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新型锅炉汽包水位测量及保护系统的应用与分析【摘要】锅炉汽包水位是锅炉运行的一项重要指标。
运行中汽包水位必须保持在正常范围内，以确保锅炉本体以及汽机的安全。
由于汽包水位控制以及虚假水位造成的恶性事故时有发生，严重影响火电厂运行的安全。
真实、准确、及时的测量汽包水位，可以为运行人员提供准确的操作依据，避免锅炉发生水位重大事故，以保证锅炉运行的安全性和经济性。
【关键词】汽包；汽包水位；真实水位【Abstract】The boiler feed water is an important indicator of boiler operation. Drum water level must be kept in a normal range，to ensure that the boiler and the safety of the turbine，due to a false level of drum level control，and the vicious accidents have occurred，seriously affecting the operation of thermal power plant safety. True，accurate and timely measurement of water level，can effectively run when the accident provide operating basis，to avoid the occurrence of major accidents，which have a direct or indirect social and economic benefits.【Key words】Drum；Water level；The true level0 引言锅炉汽包水位测量系统是通过一种或多种测量传感器对锅炉汽包水位测量，由控制系统或保护装置对汽包水位进行控制、调节、显示及报警，实现对锅炉汽包水位进行测量、保护动作和监视的保护系统。
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。
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，mmPs——饱和蒸汽密度，kg/m3Pw——饱和水密度，kg/m3Pa——水位计中水的平均密度，kg/m3Ps'——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。
锅炉汽包水位测量与控制锅炉的汽包水位是指锅炉水的蒸汽与水的分界面高度，也是锅炉稳定可靠运行的重要参数之一。
正确地测量与控制锅炉汽包水位，既能保证锅炉的安全稳定运行，又能提高锅炉的热效率和经济性。
常用的锅炉汽包水位测量方法主要有以下几种：（1）机械式水位计机械式水位计是最早被广泛使用的一种水位测量仪器。
其原理是通过压力传感器将锅炉汽包的水压力转换为机械指针位移的方式进行水位测量。
其主要优点是结构简单，操作方便，但在测量精度和可靠性上有较大的局限性。
由于锅炉水位在燃烧过程中会受到各种因素的影响，如水位波动、气泡干扰等，因此机械式水位计容易受到误差影响，需要经常进行校准和调整。
电极式水位计是一种通过测量锅炉水位电阻的变化来进行水位测量的仪器。
其工作原理是利用锅炉水和蒸汽之间的导电性差异，通过电极将电信号传导到控制室的仪表中进行分析处理，从而实现对锅炉水位的实时监测。
电极式水位计具有响应速度快、稳定性好等特点，适用于高温高压工作环境。
但是需要定期维护，清理或更换探头以确保准确度。
超声波式水位计利用超声波在水蒸汽中传播的速度和反射的特性来进行水位测量。
其优点是可以实现无接触、高精度、高稳定性和多参数监测的目的。
超声波受到锅炉温度，压力和气体含量等因素的影响。
需要进行较多的校准工作，但是其灵活性允许安装位置的改变，是目前较为先进的水位测量仪器。
（1）开环控制开环控制是简单且直观的一种控制方式。
