锅炉汽包水位测量原理的介绍
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锅炉汽包水位测量与控制
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。
(完整版)锅炉汽包水位测量原理的介绍
二、双室平衡容器
▪ 双室平衡容器 (简单双室平衡容器) 的结构如图 2所示 。
▪ 双室平衡容器的正压侧与单室平衡容器一样 ,维 持恒定水柱高度 ,负压侧置于平衡容器内 ,上部 比正压管下缘高 10 mm 左右 ,下部与汽包的水 室相连通 ,其水柱高度随着汽包水位的变化而变 化 。双室平衡容器的优点是内外 2 根管内水的 温度比较接近 ,减少了采用单室平衡容器因正负 压取样管内水的密度不同所引起的测量误差 ,但 是 ,由于平衡容器内的温度远远低于汽包内的温 度 ,故负压管内的水位比汽包实际水位偏低 ,因 而产生测量误差 。当汽压和平衡容器环境温度 变化时 ,此误差是个变数 。双室平衡容器的水 位测量关系式与单室平衡容器相同 。
▪ 由此可见，锅炉汽包水位的控制是十分重要的。
第二章 汽包水位的测量方式
火力发电厂中在汽包水位的测量中经常采 用的方法为双色水位计、差压式水位计以及电 接点水位计。其中双色水位计用到就地显示， 利用工业电视技术在主控实现监视；差压式水 位计最为常用，作为水位调节的被调参数；因 为电接点式水位计在汽包水位的测量中用的较 少，本章着重介绍双色水位计和差压式水位计。
输出的差压Δp 比较稳定 ,测量较准确 ; 当汽压 下降时 (即使此时的水位保持不变 , 正压侧压 力 ( p+) 变化不大) , 负压侧的压力( p-) 将显著
增大 ,致使平衡容器输出差压减小 ,水位表指 示偏高 。
▪ 由图 1 可以得到水位测量关系式 :
▪ Δp = p + - p(1)
= L (ρc- ρs) g - H (ρw-
ρs) g
▪或
H ≤L (ρc- ρs) g – ΔＰ≥ (ρw- ρs) g(2)
▪
图 1 和式 ,kg/m3;
锅炉汽包水位测量与控制
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。
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汽包水位计故障及处置规程一、汽包双色水位计工作原理：由红色和绿色光源发出的红色和绿色光从两侧射向水位计本体液腔。
在腔内汽相部分，红光射向正前方，而绿光斜射到壁上被吸收，而在腔内液相部分，由于水的折射使绿光射向正前方，而红光斜射到壁上，因此在正前方观察，显示汽红水绿。
然后通过摄像机将图像送至控制室进行监视。
二、故障原因分析1、汽侧或水侧的阀门堵塞。
特别在冷炉起动时，这时由于锅炉第一次升温，锅炉管道内的残留物进入汽包内，进而进入双色水位计内，造成阀门堵塞。
2、安全子没有落下。
在对双色水位计冲洗时，没有按照正确的顺序操作阀门就会造成安全子被冲到上面，由于两侧存在很大压力差，安全子不能落下来。
3、玻璃管被污染。
如上述，第一次点火时的水质很差，容易污染玻璃管壁，使折射能力下降。
4、排水阀漏。
若在运行冲洗过程中，有大的颗粒进入排污门的密封面内，就会阻碍和损坏阀芯，造成阀门关不严。
三、故障处置方法1、在锅炉和煤气炉运行过程中，出现水位计石英玻管破裂，立即关闭水位计引出管的水阀和汽阀，停炉更换水位计；2、在锅炉和煤气炉运行过程中，出现水位计水阀、汽阀阀门或垫子漏水、漏汽严重，停炉更换阀门或垫子；3、如果排水阀关不严漏水，停炉更换阀门。
附1：双色水位计冲洗方法水位计因水质各异，长期运行会造成结垢，导致红、绿色显示不清晰，按要求要进行冲洗，冲洗方法分为：汽冲洗和水冲洗。
A1汽冲洗：首先将水位计的汽阀、水阀关闭，开启排水阀后，将汽阀缓慢开启1/5圈，冲洗1分钟，然后通过控制汽阀的开度来调节高压蒸汽的流量（开度不能全开），冲洗时间3—5分钟，若水位计已清晰，可停止冲洗工作。
冲洗完毕，关闭汽阀、排水阀。
