包内的水是欠饱和的，而且随着负荷变化欠饱和度也是变化的，由此可见，采用内装平衡容器的测量精确度远比外置式平衡容器要高。 2 、由于汽包的汽侧取样管上焊接有冷凝罐，可以及时向平衡容器中补充冷凝后的饱和水，因而可以保证锅炉点火不久就可投入汽包水位测量。 内置式单室平衡容器图片
专利产品 证书号：第935394号 TPH—A（B）（C）型 差压式水位计（平衡容器） 使用说明书 铁岭铁光仪器仪表有限责任公司 TIELINGTIE GUANG INSTRUMENT&APPARATUS CO．，LT 目录 一、概述------------------------------------------------------------------ 二、工作原理--------------------------------------------------------- 三、技术参数-------------------------------------------------------------
四、温度变送器----------------------------------------------------------- 五、制造-------------------------------------------------------------------- 六、安装----------------------------------------------------------------- 七、运行--------------------------------------------------------------------- 八、供货范围-------------------------------------------------------------- 九、定货须知--------------------------------------------------- 一、概述 TPH-A（B）（C）型差压式液位计是铁岭铁光仪器仪表有限责任公司根据市场需求开发生产的一种液位计。广泛应用于电厂、化工厂、冶金等行业的锅炉汽包、储罐、储槽等水位监视，与其它水位计相比，具有适用压力范围广，运行泄漏点少，可靠性高，显示水位准确，远距离集控室监视等特点。 平衡容器分为三种形式： 1、TPH-A型单室平衡容器，见图1。
汽包水位双室平衡容器2008-03-31 09:20 分类：默认分类 字号：大中小 践为基础，剖析了双室平衡容器的工作原理与特性。重点论述了补偿系统的建立方法与步骤，同时指出了应用中的常见错误并提出了解决方案。 关键词：水位测量汽包水位双室平衡容器补偿 １.摘要 本文以实践为基础，剖析了双室平衡容器的工作原理与特性。重点论述了补偿系统的建立方法与步骤，同时指出了应用中的常见错误并提出了解决方案。 2.前言 汽包水位是锅炉及其控制系统中最重要的参数之一，双室平衡容器在其中充当着不可或缺的重要角色。但是由于一些用户对于双室平衡容器及其测量补等方面缺少全面的必要的了解或者疏漏，致使应用中时有错误发生，甚至形成安全隐患。例如胜利油田胜利发电厂一期工程，该工程投入运行早期其汽包水位测量系统的误差竟达70～90mm，特殊情况下误差将会更大（曾因此造成汽包满水停机事故）。迄今为止，据不完全了解，目前仍有个别用户存在一些类似的问题或者其它问题。汽包水位是涉及机组安全与和运行的重要参数和指标，因此不允许任何人为的误差。为使用户能够更好地掌握双室平衡容器在汽包水位测量中的应用，谨撰此文。不足之处，请不吝指正。 3.双室平衡容器的工作原理 3.1.简介 双室平衡容器是一种结构巧妙，具有一定自我补偿能力的汽包水位测量装置。它的主要结构如图1所示。在基准杯的上方有一个圆环形漏斗结构将整个双室平衡容器分隔成上下两个部分，为了区别于单室平衡容器，故称为双室平衡容器。为便于介绍，这里结合各主要部分的功能特点，将它们分别命名为凝汽室、基准杯、溢流室和连通器，另外文中把双室平衡容器汽包水位测量装置简称为容器。
平衡容器差压式液位计的结构及工作原理差压式液位计都会用到平衡容器，但有的使用者对其不太了解，尤其是搞不清楚双室平衡容器的内部结构，而影响了使用。云润仪表制造有限公司与您分享平衡容器相关知识。差压式液位计是基于液体静压平衡原理工作的，平衡容器实际上是一个“液位--差压”转换器。其作用是造成个恒定的液体静压力，使之与被测液位形成的液体静压力相比较，输出二者之差。平衡容器实际上就是个冷凝器，按结构分有单室平衡容器(单层)和双室平衡容器(双层)之分。大型锅炉用的平衡容器结构要复杂些，在此仅介绍工业锅炉常用的FP型平衡容器。 单室平衡容器的结构较简单，如图所示。测量低压容器的液位时，当容器内外温差大，或气相容易凝结成液体时，如除氧水箱的水位，大多采用单室平衡容器进行测量。测量前应根据所测介质的性质，把平衡容器的堵头拆开，灌入冷水或其他液体。对一些化工生产的有毒有害场合平衡容器内装的是隔离液。