其原理是依靠向水泵或调节阀门等执行器不断输入调节信号，来使得锅炉水位保持在设定范围内。
但是该方式存在着控制精度低、响应时间长等缺陷，不适用于对水位要求高且需精度较高的场合。
闭环控制是一种通过反馈的方式实现对水位控制的方法。
其原理是依靠传感器对锅炉水位进行实时监测，将监测到的实际水位信号与设定水位信号进行比较并通过反馈机制来调节控制阀或泵等执行器，使得锅炉水位稳定在设定范围内。
闭环控制具有控制精度高，抗扰性强等特点，适用于锅炉水位要求精确的场合。
锅炉汽包水位测量与控制锅炉汽包水位测量与控制是保证锅炉运行安全和正常的重要环节。
正确的水位测量和控制可以有效地避免锅炉水位过高或过低，从而保护锅炉的正常运行和工作人员的安全。
在锅炉中，汽包水位是指锅炉内部的水位高度，它的高低直接影响到锅炉的正常工作。
一般来说，过高的水位会导致汽包水溢出，增加锅炉的运行压力，甚至可能造成锅炉爆炸的危险。
而过低的水位则容易引起锅炉的干燥烧坏，甚至可能损坏锅炉设备。
准确地测量和控制汽包水位对于锅炉的安全和稳定运行至关重要。
测量汽包水位可以使用多种方法，常见的有机械水位计、电容式水位计和超声波水位计等。
机械水位计是一种传统的测量方法，它通过一个玻璃管来显示水位高度。
机械水位计的优点是结构简单，使用可靠，但缺点是无法实时监测水位变化，并且受到高温、高压等因素的限制。
电容式水位计通过测量电容的变化来确定水位高度，具有较高的灵敏度和精度，可以实时监测水位变化，但成本较高。
超声波水位计则是通过发射超声波信号并测量信号的回波时间来确定水位高度，具有非接触、无污染等优点，但对环境影响较大。
控制汽包水位可以通过调节给水和排水量来实现。
一般来说，给水与排水的平衡是保持汽包水位稳定的关键。
如果水位偏高，可以增大排水量或减小给水量来调整；如果水位偏低，可以减小排水量或增大给水量来调整。
还可以通过调节汽包内部的排气阀和进水阀来控制汽包水位的变化。
在进行汽包水位测量和控制时，需要注意以下几点：应定期检查和校准水位计的准确性，确保其正常工作。
应设置安全水位，即在正常运行范围内，确保锅炉的安全。
要经常监测和记录锅炉的水位变化，并及时采取措施调整，确保锅炉水位的稳定。
锅炉汽包水位测量与控制锅炉汽包水位是锅炉运行中重要的控制参数之一，其安全稳定的控制是保障锅炉正常运行的基础。
本文介绍了常用的汽包水位测量和控制方法。
1. 测量方法1.1 机械式水位计机械式水位计是一种简单直观的测量方法，其原理是利用水位计的示值刻度确定水位高度。
机械式水位计的结构通常包括一根垂直铜管和一个游动浮球，浮球的位置随着水位高低变化，通过连杆传动示值针的指示。
机械式水位计具有可靠性高、使用维护简便等优点，但其示值存在一定的误差，同时受到环境因素的影响，测量误差也会增大。
1.2 液位控制器液位控制器是一种通过对汽包水位进行连续测量和控制的仪器。
其结构主要由测量元件、信号调理模块、控制单元、操作面板等组成。
测量元件通常采用电容式水位传感器、超声波水位传感器、磁翻板水位传感器等。
信号调理模块主要完成传感器信号的放大和滤波等处理。
控制单元负责对信号进行分析和判断，并根据设定的水位值执行相应的控制动作。
液位控制器的显示精度高、灵敏度快、控制范围广等优势，在燃煤锅炉、燃气锅炉等应用中得到广泛的应用。
2.1 传统PID控制传统的PID控制器应用较为广泛，在汽包水位控制中也常用该方法进行控制。
PID控制器是一种基于目标值与实际值之间误差的反馈控制方法，可以实现控制量的自动调节。
PID控制器由比例项、积分项、微分项三部分组成，根据错误的大小、变化和累积值对控制量进行调节。
通过调节比例、积分、微分参数，可以实现对汽包水位的精确控制。
2.2 模糊控制模糊控制是一种可以应用于非线性及模糊的控制场合的控制方法，其原理是通过建立模糊逻辑规则进行推理和决策。
在汽包水位控制中，可以利用模糊控制方法对复杂的非线性系统进行控制。
模糊控制的优点在于它可以处理复杂的物理过程，不需要准确的数学模型，同时也能够处理测量信号噪声等因素的影响，使得控制效果更稳定可靠。
但是，其参数设计较为复杂，需要进行试探和测试。
