火力发电厂汽包水位测量原理及相关标准讲解共33页文档

锅炉汽包水位测量与控制锅炉汽包水位测量与控制是锅炉系统中非常重要的一个环节。

正确的水位测量与控制可以确保锅炉的安全运行，避免水位过高或过低造成的危险。

本文将介绍锅炉汽包水位测量与控制的原理、方法和技术。

1. 原理锅炉汽包水位测量的原理是利用水位传感器或测量仪表测量锅炉内部水位的高度，从而控制水位在安全范围内。

常用的水位传感器主要有浮子型、电极型和超声波型等。

2. 测量方法（1）浮子型水位传感器：浮子型水位传感器由浮子和传感器组成，浮子随着水位的升降而浮沉，传感器通过感应浮子位置的变化来测量水位的高度。

通过传感器提供的信号，锅炉的控制系统可以控制水位的升降。

（2）电极型水位传感器：电极型水位传感器由多个电极组成，电极通过与锅炉水位接触，测量水位的高度。

通常情况下，电极根据水位的高低产生不同的电压信号，通过接线盒将信号传输给控制系统。

（3）超声波型水位传感器：超声波型水位传感器利用超声波的传播速度测量水位的高度。

传感器通过发送和接收超声波信号，并根据传播时间计算出水位的高度。

3. 控制技术水位的控制可以通过调整给水量来实现。

当水位过低时，控制系统会增加给水量；当水位过高时，控制系统会减少给水量。

为了确保锅炉水位的稳定控制，通常会使用一种叫做“三元控制”的技术。

三元控制是通过调节给水量、汽泄压力和燃料供给量来控制锅炉的水位。

4. 注意事项在进行锅炉汽包水位测量与控制时，需要注意以下几点：（1）选择合适的水位传感器，根据锅炉的特点和需求，选择适合的传感器进行测量。

（2）安装传感器时要注意正确的位置和角度，确保传感器的测量准确性。

（3）及时检修和维护传感器设备，避免传感器损坏或出现故障。

（4）定期校准传感器，确保测量的准确性和可靠性。

（5）根据实际情况进行相应调整，控制水位保持在安全范围内。

锅炉汽包水位测量与控制是锅炉系统中非常重要的一环，对于锅炉的安全运行起着至关重要的作用。

只有掌握了正确的测量方法和控制技术，才能保证水位的稳定和安全。

汽包水位测量问题（之三）差压水位表差压水位表是使用得最广泛的汽包水位远传式仪表。

从开始采用差压式水位表到今天，虽然随着电子技术的发展，差压计由浮子式机械传动型经多次更新换代演变为现代的膜片式智能电子传动型，它的技术性能和工作可靠性有了极大的提高，但是采用差压原理来测量汽包水位却没有任何变化。

差压式水位表是利用比较水柱高度差值的原理来测量汽包水位的，测量时将汽包水位对应的水柱产生的压强作为参比的平衡容器中保持不变水位对应的水柱产生的压强进行比较，比较的基准点是水位表水侧取样孔的中心线，由于参比水柱的高度是保持不变的，测得的压差就可以直接反映出汽包中的水位。

参比水柱的高度就是平衡容器内的水平面到水位表水侧取样孔的中心线。

在平衡容器安装完以后，参比水柱的高度就是一个定值，而用来测量差压的差压变送器的量程也应等于参比水柱的高度。

平衡容器一般采用单室型，是一个球型容器，容器侧面水平引出一个管口接到汽包上的汽侧取样管，容器底部直接引出一个管口接到差压变送器的负压侧，进入容器的饱和蒸汽不断凝结成水，多余的凝结水沿取样管流回汽包。

因此在汽侧取样管在安装时应保持1：50的斜率向汽包侧倾斜。

为了避免汽包水位变化时，平衡容器内的水位变化，容器内的水面积原则上越大越好，对于现代化的差压变送器，由于测量元件膜片的位移很小不会引起容器内的水量较大变化，因此在一般情况下，平衡容器内的水面面积在100cm2以内就已经能完全保证汽包水位测量的准确性。

ΔP×103=H·ρa－（A－h）·ρs－[H－（A－h）] ·ρw=H（ρa－ρw）＋（A－h）(ρw－ρs) （1）式中H—汽水侧取样孔的距离，mmA—汽侧取样孔与汽包正常水位的距离，mmh—汽包水位偏差正常水位的值，mmΔP—对应汽包水位的差压值，mmH2Oρs—饱和蒸汽的密度，kg/m3ρw—饱和水的密度，kg/m3ρa—参比水柱在平均水温时的密度，kg/m3上式中，H和A都是常数；ρs和ρw是汽压的函数，在特定汽压下均为定值；ρa除了受汽压影响外，还和平衡容器的散热条件与环境温度有关，当汽压和环境温度不变时，其值也为定值，这时，差压只是汽包水位的函数。