双室平衡容器的结构如图所示。测量锅炉汽包水位采用双室平衡容器，平衡容器由内外两层容室构成。平衡器的外层容室与锅炉汽包的蒸汽相连且充满了冷凝水；内层容室经平衡器下侧导压管与锅炉汽包的水相连，使用的是连通器原理，所以内层容室水位高度跟随汽包水位而变化。这样结构的双层容器保证了外层容室和内层容室的水温基本相等，因而可以减少由于温度不同所产生的测量误差。 用双室平衡容器测量锅炉水位，双室平衡器的外层容室与锅炉汽包的蒸汽相连，外层容室内充满了冷凝水；当外层容室的水面低于平衡器上端导压管时，靠汽包蒸汽的冷凝水补充，当水面高于平衡器上端导压管时，水经导压管流人锅炉汽包，
使外层容室水位高度始终保持不变。内层容室经平衡器下侧导压管与锅炉汽包的水相连，其水位高度随汽包的水位变化而变化。如果蒸汽的压力、温度参数恒定时，差压变送器的输出信号仅与锅炉汽包的水位有关。 对于低压锅炉，由于内层容器内水的密度近似等于饱和温度下水的密度，所以双室平衡容器内层容器中的水柱高度也就等于汽包中的实际水位高度。由于平衡器外层容室与差压变送器的低压侧连接，内层容室与差压变送器高压侧连接。此时H、L之间产生的差压为△P=Lρl-[ρ2H+（L-H）×ρQ]
双室平衡容器汽包水位测量及其补偿系统的应用 摘要：本文以实践为基础，剖析了双室平衡容器的工作原理与特性。重点论述了补偿系统的建立方法与步骤，同时指出了应用中的常见错误并提出了解决方案。 关键词：水位测量汽包水位双室平衡容器补偿 １.摘要 本文以实践为基础，剖析了双室平衡容器的工作原理与特性。重点论述了补偿系统的建立方法与步骤，同时指出了应用中的常见错误并提出了解决方案。 2.前言 汽包水位是锅炉及其控制系统中最重要的参数之一，双室平衡容器在其中充当着不可或缺的重要角色。但是由于一些用户对于双室平衡容器及其测量补等方面缺少全面的必要的了解或者疏漏，致使应用中时有错误发生，甚至形成安全隐患。例如胜利油田胜利发电厂一期工程，该工程投入运行早期其汽包水位测量系统的误差竟达70～90mm，特殊情况下误差将会更大（曾因此造成汽包满水停机事故）。迄今为止，据不完全了解，目前仍有个别用户存在一些类似的问题或者其它问题。汽包水位是涉及机组安全与和运行的重要参数和指标，因此不允许任何人为的误差。为使用户能够更好地掌握双室平衡容器在汽包水位测量中的应用，谨撰此文。不足之处，请不吝指正。 3.双室平衡容器的工作原理 3.1.简介 双室平衡容器是一种结构巧妙，具有一定自我补偿能力的汽包水位测量装置。它的主要结构如图1所示。在基准杯的上方有一个圆环形漏斗结构将整个双室平衡容器分隔成上下两个部分，为了区别于单室平衡容器，故称为双室平衡容器。为便于介绍，这里结合各主要部分的功能特点，将它们分别命名为凝汽室、基准杯、溢流室和连通器，另外文中把双室平衡容器汽包水位测量装置简称为容器。
3.2.凝汽室 理想状态下，来自汽包的饱和水蒸汽经过这里时释放掉汽化潜热，形成饱和的凝结水供给基准杯及后续环节使用。 3.3.基准杯 它的作用是收集来自凝汽室的凝结水，并将凝结水产生的压力导出容器，传向差压测量仪表——差压变送器（后文简称变送器）的正压侧。基准杯的容积是有限的，当凝结水充满后则溢出流向溢流室。由于基准杯的杯口高度是固定的，故而称为基准杯。 3.4.溢流室 溢流室占据了容器的大部分空间，它的主要功能是收集基准杯溢出的凝结水，并将凝结水排入锅炉下降管，在流动过程中为整个容器进行加热和蓄热，确保与汽包中的温度达到一致。正常情况下，由于锅炉下降管中流体的动力作用，溢流室中基本上没有积水或少量的积水。 3.5.连通器 倒T字形连通器，其水平部分一端接入汽包，另一端接入变送器的负压侧。毋庸置疑，它的主要作用是将汽包中动态的水位产生的压力传递给变送器的负压侧，与正压侧的（基准）压力比较以得知汽包中的水位。它之所以被做成倒T字形，是因为可以保证连通器中的介质具有一定的流动性，防止其延伸到汽包之间的管线冬季发生冻结。连通器内部介质的温度