3. 总结汽包水位的测量与控制是锅炉生产过程中非常重要的一环，其稳定性和精度对锅炉的安全性和经济性有着重要的影响。
锅炉汽包水位测量与控制锅炉汽包是锅炉中储存水溶解气体的容器，用以减轻锅炉系统中的压力变化。
汽包内的水位控制是保障锅炉正常运行的重要环节，因此需要实时测量汽包水位并进行控制。
本文将介绍锅炉汽包水位的测量原理和控制方法。
一、测量原理（一）测量方法目前常用的汽包水位测量方法主要有以下几种：1. 水位计法。
水位计法是指通过读取水位计所示的高度差来确定汽包内的水位。
水位计一般采用激光、声波、浮子等原理进行测量。
这种方法使用方便，但需要经常进行维护和校准。
2. 微波法。
微波法是利用微波射频信号与水位之间的关系来测量汽包水位。
这种方法具有高精度、不受温度、压力等因素的影响，但价格较高。
3. 压力变送器法。
压力变送器法是利用汽包内的压力和水位之间的关系来确定水位。
这种方法精度较高，但需要进行定期校准和维护。
（二）测量误差锅炉汽包水位测量误差会受到以下因素的影响：1. 测量方法。
不同的测量方法测量误差不同。
2. 测量设备。
测量设备的精度和稳定性也会影响测量误差。
3. 温度和压力变化。
锅炉操作过程中，汽包内的温度和压力都会发生变化，这些变化也会影响测量误差。
（三）安全措施为保障锅炉运行安全，需要在设计和操作时采取以下措施：1. 在汽包上方安装喷淋装置。
当水位过高时，喷淋装置可以迅速淋水降低汽包水位。
2. 安装多个水位传感器。
这样即使一个传感器出现问题，其他传感器也能够发挥作用。
3. 常规维护与检修。
定期检查、维护水位控制设备，确保其正常运转并定期检查检修控制系统。
二、水位控制方法（一）PID控制器PID控制器是目前常用的汽包水位控制器。
PID控制器通过比较设定值和反馈值之间的差异，算出控制量，并对水位进行调整，使其接近设定值。
1. 比例（P）控制。
比例控制调整量与反馈量成比例，响应速度较快。
2. 积分（I）控制。
积分控制根据反馈值和设定值之差的积累量进行调整，可以消除稳态误差。
3. 微分（D）控制。
微分控制响应速度较慢，但可有效消除过冲现象。
锅炉汽包水位测量与控制锅炉汽包是锅炉系统中一个非常重要的部件，它主要起到水蒸气分离和收集的作用。
而锅炉汽包水位的测量和控制则是锅炉运行的关键环节之一，影响着锅炉的安全性、经济性和运行稳定性。
1、压力法水位测量原理压力法水位测量是锅炉汽包水位测量中最常用的方法。
其原理是根据在流体中的静力学原理，测量压力头与液位高度之间的关系来确定液位高度的位置。
当锅炉汽包内水位越高，水柱所产生的压力头就越大。
为了测量水位高度，需要在锅炉汽包内外分别安装两个压力表，它们分别称为高压表和低压表。
高压表的作用是测量锅炉汽包内的蒸汽压力，而低压表则用于测量锅炉汽包内的水柱压力头。
当锅炉汽包内水位高度变化时，对应的液位高度也会改变，造成高压表和低压表的读数发生变化。
根据它们的差值可以计算出液位高度的位置。
这种方法机构简单，测量精度高，但同时还存在一些问题，如压力表的灵敏度难以保证，压力口防腐保温有难度等。
电导法水位测量是通过在锅炉汽包内部安装一对电极，利用电极与液位之间的导电性差异来测量水位高度的位置。
当电极位于液面上方时，两极之间没有导电现象；当电极位于液面下方时，电极间的导电现象则明显增加。
通过测量两极之间的电导差异，即可判断液位高度的位置。
电导法水位测量的优点是机构简单、维修方便，而且应用广泛。
唯一的缺点是电极会受到水垢、污物等物质的影响，导致测量偏差或完全失效。
超声波法水位测量是利用超声波的传播时间来测量液位高度的位置。
当锅炉汽包内水位高度缩短时，超声波在空气和水之间传播的时间也会变短，从而可以推算出液面的高度。
超声波法水位测量的优点是测量范围广、抗干扰能力强。
缺点是对于非标准形状的汽包，测量精度可能会有所下降。
锅炉汽包水位控制是保证锅炉正常运行和安全的重要措施之一。
当锅炉汽包内的水位处于正常水平时，锅炉的燃烧热效率可以得到充分发挥。
但是如果水位过高或太低，锅炉的运行就会受到极大影响，甚至引发爆炸等灾难性后果。
1、锅炉汽包水位过高的原因及控制方法（1）进水量过大或汽发量过小。