1、适用范围本标准规定了火力发电厂锅炉汽包水位测量系统的配置、补偿、安装和运行维护的技术要求。

本标准适用于火力发电厂高压、超高压及亚临界压力的汽包锅炉。

2、汽包水位及测量系统的配置2.1 锅炉汽包水位测量系统的配置必须采用两种或以上工作原理共存的配置方式。

锅炉汽包至少应配置 1 套就地水位计、3 套差压式水位测量装置和 2 套电极式水位测量装置。

新建锅炉汽包应配置 1 套就地水位计、3 套差压式水位测量装置和 3 套电极式水位测量装置 , 或配置 1 套就地水位计、1 套电极式水位测量装置和 6 套差压式水位测量装置。

2.2 锅炉汽包水位控制和保护应分别设置独立的控制器。

在控制室 , 除借助分散控制系统(DCS) 监视汽包水位外 , 至少还应设置一个独立于 DCS 及其电源的汽包水位后备显示仪表 ( 或装置 ) 。

2.3 锅炉汽包水位控制应分别取自 3 个独立的差压变送器进行逻辑判断后的信号。

3 个独立的差压变送器信号应分别通过 3 个独立的输入 / 输出 (I/O) 模件或 3 条独立的现场总线 , 引入 DCS 的元余控制器。

2.4 锅炉汽包水位保护应分别取自 3 个独立的电极式测量装置或差压式水位测量装置( 当采用 6 套配置时 ) 进行逻辑判断后的信号。

当锅炉只配置 2 个电极式测量装置时 , 汽包水位保护应取自 2 个独立的电极式测量装置以及差压式水位测量装置进行逻辑判断后的信号。

3 个独立的测量装置输出的信号应分别通过 3 个独立的I/O模件引入 DCS 的元余控制器。

2.5 每个汽包水位信号补偿用的汽包压力变送器应分别独立配置。

2.6 水位测量的差压变送器信号间、电极式测量装置信号向 , 以及差压变送器和电极式测量装置的信号间应在 DCS 中设置偏差报警。

2.7 对于进入 DCS 的汽包水位测量信号应设置包括量程范围、变化速率等坏信号检查手段。

2.8 本标准要求配置的电极式水位测量装置应是经实践证明安全可靠、能消除汽包压力影响、全程测量水位精确度高、能确保从锅炉点火起就能投入保护的产品 , 不允许将达不到上述要求或没有成功应用业绩的不成熟产品在锅炉上应用。

汽包水位控制讲义一、概述作为火电厂重要的监控参数之一，汽包水位的调整对生产运行有着重要的意义。

随着机组容量的增加，单位蒸发量对应的汽包容积越来越小，影响水位波动的因素越来越多，对于大型发电机组来说，如果不能及时的调整汽包水位，在很短时间内就会造成汽包满水或缺水事故的发生。

而在运行变工况的情况下，如启动初期、并网带负荷、负荷大范围波动、RB等情况下，汽包水位都会产生波动，因此应视运行情况及时调整汽包水位以确保机组安全。

二、水位测点设臵我公司二期300MW机组锅炉采用武锅生产的亚临界参数、中间再热自然循环汽包炉。

汽包内径为1743mm，筒身直段长20m，材料为13MNNIMO54，筒体壁厚145mm，汽包内部采用环形夹层结构，设臵116个旋流式分离器，直径为292mm，分两排布臵。

汽包正常水位在汽包中心线，允许波动±50mm。

汽包装有就地双色水位表、平衡容器式水位计，还装有酸洗、充氮、热工保护、加药、连排、紧急放水、炉水取样、放气、安全阀等装臵。

汽包水位测点的设臵包括：1、就地水位计在汽包左右两侧分别装设一台双色水位计。

通过监视器远传到控制室。

工作原理采用连通管原理，即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。

就地水位计一般安装如图1所示。

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，因此‘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，随着温度、压力的不断升高，水位计中水位和汽包内水位的差值也随之增大，所以，在B-MCR工况下，就地水位计中水位是低于汽包实际水位。

汽包水位计及正常维护锅炉汽包水位是现代发电厂锅炉安全运行的一个非常重要的监控参数,保持汽包水位正常是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。