A2水冲洗：首先关闭水位计汽阀、水阀，打开水位计排水阀，待水放净后关闭排污阀，冲洗水位计时由开、关水阀来控制冲洗水的压力，缓慢并微开水位计水阀，使水依次流过水阀、水汽侧阀之间的连通管、汽阀、水位计，使水位计充满水，然后关闭水侧二次阀，开启排水阀，依靠水位计内的压力与水的自重带走污垢。
汽包水位计种类及测量原理
汽包水位计种类及测量原理
根据《防止电力生产事故的二十五项重点要求》，锅炉应至少配置两个彼此独立的就地汽包水位计和两支远传汽包水位计,并应采用两种以上工作原理共存的配置方式，以保证在任何运行工况下锅炉汽包水位的正确监视。
结合现场实际，介绍下集控作业区锅炉汽包水位计种类及测量原理。
（一）锅炉汽包水位计种类:
1、就地双色水位计
2、电接点水位计
3、差压式水位计
(二）锅炉汽包水位计测量原理:
1、就地双色水位计
根据水与蒸汽对光的折射率不同,实现双色显示水位。
由发光二极管发出红、绿两种颜色的光从不同角度照射到水位计腔体内，水位计腔体断面程梯形，腔体内为蒸汽时近似于透镜,红色光直接通过水位计腔体，绿色光直接照在水位计腔体内壁上，摄像机观察到的是红色。
腔体内为水时相当于梯形棱镜，红色光进入腔体被折射到腔体内壁上，绿色光进入腔体被折射直接通过,摄像机观察到的是绿色.以此来达到双色显示水位（水为绿色，蒸汽为红色）。
水位计腔体通过云母片及平面镜等组件密封。
示意图及原理图如下：
2、电接点水位计
由于水和汽的导电性能差别极大，汽阻远大于水阻，电接点与测量筒绝缘，当测量筒内水位没过电接点后，电接点与测量筒底部的公共端电阻变小，通过二次表进行转换后，以发光二极管和数码的形式显示水位值.
3、差压式水位计
采用差压变送器测得高、低压侧取样管内液柱高度差（L-H）转换成差压信号，传送至DCS经过计算得出。
L为参比水柱,高度固定不变，H为汽包内液位高度。
单台锅炉配置三套差压式水位计，传入DCS通过三取中间值参与水位自动调节。
示意图如下：。
锅炉汽包差压式液位计用的平衡容器结构及工作原理
锅炉汽包差压式液位计用的平衡容器结构及工作原理锅炉水位计是显示锅炉水位高低的检测仪表，是蒸汽锅炉的重要安全附件之一。
锅炉水位计的作用有两个，一是用来指示锅炉汽包内的水位，二是用来校对核实操作盘上远传水位表的准确性。
锅炉水位计原理随着种类不同略有差异。
锅炉水位计原理和连通器的原理相同，简单说是利用“等压面为水平面”的原理设计制作的。
锅炉的锅筒是一个大容器，接在上面的锅炉水位计是一个小容器，两者连通后水位保持在同一高度上，所以锅炉水位计指示的水位就代表了锅炉汽包水位。
由于锅炉水位计原理非常简单，其指示的水位非常准确，工作可靠性很高，所以，即使是亚临界压力的汽包锅炉，在汽包上也装有两个彼此独立的水位计。
1、云母式双色锅炉水位计原理云母式双色水位计是一种直读式高置汽包水位计。
该种锅炉水位计原理和连通器的原理相同，简单说是利用“等压面为水平面”的原理设计制作的。
锅炉的锅筒是一个大容器，接在上面的锅炉水位计是一个小容器，两者连通后水位保持在同一高度上，所以锅炉水位计指示的水位就代表了锅炉汽包水位。
由于该锅炉水位计原理非常简单，其指示的水位非常准确，读数直观可信，一向是人们监督汽包水位信赖的仪表。
它用耐高温高压的云母按连通器的原理制2、电接点锅炉水位计原理电接点锅炉水位计原理是利用炉水和蒸汽的导电率差异的特性进行测量液位的。
由于液位的变化使部分电极浸入水中，部分电极置于蒸汽中。
炉水含盐量大，其电阻率小，相当于导电状态；而饱和蒸汽的电阻率大，相当于开路状态，利用这一特性，用几对电极就可以模拟汽包水位的高度。
3、差压锅炉水位计原理差压锅炉水位计原理为汽包内的蒸汽通过取样管在平衡容器中凝结成水，此水柱产生的压力作用在差压变送器上，作为差压变送器的参比端；汽包内的饱和水经取样管进入差压变送器，作为差压变送器的信号端，在一定的压力和温度下，此水柱所产生的压力与平衡容器水柱产生的压力之差与汽包内水平面的高度成正比。
汽包双色水位计的工作原理
汽包双色水位计的工作原理汽包双色水位计是一种用于测量液体水位的装置，广泛应用于工业生产、化工、能源等领域。