锅炉汽包水位测量误差分析 汽包水位是电厂的主要监控参数之一，正确测量汽包水位是锅炉安全运行的保证。传统的测量方式有：就地双色水位计、电接点水位计、差压式水位计(单室或双室平衡容器补偿式)。就地水位计、电接点水位计的测量误差受锅炉压力、散热情况、安装形式、实际水位的影响，很难准确计算。因此高参数、大容量机组多以各种补偿差压水位计作为汽包水位测量的主要仪表，但这种水位计测量误差也同样受到诸多因素的影响。本文通过分析汽包水位计的测量方式和水位测量误差的原因，并对特定工况下汽包水位的测量进行定量计算分析，提出减少水位测量误差的方法和措施。 一、就地水位计： 就地水位计是安装在锅炉本位上的直读式仪表，是锅炉厂必配的基本设备，大容量机组均采用工业电视远传到集控室监视，一般都配有两套，分别安装在汽包的两端。 就地水位计有玻璃、云母和牛眼之分，工作原理都是连通管原理，连通管原理是：在液体密度相同的条件下，连通管中各个支管的液位均处于同一高度。就地水位计如图1所示。
式中： h——汽包正常水位距水侧取样的距离，mm △h——水位计中的水位与汽包中水位的差值，mm Ps——饱和蒸汽密度，kg/m3 Pw——饱和水密度，kg/m3 Pa——水位计中水的平均密度，kg/m3 Ps'——水位计中蒸汽的密度，kg/m3 对就地水位计来说，汽包内的水温是对应压力下的饱和温度，饱和蒸汽通过汽侧取样孔进入水位计，水位计的环境温度远低于蒸汽温度，使蒸汽不断凝结成水，并迫使水位计中多余的水通过水侧取样管流回汽包。 从水和蒸汽的特性表可看出：在常温常压下，汽包和水位计中的水密度是相等的，从式(1)可见，水位计中的水位与汽包内的水位也是相同的，且与h值无关；随着汽压的升高，汽包中的水密度变小，蒸汽密度变大；而就地水位计因散热的影响，水位计中的水密度也变小，但变化幅度不如汽包内水的大；蒸汽密度虽也有增大，但变化幅度没汽包内的大，即Ps是不应等于Ps'的，但其影响只要保温处理的好，可忽略不计，下面的计算均是按Ps=Ps，来进行的；致使水位计中水位和汽包内水位的差值也随之增大，这一差值始终是就地水位计中水位低于汽包水位的主要因素；并且当h值改变时，水位差值也会改变。 为了给电厂提供参考，有的锅炉厂给出了就地水位计和汽包正常水位差值的参考数据见表1。
双室平衡容器汽包水位测量及其补偿系统的应用来源：中国论文下载中心 [ 06-02-27 13:38:00 ] 作者：吴业飞时敏编辑：studa9ngns 摘要：本文以实践为基础，剖析了双室平衡容器的工作原理与特性。重点论述了补偿系统的建立方法与步骤，同时指出了应用中的常见错误并提出了解决方案。 关键词：水位测量汽包水位双室平衡容器补偿 １.摘要 本文以实践为基础，剖析了双室平衡容器的工作原理与特性。重点论述了补偿系统的建立方法与步骤，同时指出了应用中的常见错误并提出了解决方案。 2.前言 汽包水位是锅炉及其控制系统中最重要的参数之一，双室平衡容器在其中充当着不可或缺的重要角色。但是由于一些用户对于双室平衡容器及其测量补等方面缺少全面的必要的了解或者疏漏，致使应用中时有错误发生，甚至形成安全隐患。例如胜利油田胜利发电厂一期工程，该工程投入运行早期其汽包水位测量系统的误差竟达70～90mm，特殊情况下误差将会更大（曾因此造成汽包满水停机事故）。迄今为止，据不完全了解，目前仍有个别用户存在一些类似的问题或者其它问题。汽包水位是涉及机组安全与和运行的重要参数和指标，因此不允许任何人为的误差。为使用户能够更好地掌握双室平衡容器在汽包水位测量中的应用，谨撰此文。不足之处，请不吝指正。 3.双室平衡容器的工作原理 3.1.简介 双室平衡容器是一种结构巧妙，具有一定自我补偿能力的汽包水位测量装置。它的主要结构如图1所示。在基准杯的上方有一个圆环形漏斗结构将整个双室平衡容器分隔成上下两个部分，为了区别于单室平衡容器，故称为双室平衡容器。为便于介绍，这里结合各主要部分的功能特点，将它们分别命名为凝汽室、基准杯、溢流室和连通器，另外文中把双室平衡容器汽包水位测量装置简称为容器。
3.双室平衡容器的工作原理 3.1.简介 双室平衡容器是一种结构巧妙，具有一定自我补偿能力的汽包水位测量装置。它的主要结构如图1所示。在基准杯的上方有一个圆环形漏斗结构将整个双室平衡容器分隔成上下两个部分，为了区别于单室平衡容器，故称为双室平衡容器。为便于介绍，这里结合各主要部分的功能特点，将它们分别命名为凝汽室、基准杯、溢流室和连通器，另外文中把双室平衡容器汽包水位测量装置简称为容器。 3.2.凝汽室 理想状态下，来自汽包的饱和水蒸汽经过这里时释放掉汽化潜热，形成饱和的凝结水供给基准杯及后续环节使用。 3.3.基准杯