监视和调整汽包水位是运行人员的一项重要工作，如果监视调整不及时，就会影响机组安全稳定运行。

水位过高、过低都会引起水汽品质的恶化甚至造成事故,不仅影响机组的经济性,更对机组安全运行构成极大威胁。

监视调整汽包水位就必须依靠汽包水位计，因此选用合适的水位计，掌握各种水位计的工作原理，保证各种水位计在不同工况下正确反映汽包实际水位，是保证汽包水位正常的前提和基础。

另外，锅炉汽包长期在高水位下运行,已成为高参数汽包锅炉普遍存在的问题。

研究汽包部实际水位与水位计显示水位差值的成因,并设法修正和消除这个差值,对于合理控制汽包水位,保证机组安全经济运行同样有着重要的现实意义。

下面结合我公司#5、6炉所选用的汽包水位计，就各种汽包水位计工作原理，运行特性等进行简要介绍。

一、汽包水位计的作用：维持汽包水位正常是保证锅炉和汽机安全运行的重要条件之一。

保证汽包水位正常的前提就是要有合格的汽包水位计，以供运行人员监视和调整汽包水位。

因此，从这个意义上来讲，汽包水位计的作用有两点：一是用来指示汽包的水位，二是用就地水位计来核实操作盘上远传水位表的准确性。

为了保证汽包水位正常，一般要求至少安装两只以上水位计。

二、汽包水位计分类：汽包水位计安监视位置可以分为就地水位计和远方（远传）水位计。

就地水位计包括普通玻璃管水位计、玻璃板水位计、石英玻璃管水位计、云母水位计、磁翻板水位计等。

普通玻璃管水位计很容易损坏，也不能满足现代锅炉安全运行要求，已很少使用。

玻璃管水位计由于玻璃板较厚且承压面积较小，中、低压锅炉使用较多。

玻璃板水位计由于耐高温碱性炉水侵蚀性能较差，而且热应力较大，容易损坏。

特别是冲洗水位计时。

因此玻璃管水位计使用寿命断，需要经常更换。

石英玻璃管水位计由于耐碱性炉水侵蚀和温度变化的性能较好，强度高，管壁薄，热应力小，使用寿命长而且水位计较清晰，因此在中、低压锅炉中使用较广泛。

1 前言汽包水位是表征锅炉安全运行的重要参数，但由于水位取样系统内工质温度低于汽包内的工质温度，因此水位测量的指示与汽包内水位的实际高度总是存在着一个高度差，该差值称为冷缩量，且由于不同水位计测量原理不同和水位取样系统内工质温度不同，该冷缩量也不尽相同。

导致各水位计显示值间偏差不一，有的甚至达到100mm以上，这就使得汽包水位测量的准确性与汽包水位偏差问题的解决，成为火电机组汽包炉安全经济运行的难题。

笔者根据在探讨解决方案的过程中的实践与体会，着重对汽包水位计因测量公式产生的误差进行了分析，探讨了提高差压式水位测量精度的一些技术措施，供同行在运行维护检修中参考。

2 汽包水位计算公式误差分析图2为舟山电厂汽包水位测量单室平衡容取样管的安装示意图。

正压侧仪表取样管从单室平衡容器引出，负压侧从下侧取样孔引出，引出后都按1:100向下倾斜延伸1m以上。

取样管延伸的目的是让平衡容器内的热量沿取样管传递，使取样管垂直段（参比水柱）接近环境温度。

当正、负压侧取样管内的水温度均为环境温度时，它的密度则是环境温度与汽包压力的函数，这样可以减少环境温度变化对汽包水位测量精度的影响因数。

2.1差压式水位计算公式的推导根据图2推导水位的计算公式如下：在实际应用中为参比水柱值小，故常省略，则公式（1）可简化为：式中：为参比水柱（侧水柱）冷水密度；为参比水柱（侧水柱）平衡容器内热水平均密度；为汽包内饱和水密度；为汽包内饱和蒸汽密度；g为重力加速度；为0水位线到负压侧取样管的长度；为在CRT上显示的汽包水位。

2.2 汽包水位计算公式误差分析由于冷水密度大于平衡容器内热水平均密度，值大于0，故由公式（2）计算的水位比实际水位要高一些，其误差为：根据图2，平衡容器安装尺寸L＝1083mm，＝400mm，l=220mm。

当汽包额定压力为15.4Mpa时：饱和水密度＝594.0kg/m3饱和蒸汽密度=101.9kg/m3冷水为40℃时密度＝998.9kg/m3平衡容器内热水平均密度，热水温度为200℃时，＝875.0kg/m3，热水温度为140℃时，＝933.5.0kg/m3。