它通过气体和液体的密度差异，利用双色灯的原理来显示液体的高低水位，具有简单、直观、可靠的特点。
一、原理介绍汽包双色水位计的原理基于液体压力和气体压力的平衡关系。
其主要由以下几个部分组成：气室、引压管、液位管、双色指示管和双色灯。
其中，气室和液位管通过引压管相连，形成一个封闭的系统。
二、气室和引压管气室是一个密封的空间，内部充满压缩空气。
当液位上升时，液体压力增大，通过引压管传导到气室内部，使气室内的压力增加。
相反，当液位下降时，压缩空气将原来的液体压力传导到气室，使气室内的压力减小。
三、液位管和双色指示管液位管是连接在汽包的侧面，其中充满了液体。
当液体的高度低于液位管时，气室内的压力可以顺利传导到液位管上，与大气压力平衡。
而当液体的高度高于液位管时，液位管的液体压力将会抵抗气室内的压力，导致气室内的压力增加不明显。
四、双色灯双色指示管内部充满了两种颜色的水柱，分隔在一起。
颜色的转变取决于液位管与双色指示管的连接方式。
当液位高于液位管时，双色灯会显示一种颜色，而当液位低于液位管时，双色灯会显示另一种颜色。
五、工作过程当液位高于液位管时，液体与液位管连接，气室内的压力相对较高。
此时，由于液体的压力抵抗，气室内的压力会减小。
双色灯中的水柱会显示第一种颜色，以示液体高位状态。
而当液位低于液位管时，液体与液位管断开，气室内的压力相对较低。
此时，双色指示管中的液体压力几乎不受抵抗，气室内的压力会增加。
双色灯中的水柱则会显示第二种颜色，以示液体低位状态。
通过观察双色灯显示的颜色，我们可以判断液体的高低水位。
一般情况下，高位状态显示红色，低位状态显示绿色。
当液位变化时，双色灯的颜色也会相应改变，使操作者能够及时了解液体的水位情况。
六、优势和应用汽包双色水位计具有以下优势：1. 工作原理简单：通过液体和气体压力的平衡关系实现水位的测量，操作简单直观。
余热锅炉汽包结构及水位测量
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+=PJ+320γw+(580－320)γc 式中P+——容器正压侧输出的压力 γw——容器中的介质密度（γw=γ`w） γc——环境温度下水的密度 PJ——基准杯口以上总的静压力
锅炉启动初期控制汽包水位为什么应以云母水位计和电 接点水位计为准？ 这是因为就地云母水位计是根据连通管原理直接与汽包 连通，它不需要媒介和传递，直观而可靠地指示汽包水 位。电接点水位计是根据汽和水的导电率不同的原理测 量水位，指示值不受汽包压力变化影响。而其他水位计 如差压型低置水位计由“水位、差压”转换装置等组成， 转换装置包括热套管、正压室、漏斗传压管等，在启动 初期由于正压室还未充满饱和水时，就不能正确反应汽 包内水位。所以，启动初期应以云母水位计和电接点水 位计为准，控制汽包水位。
根据公式：P=ρgh P+=P汽包+ρ3gL P-=P汽包+ρ2g（L-H）+ρ1gH P+-P-=ρ标准gΔP 即汽包液位=H-H0 = 3 2 L 标 P H 1 2 其中： ΔP为水位计测的压差，单位为毫米水柱 ρ1为汽包内饱和水的密度 ρ2为汽包内饱和蒸汽的密度 ρ3为平衡容器内水的密度 ρ标为标准大气压下水的密度 L为差压水位计上下两个取样点间的距离 H0为汽包零刻度线至下取样点的距离 因为差压水位计所传输的是差压信号，所以汽包水位需经过上述公式计算后方可得出，其中的水与蒸汽的密度可通过查表得出。
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２.水位测量装臵的安装 ２.１每个水位测量装臵都应具有独立的取样孔。 不得在同一取样孔上并联多个水位测量装臵，以 避免相互影响，降低水位测量的可靠性。 ２.２水位测量装臵安装时，均应以汽包同一端的 几何中心线为基准线，采用水准仪精确确定各水 位测量装臵的安装位臵，不应以锅炉平台等物作 为参比标准。 ２.３安装水位测量装臵取样阀门时，应使阀门阀 杆处于水平位臵，水位测量装臵汽侧取样管与水 侧取样管间可加装连通管。 ２.４水位测量装臵的开孔位臵、取样管的管径应 根据锅炉汽包内部部件的结构，布臵和锅炉的运 行方式，由锅炉制造厂负责确定和提供