它的作用是收集来自凝汽室的凝结水，并将凝结水产生的压力导出容器，传向差压测量仪表——差压变送器（后文简称变送器）的正压侧。基准杯的容积是有限的，当凝结水充满后则溢出流向溢流室。由于基准杯的杯口高度是固定的，故而称为基准杯。 3.4.溢流室 溢流室占据了容器的大部分空间，它的主要功能是收集基准杯溢出的凝结水，并将凝结水排入锅炉下降管，在流动过程中为整个容器进行加热和蓄热，确保与汽包中的温度达到一致。正常情况下，由于锅炉下降管中流体的动力作用，溢流室中基本上没有积水或少量的积水。 3.5.连通器 倒T字形连通器，其水平部分一端接入汽包，另一端接入变送器的负压侧。毋庸置疑，它的主要作用是将汽包中动态的水位产生的压力传递给变送器的负压侧，与正压侧的（基准）压力比较以得知汽包中的水位。它之所以被做成倒T字形，是因为可以保证连通器中的介质具有一定的流动性，防止其延伸到汽包之间的管线冬季发生冻结。连通器内部介质的温度与汽包中的温度很可能不一致，致使其中的液位与汽包中不同，但是由于流体的自平衡作用，对使汽包水位测量没有任何影响。 3.6.差压的计算 通过前面的介绍可以知道，凝汽室、基准杯及其底部位于容器内部的导压管中的介质温度与汽包中的介质温度是相等的，即γw=γ`w，γs=γ`s。故而不难得到容器所输出的差压。本文以东方锅炉厂DG670-13.73-8A型锅炉所采用的测量范围为±300mm双室平衡容器为例加以介绍（如图1所示）。 通过图1可知，容器正压侧输出的压力等于基准杯口所在水平面以上总的静压力，加上基准杯口至L形导压管的水平轴线之间这段垂直区间的凝结水压力，再加上L形导压管的水平轴线至连通器水平轴线之间，位于容器的外部的这段垂直管段中的介质产生的压力。显而易见，其中的最后部分压力，由于其中的介质为静止的且距容器较远，因此其中的介质密度应为环境温度下的密度。因此
浅议双室平衡容器的原理、构造及安装 杜罡 （莱阳市热电厂山东烟台265202） 1 前言 锅炉锅筒水位是影响锅炉运行安全的重要参数之一。平衡容器与水位指示器或差压变送器配套使用，在锅炉启动、停炉过程及正常运行情况下反映锅筒内质量水位。平衡容器是一种具有一定自我补偿能力的锅筒水位测量装置（如图所示）。
2 工作原理及构造 基准杯的上方有一个圆环形漏斗，将整个容器分隔成上、下两部分。为了区别单室平衡容器，故而称之为双室平衡容器。 2.1 凝汽室 理想状态下，来自锅筒的饱和蒸汽经过这里被释放掉汽化潜热，形成饱和的凝结水供给基准杯。 2.2 基准杯 收集来自凝汽室的凝结水，并将凝结水产生的压力导出容器，传向差压变送器的正压侧。基准杯的容积是有限的，当凝结水充满后则溢出基本杯流向溢流室。由于基准杯的杯口高度是固定的，故而称之为基准杯。 2.3 溢流室 溢流室占据了容器的大部分空间，它的主要功能是收集基准杯溢出的凝结水，并将凝结水排入锅炉的下降管中。在流动中为整个容器进行加热和蓄热，确保容器与锅筒中的温度达到一致。正常情况下，由于锅炉下降管中流体的带动作用，溢流室中基本上没有积水或少量积水。 2.4 连通器 “┤”型连通器，其水平部分一端接入锅筒，下端接入差压变送器的负压侧。它的主要作用是将锅筒中动态的水位产生的压力传递给差压
变送器的负压侧，与正压侧的压力比较，可得知锅筒中的水位。采用“┤”形，是因为可以保证连通器中的介质具有一定的流动性，防止其延伸到锅筒之间的管线冬季发生冻结。连通器内部介质的温度与锅筒中的温度很可能不一致，使其中的液位与锅筒的液位不同，但是由于流体的自平衡作用，对使锅筒中水位的测量影响很小。 由以上可知，平衡容器正压侧输出的压力等于基准杯口所在水平面以上总的静压力，加上基准杯口至水侧入口器水平轴线之间的凝结水压力。负压侧的压力等于基准杯口所在水平面以上总的静压力，加上基准杯口水平面至锅筒中汽水分界面之间的饱和蒸汽产生的压力，再加上锅筒中汽水分界面至水侧入口管水平轴线之间饱和水产生的压力。利用锅筒内蒸汽加热，使基准杯内水的密度在任何情况下都与锅筒压力下饱和水的密度相对应，不受环境温度的影响。这样正压侧与负压侧之的差压就正确体现锅筒的水位高度。双室平衡容器具有自动补偿能力，主要体现在，当锅筒的水位越接近于零水位，其输出的差压受压力变化的影响越小，对锅筒水位测量影响越小。 3 安装 平衡容器的安装应注意事项以下几方面： （1）必须确保平衡容器垂直安装； （2）平衡容器与被测容器连接管应尽量短，连接管尽量避免安装接头、缩孔及影响介质正常流通的元件； （3）平衡容器前的一次阀门应该横装； （4）平衡容器的排水管接水循环最快的下降管时，为了防止水冷壁、