锅炉汽包水位的原理分析0 引言汽包水位计是现代火电厂最重要的监视仪表之一，其测量准确与否对生产过程影响很大。

汽包水位过高，降低了汽包内汽水分离器的分离效果，使供出的饱和蒸汽携带水分过多，含盐量也增多。

由于蒸汽湿度大，过热蒸汽过热度降低，这不但降低了机组出力，而且容易造成汽机末几级叶片的水冲击，造成轴向推力过大使推力轴承磨损；含盐量过多，使过热器和汽机流通部分结垢，使机组出力不足且易使受热面过热而造成爆管。

汽包水位过低，则破坏了锅炉的汽水自然循环，致使水冷壁管被烧坏，严重缺水时还会发生爆管等事故。

所以准确测出汽包内水位，以提高机组的安全性是技术人员重点关注的问题[1]。

1 几种水位测量仪表的应用介绍1.1 双色水位计双色水位计采用连通器原理制成，通过光学原理中水汽两种介质的折射率不同而显示出锅炉水汽颜色的不同，汽红水绿。

这种水位计属于锅炉的附属设备，就地安置。

直接观测水位，汽满呈现红色，水满呈现绿色。

随水位变化自动而连续。

在锅炉启、停时用以监视汽包水位和正常运行时定期校对其他型式的水位计。

1.2 电接点式水位计利用饱和蒸汽与蒸汽凝结水的电导率的差异，将非电量的锅炉水位转换为电信号，并由二次仪表远距离地显示水位。

电接点式水位计基本上克服了汽包压力变化的影响，可用于锅炉启停及参数运行中。

电接点式水位计离汽包很近，电极至二次仪表全部是电气信号传递，所以这种仪表延迟小，误差小，不需要进行误差计算和调整，使得仪表的检修与校验大为简化[3]。

1.3 差压式水位计差压式水位计的工作原理是在汽包水位取样管上安装平衡容器，利用液体静力学原理使水位转换成差压，用引压管将差压信号送至差压计，由差压计显示汽包水位。

经过发展现在采用智能式差压变送器来测量汽包水位，特别计算机控制技术的引入，从技术性能、安全性、可靠性都有了极大的提高，现在亚临界锅炉均采用差压式水位计作为汽包水位测量的主要手段，并作为汽包水位控制、保护信号用。

火力发电厂液位测量原理及故障分析摘要：本文以实践为基础，重点剖析了电厂水位测量的方法和原理，并分析常见故障。

关键词：平衡容器；变送器；差压；水位一、基于平衡容器的水位测量1.1双室平衡容器简介双室平衡容器是一种结构巧妙，具有一定自补偿能力的水位测量装置。

它的主要结构如图1所示。

在安装时汽侧连通管与平衡容器正压侧相连；水侧连通管直接与平衡容器负压侧相连。

利用正负压侧的差压值换算水位高度值。

H—正常水位 L—基准水位图1 双室平衡容器在平衡容器压力、温度一定的情况下，正、负导压管输出的差压：水位与差压之间呈反比例关系：常见故障分析：#2机组启动过程中#3低加水位指示异常A侧指示458mmH2O，B侧指示528mmH2O，自动无法投入，就地磁翻板水位指示245 mmH2O。

关闭测量筒正负压侧一次门，打开A、B水位测量筒上法兰观察实际水位，检查发现正压侧水位明显偏低，需加水。

在加水过程中发现水位有缓慢下降现象，初步判断变送器平衡门有轻微渗漏。

紧固平衡门后，检查排污门、放气阀及变送器接头有无松动现象。

加水至正常水位后，恢复测量装置，并与就地磁翻板水位计比较，三者水位基本一致。

投运时要注意：开启正负压侧一次门时应缓慢开启，防止突然开启负压变化过大，造成基准水柱被吸走，测量水位升高；负压状况下，测量回路的严密性直接影响到测量结果的准确性，要做好密封工作及检查各连接处是否严密，防止因测量回路密封不严影响水位测量结果。

1.2单室平衡容器简介单室平衡容器是由平衡器、（冷凝灌）导压管等零件焊接而成，它的主要结构如图2所示。

工作中正压头由平衡容器引出；由于平衡容器在外部，温度不确定，故其内部水的平均密度难以确定，为了减少因平均密度估算不准而带来的误差，在自控运算过程中，引入温度、压力补偿单元，对平衡容器及导压管内的密度进行修正，进而是表征水位的差压信号接近真实值。

水位计算方法（不考虑温度、压力补偿）与双室平衡容器相同。