GJT －D Ⅰ双恒单室平衡容器简介 淮安维信仪器仪表有限公司 高维信 为了给汽包水位差压式测量提供准确稳定的参照物——参比水柱，提高水位自动调节系统的准确性与稳定性，提高CRT 水位计的可信性，淮安维信仪器仪表有限公司独家研发、独家制造的最新专利产品GJT －D Ⅰ双恒单室平衡容器。 1. 汽包水位差压平衡容器概述 差压水位计测量原理是，由平衡容器形成参比水柱，比较汽包内水柱与参比水柱的高度差，将高度差转换为静压差△P 1，从而实现“水位－差压”变换，再由传输环节将差压送至变送器，测量显示水位。 差压变送器准确性与稳定性很高，故差压水位计测量系统 问题主要在于，传统单、双室平衡容器不能为“水位－差压”变 换提供准确稳定的参比水柱，即参比水柱密度变化较大，参比水 柱高度不恒定。 配套凝结球式单室平衡容器（见图1）的差压式水位计测量 系统主要问题是，必须进行参比水柱平均温度修正。而准确修正 难度之大由（1）式可见。 平均温度T c p ＝(t h /m L)(1- e - m L )＋T c ------（1） 式中：t h —饱和水温度；T c —环境温度；m ＝[(αU)/(λ S)]0.5 ，α是参比水柱管放热系数，S 、D 、U 是参比水柱管的几何参数，S —截面积，D —直径，U —周长；λ—导热系数；L —参比水柱高度；t h 、λ又与汽包压力有关，放热系数α是变量、 且量值不易确定。 所以，以参比水柱平均温度计算法确定温度修正参数，既困难，又不实用。目前只能以简单的温度给定，或以简易的温度测量进行温度修正初步设定,投入运行后按云母水位计、电接点水位计指示进行修正参数调整。现场试验调整工期长，工作量大，修正误差大。因此，参比水柱温度修正是差压水位计准确测量主要难点。 因此，《火力发电厂锅炉汽包水位测量系统技术规定》(DRZ/T01-2004) 在 3.2指出，“中差压式水位表应充分考虑平衡容器下取样管参比水柱温度 对水位测量的影响，应采用参比水柱温度稳定、接近设定温度的平衡容器，或 采用经实践证明有成功应用经验的参比水柱温度接近饱和温度的平衡容器。” 传统双室平衡容器（见图2）的优点是，参比水柱如同在汽包内一样， 温度等于饱和温度，“水位－差压”变换不受环紧温度影响，则不需温度(密度) 修正补偿。主要缺陷是在汽包压力大幅度变化时参比水柱高度恒定性差，在 安全门动作时加剧了差压水位计假水位显示。解释如下： ① 安全门动作时，水冷壁中的汽泡密度随着汽包压力降低而减小，汽泡 膨胀导致大量的汽水混合物进入汽包，使汽包内水位阶跃升高，升高值俗称为“锅炉假水位”。这是由工质特点决定的，不可避免。目前在用的几种水位计必然会显示“锅炉假水位”。 ② 由于参比水柱为饱和水，在汽包压力降低后，饱和水密度随着汽包压力降低而增大，参比水柱收缩使高度降低，相当于负压管中水位升高，形成“仪表假水位”，加剧了假水位显示。 ③ 由于传统双室平衡容器结构设计对参比水柱补水量小，所以需要较长时间才能复原参比水柱高度延长了“仪表假水位”持续时间。 2.双恒单室平衡容器原理 为了给汽包水位差压式测量提供准确稳定的参照物——参比水柱，淮安维信仪器仪表有限公司独家图2 传统双室平衡容器 图1单室平衡容器系统
平衡容器 是对于锅筒水位和压力进行缓冲的装置，作用类似于电工上的电容器，隔直过交，但是平衡容器是“过直隔交”，即用于消除锅筒内水位及压力小的波动对真实水位的不利影响。故称为平衡容器，实际就是锅筒水位值的均值器。 双室平衡容器汽包水位测量及其补偿系统的应用 摘要：本文以实践为基础，剖析了双室平衡容器的工作原理与特性。重点论述了补偿系统的建立方法与步骤，同时指出了应用中的常见错误并提出了解决方案。 关键词：水位测量汽包水位双室平衡容器补偿 １.摘要 本文以实践为基础，剖析了双室平衡容器的工作原理与特性。重点论述了补偿系统的建立方法与步骤，同时指出了应用中的常见错误并提出了解决方案。 2.前言 汽包水位是锅炉及其控制系统中最重要的参数之一，双室平衡容器在其中充当着不可或缺的重要角色。但是由于一些用户对于双室平衡容器及其测量补等方面缺少全面的必要的了解或者疏漏，致使应用中时有错误发生，甚至形成安全隐患。例如胜利油田胜利发电厂一期工程，该工程投入运行早期其汽包水位测量系统的误差竟达70～90mm，特殊情况下误差将会更大（曾因此造成汽包满水停机事故）。迄今为止，据不完全了解，目前仍有个别用户存在一些类似的问题或者其它问题。汽包水位是涉及机组安全与和运行的重要参数和指标，因此不允许任何人为的误差。为使用户能够更好地掌握双室平衡容器在汽包水位测量中的应用，谨撰此文。不足之处，请不吝指正。 3.双室平衡容器的工作原理 3.1.简介 双室平衡容器是一种结构巧妙，具有一定自我补偿能力的汽包水位测量装置。它的主要结构如图1所示。在基准杯的上方有一个圆环形漏斗结构将整个双室平衡容器分隔成上下两个部分，为了区别于单室平衡容器，故称为双室平衡容器。为便于介绍，这里结合各主要部分的功能特点，将它们分别命名为凝汽室、基准杯、溢流室和连通器，另外文中把双室平衡容器汽包水位测量装置简称为容器。
3. 双室平衡容器的工作原理 3.1. 简介 双室平衡容器是一种结构巧妙， 具有一定自我补偿能力的汽包水位测量装置。 它的主要结构 如图1所示。在基准杯的上方有一个圆环形漏斗结构将整个双室平衡容器分隔成上下两个部 分，为了区别于单室平衡容器， 故称为双室平衡容器。为便于介绍，这里结合各主要部分的 功能特点，将它们分别命名为凝汽室、基准杯、溢流室和连通器， 另外文中把双室平衡容器 汽包水位测量装置简称为容器。 3.2. 凝汽室 理想状态下，来自汽包的饱和水蒸汽经过这里时释放掉汽化潜热, 准杯及后续环节使用。 3.3. 基准杯 它的作用是收集来自凝汽室的凝结水， 并将凝结水产生的压力导出容器， 传向差压测量仪表 ――差压变送器（后文简称变送器）的正压侧。基准杯的容积是有限的，当凝结水充满后则 溢出流向溢流室。由于基准杯的杯口高度是固定的，故而称为基准杯。 3.4. 溢流室 形成饱和的凝结水供给基 0005 爪
溢流室占据了容器的大部分空间， 它的主要功能是收集基准杯溢出的凝结水， 并将凝结水排 入锅炉下降管，在流动过程中为整个容器进行加热和蓄热，确保与汽包中的温度达到一致。 正常情况下，由于锅炉下降管中流体的动力作用，溢流室中基本上没有积水或少量的积水。 3.5. 连通器 倒T 字形连通器，其水平部分一端接入汽包， 另一端接入变送器的负压侧。 毋庸置疑，它的 主要作用是将汽包中动态的水位产生的压力传递给变送器的负压侧， 与正压侧的（基准）压 力比较以得知汽包中的水位。 它之所以被做成倒 T 字形，是因为可以保证连通器中的介质具 有一定的流动性，防止其延伸到汽包之间的管线冬季发生冻结。 连通器内部介质的温度与汽 包中的温度很可能不一致， 致使其中的液位与汽包中不同， 但是由于流体的自平衡作用， 对 使汽包水位测量没有任何影响。 36 差压的计算 通过前面的介绍可以知道， 凝汽室、基准杯及其底部位于容器内部的导压管中的介质温度与 汽包中的介质温度是相等的，即 丫 w =Y 'w , Y s =Y 's o 故而不难得到容器所输出的差压。本 文以东方锅炉厂 DG670-13.73-8A 型锅炉所采用的测量范围为土 300mm 双室平衡容器为例加 以介绍（如图1所示）。 通过图1可知，容器正压侧输出的压力等于基准杯口所在水平面以上总的静压力， 加上基准 杯口至L 形导压管的水平轴线之间这段垂直区间的凝结水压力， 再加上L 形导压管的水平轴 线至连通器水平轴线之间， 位于容器的外部的这段垂直管段中的介质产生的压力。 显而易见, 其中的最后部分压力， 由于其中的介质为静止的且距容器较远， 因此其中的介质密度应为环 境温度下的密度。因此 P = P J 320 Y w (580 — 320) Y c 环境温度下水的密度 负压侧的压力等于基准杯口所在水平面以上总的静压力， 加上基准杯口水平面至汽包中汽水 分界面之间的饱和水蒸汽产生的压力， 再加上汽包中汽水分界面至连通器水平轴线之间饱和 水产生的压力，即 Y Y P — = P J (580 — h w ) s h w w 式中P-―― 容器负压侧输出的压力 汽水分界线至连通器水平管中心线之间的垂直高度 式中P 容器正压侧输出的压力 容器中的介质密度（ T w= T w ) P J 基准杯口以上总的静压力
双室平衡容器使用说明书 、结构及工作原理： 在正常工况下，锅炉汽包内的水位无法直接测量，为此多采用引出管测量法。但其弊病是引出管与汽包的温度差异大，故水的密度与汽包内差异大，从而造成一定的测量误差。采用双室平衡容器是因为其在工作过程中，饱和蒸汽在室中凝结释放热量，对其中正压补偿管和负压补偿管加热，并且平衡容器外层加以足够的保护层。减少了热量损失，使平衡容器的温度接近于汽包内的温度。从而使正压补偿管及负压管内水的密度在任何工况下都近似等于汽包内水的密度；又由于正确的选择正压补偿管的高度，在汽包水位一定时，使汽包内的压力无论如何变化,正压补偿管的压力与负压管的压力变化值均相等，因此双室平衡容器输出的差压不变，即低置水位表指示的水位不变。一旦汽包内水位发生变化，则平衡容器输出的差压也随之线性变化，所以低置水位指示可以适时显示汽包内的水位。
二、安装注意事项 1、锅炉汽包引出的水汽管中心距应与平衡容器相同； 2、平衡容器与锅炉汽包的压力等级应相同； 3、平衡容器与锅炉汽包连接法兰尺寸或焊接各接口管规格应对应； 4、注意：本平衡容器安装前必须对锅炉管道进行气吹，防止杂质进入平衡容器， 而发生严重事故。 5、将平衡容器的汽水接口分别与汽包隔绝阀门外侧焊接，保证其垂直安装。由于双 室平衡容器较重，所以底部需用槽钢支撑，且支撑面应光滑。以防止设备因热力膨胀产生位移而损坏。 6双室平衡容器的正负压取压管路应在水平方向引出1m后向下敷设，以保证取压管内的水温等于环境温度。 7、安装完毕后，各汽水取样管、取样阀门、连通管、筒体应做保温处理，筒体顶部 不做保温。 8、引到差压变送器的两根导压管路应平行敷设，共同保温，并根据现场需要加伴热 防冻。加蒸汽伴热管时应与导压管隔离。以防导压管内水汽化影响测量效果。 精品文档
锅炉汽包水位补偿(单室平衡容器) 一、测量原理：炉汽包水位测量原理图如图2所示。差压式水位表和汽包水位之间的关系如下所示： ΔP= H*ρa-(A-h)* ρs-((H-(A-h))* ρw = H*(ρa-ρw)+(A-h)* (ρw-ρs) (1) 式中：H………水侧取样孔与平衡容器的距离，mm; A………平衡容器与汽包正常水位的距离，mm; h………汽包水位偏离正常水位的值，mm; ΔP………对应汽包水位的差压值，mmH2O; ρs………饱和蒸汽的密度，kg*103=/m3; ρw………饱和水的密度，kg*103=/m3; ρa………参比水柱的密度，kg*103=/m3; 上式中，H、A和B都是常数；ρw、ρs是汽压的函数，在特定汽压下均为定值；平衡容器内汽水的密度ρa与其散热条件和环境温度有关。在锅炉启动过程中，水温略有升高，压力也同时升高，这两方面的变化对ρa的影响基本上抵消，可以近似认为ρa是恒值。 根据（1）有如下： h = A-ΔP*/(ρw-ρs)+H*(ρa-ρw)/ (ρw-ρs) =A-(ΔP-H*(ρa-ρw))* /(ρw-ρs) (3) 令F1(X)=(ρa-ρw)；F2(X)=1//(ρw-ρs)； 二、补偿逻辑框图：
三、F1(X)/F2(X)参数表：
区域为：区间4; 湿蒸汽或饱和线 压力P = 0.10000000 MPa 温度T = 99.61 ℃ 干度X = 不确定！ 饱和水比焓HL = 417.44 kJ/kg 饱和水比熵SL = 1.3026 kJ/(kg.℃) 饱和水比容VL = 0.0010431 m^3/kg 饱和水定压比热CPL = 4.2161 kJ/(kg.℃) 饱和水定容比热CVL = 3.7697 kJ/(kg.℃) 饱和水内能EL = 417.33 kJ/kg 饱和水音速SSPL = 1545.45 m/s 饱和水定熵指数KSL = 22896.2915 饱和水动力粘度ETAL = 282.92E-6 kg/(m.s) 饱和水运动粘度UL = 0.2951E-6 (m^2/s) 饱和水导热系数RAMDL= 678.9716E-3 W/(m.℃) 饱和水普朗特数PRNL = 1.7568 饱和水介电常数EPSL = 55.6283 当给定波长为: 0.2265 μm时， 饱和水折射率NL = 1.3756 饱和汽比焓HG = 2674.95 kJ/kg 饱和汽比熵SG = 7.3588 kJ/(kg.℃) 饱和汽比容VG = 1.6940225 m^3/kg 饱和汽定压比热CPG = 2.0759 kJ/(kg.℃) 饱和汽定容比热CVG = 1.5527 kJ/(kg.℃) 饱和汽内能EG = 2505.55 kJ/kg 饱和汽音速SSPG = 472.05 m/s 饱和汽定熵指数KSG = 1.3154 饱和汽动力粘度ETAG = 12.26E-6 kg/(m.s) 饱和汽运动粘度UG = 20.7616E-6 (m^2/s) 饱和汽导热系数RAMDG= 25.05E-3 W/(m.℃) 饱和汽普朗特数PRNG = 1.0155 饱和汽介电常数EPSG = 1.0058 当给定波长为: 0.2265 μm时， 饱和汽折射率NG = 1.0002
作者：佚名转贴自：电力安全论坛点击数：387 更新时间：2008-10-12 汽包水位测量分析及补偿 杨仕桥 (湖北电建二公司，武汉市，430023) [摘要]汽包水位的准确测量值是电厂重要的测量参数之一，其测量方式很多，目前常用的是静压式测量方法中的连通式液位计和压差式液位计。但当液位计与被测汽包中的液体温度有差异时，显示的液位不同于汽包中的液位，而且其误差还会随汽包压力的改变而改变。襄樊电厂300MW机组，应用汽包水位模拟量信号采用差压变送器测量，并进行汽包压力补偿的测量方法，结果表明，汽包水位运行正常，测量准确，满足运行要求。 [关键词]汽包水位测量差压变送器压力补偿 1 准确测量汽包水位的重要性 大型机组都设计全程给水控制系统，在机组启动到满负荷或停机减负荷及负荷波动中，汽包压力在不断地变化，汽包内的蒸汽和水的密度也随之变化，从而影响汽包水位测量的准确性和全程给水控制系统的投运，危及机组的安全。因为汽包水位过高可能造成蒸汽带水，使蒸汽品质恶化，轻则加重管道和汽轮机积垢，降低出力和效率，重则使汽轮机发生事故；汽包水位过低，则对水循环不利，可能导致水冷壁局部过热甚至爆管。因此汽包水位的准确测量值是电厂最重要的测量参数之一。 2 汽包水位的测量方式及存在问题 汽包水位测量方式很多，一般可分为：(1)静压式；(2)浮力式；(3)电气式；(4)超声波式；(5)核辐射式。目前电厂中最常用的是静压式测量方法中的连通式液位计和压差式液位计。连通式液位计包括云母水位计和电接点水位计，这类液位计直观，便于读数，但它们共同的缺点是：当液位计与被测汽包中的液温有差别时，其显示的液位不同于汽包中的液位，而且此误差还会随汽包压力的改变而改变。为了减小因温度差异而引起的误差，常将液位计保温，而筒壳顶部不保温，增加凝结水量。但因散热，水位计中的水温总比汽包中饱和水的温度低，因而水的密度大于饱和水的密度。假设液位计中水的密度为ρ，汽包中饱和水密度为Hˊ，液位计中水位为Hˊ，汽包实际水位为H，饱和蒸汽密度为ρ″，液位计高度为L，则： Hρˊ+(L-H) ρ″= Hˊρ+(L- Hˊ) ρ″ H= Hˊ(ρ-ρ″)/( ρˊ-ρ″) (1) 由于ρ随温度、压力变化而变化，特别在启停过程中，液位计中的液位和汽包中的液位之差总是变化的。根据长期运行的经验，对300 MW机组而言，在额定工况时，H＝Hˊ十40—60mm(具体情况视保温状况而定)。而且对电接点水位计采说，由于它不是连续指示，不能反映接点之间的水位变化，又由于电接点水位计接点的布置是非均匀的，在正常水位即零水位附近间距小，在远离零水位的两边间距大，当在额定工况下，汽包实际水位在零水位左右时，由于电接点水位计中的水位要低40—60 mm，再加上此处电接点的间距，其误差就会更大，有可能达到100 mm误差。因而电接点水位计仅能在启动过程和低负荷运行中有效，在高负荷时，仅能作汽包水位的参考，更不能用作调节和保护信号。 3 采用差压变送器测量时存在的问题及采取的措施 既然电接点等连通式水位计有不可克服的误差，而汽包水位的准确测量值又是汽包水位必须控制的参数，在300MW机组中，汽包水位模拟量信号采用差压变送器测量，汽侧安装单室平衡容器，其安装如图1所示。 平衡容器中水的密度同样也会因温度和压力变化而变化，产生误差。因此对单室平
1.差压式平衡容器概述 差压式水位计测量系统见图1。原理是，由平衡容器形成参比水柱，比较汽包内水柱与参比水柱的高度差，将高度差转换为静压差△P1，从而实现“水位－差压”变换，再由传输环节将差压送至变送器，测量显示水位。 因为差压变送器准确性与稳定性很高，所以差压水位计问题在于一次测量：传输附加差压△P2的出现与变化是随机的，且不易彻底消除；“水位－差压”变换环节的参比静压问题。 传统单室平衡容器测量系统问题：“水位－差压”变换稳定性较差，易零漂；必须进行参比水柱温度修正，实测修正误差大；建立稳定的参比静压参△P1需较长时间，需升高汽包水位“灌水”；参比静压参△P1易受环境温度影响。 GJT-2000电接点测量筒取样水位已逼近汽包内的实际水位，表明汽包内的水温已极接近饱和水温度。因此，热套式平衡容器设计思路合理之处在于，置参比水柱于饱和汽套中（见图2），如同在汽包内一样，参比水柱等于饱和汽温度， 则不需要参比水柱温度修正。但结构设计缺陷是：在汽包压 力升降后，由于密度变化，参比水柱管缺水，需要较长时间才能补满水，参比水柱高度恒定性差，动态特性差；建立参比水柱需较长时间。 上述问题，使差压式水位计性能不能充分满足汽包水位监视主表和保护的需求。 2.新一代平衡容器 为了提高自动调节系品质，提高CRT水位计准确性和稳定性，继而提高手动停炉准确性，研制出最新一代平衡容器。 图2 传统双室平衡容器
GJT －D Ⅱ双恒平衡容器，由淮安维信仪器仪表有限公司新开发，国家知识产权局已正式受理发明专利，申请号：200310106148.5。 2.1 GJT －D Ⅱ双恒单室平衡容 “双恒”特点是： ① 参比水柱温度恒等于汽包内的饱和水温 度； ② 参比水柱高度恒定，不受压力变化的影 响。 2.2 GJT －D Ⅱ双恒单室平衡容器原理 GJT －D Ⅱ双恒平衡容器原理及测量系统 见图3。 参比水柱温度恒等于饱和水温度的技术 措施： 1. 结构独特的叉式参比水柱组件置于平衡容器的饱和汽室。饱和汽来自汽包的汽侧取样 管。饱和汽室的凝结水，经裸露的排水管流至汽包下降管。选择连接点标高(距汽包中心线20米)，可使汽包压力很低时排水管中的冷水不会进入饱和蒸汽室而降低参比水柱平均温度。 2. 设置伸高式冷凝室，冷凝室产生的凝结水为饱和水，由收集疏水组件注入长臂口，进 入参比水柱管，满水后，多余的水由短臂口溢出，使98％以上的参比水柱为向上流动的饱和水水柱。 以上两种措施的综合，使参比水柱如同在汽包内一样，温度恒等于饱和水温度。当汽包压力变化时，饱和汽温度阶跃变化，加热或冷却参比水柱，同时置换原有参比水柱的凝结水温度也随之变化。由于叉管的管壁薄，蓄热量较小，则参比水柱温度变化迟延小。又由于伸高式冷凝室高度较高，冷凝面积大，注入长臂凝结水流量较大，即对原有参比水柱 图3 GJT －D Ⅱ双恒平衡容器原理及测量系统