一、双色水位计
1. 工作原理
由光源发出的光通过红、绿滤色镜片，射向 水位计本体液腔。在腔内汽相部分，红光射向 正前方，而绿光斜射到壁上被吸收。而在腔内 液相部分，由于水位的折射使绿光射向正前方， 而红光斜射到壁上，因此在正前方观察，显示 汽红水绿。
无水状态
（红色）
红色
绿色 有水状态 （绿色）
第二章 汽包水位的测量方式
火力发电厂中在汽包水位的测量中经常采 用的方法为双色水位计、差压式水位计以及电 接点水位计。其中双色水位计用到就地显示， 利用工业电视技术在主控实现监视；差压式水 位计最为常用，作为水位调节的被调参数；因 为电接点式水位计在汽包水位的测量中用的较 少，本章着重介绍双色水位计和差压式水位计。
当汽包水位过高时，一方面由于汽包内蒸汽空 间高度减少，会增加蒸汽携带的水份，另一方 面水位过高也会影响汽包内汽水分离装臵的正 常工作，造成出口蒸汽中水份过多，蒸汽品质 变坏，从而极易引起过热器管壁和汽轮机叶片 沉结盐垢而使之过热，导致蒸汽管金属强度降 低而发生爆管、过热器烧坏和汽机效率的下降。 严重满水时，会使主汽温急剧下降，直接影响 机组运行的经济性和安全性，若蒸汽带水严重， 则会使蒸汽管道和汽机受到水或冷蒸汽的冲击， 甚至造成汽机叶片断裂事故，损毁汽轮机设备。
绿色
红色
压力MPa D:mm
12 40
１６ ６０
２２ ９０
测量情况： 当水位计中水的密度等于饱和水密度时， 水位计的水位即是重量水位。 水位计放臵在汽包外，由于散热，使水位 计中水柱温度低于饱和水温度。说明水位计的 水位已不是重量水位，指示偏低Δ h。 (Δ h+h)ρ Wg=hρ 1g+Δ hρ Sg Δ h＝（ρ 1－ρ W)／（ρ W－ρ S）*h 随着水位计中水的温度降低，ρ 1增大，Δ h 增大，即水位指示偏差增大。
锅炉汽包水位测量原理的介绍
杨忠学 2013年10月10日
第一章 简述
汽包锅炉的汽包水位会因负荷、燃烧工况和给水 压力等参数的变化而波动，汽包水位是汽包锅炉 运行中一个非常重要的监控参数，它间接反映了 锅炉负荷（即锅炉所产生的蒸汽量）和给水量之 间的物质平衡关系，保持汽包内的正常水位在一 定的允许范围内是保证锅炉和汽轮机安全运行的 最重要条件之一。
２.５就地水位表的安装 就地水位表的零水位线应比汽包内的零水位 线低，降低的值取决于汽包工作压力,若现役锅炉 就地水位表的零水位线与锅炉汽包内的零水位线 相一致，应根据锅炉汽包内工作压力重新标定就 地水位表的零水位线，具体降低值应由锅炉制造 厂负责提供。 安装汽水侧取样管时,应保证管道的倾斜度不 小于100：1，对于汽侧取样管应使取样孔侧高， 对于水侧取样管应使取样孔侧低(见图1)。 汽水侧取样管、取样阀门和连通管均应良好 保温。
由图 1 可以得到水位测量关系式 : Δp = p + - p- = L (ρc- ρs) g - H (ρwρ s) g ( 1 ) 或 H ≤L (ρc- ρs) g – ΔＰ≥ (ρw- ρs) g (2) 图 1 和式 (1) 、式中 :ρc为平衡容器内水密 度 ,kg/m3; ρw为汽包内饱和水密度 ,kg/ m3; ρs为汽包内饱和汽密度 ,kg/ m3; g 为重力加速度 ,m/ s2; H 为汽包水位 ,m ; ΔＰ为平衡容器输出差压 ,kPa ; L 为水位计量程 ,m。
２.６差压式水位测量装臵的安装
差压式水位测量装臵的平衡容器应为单室平 衡容器，即直径约lOOmm的球体或球头圆柱体(容 积为300-800ml)，容器前汽水侧取样管可有连通 管。 安装汽水侧取样管时，应保证管道的倾斜度 不小于100：1，对于汽侧取样管应使取样孔侧低， 对于水侧取样管应使取样孔侧高(见图2)。
水位过低则会破坏锅炉的正常水循环工况，使水 冷壁管的安全受到威胁。如果在炉水循环泵的进 口水中带有蒸汽，就可能发生泵的汽蚀现象，使 泵的正常工作遭到破坏。如果出现严重缺水而又 未能及时进行正确处理时，则可能因水冷壁管供 水不足而引起水冷壁管壁烧坏破裂。可见，在锅 炉运行中，对汽包水位监控不当，或设备存在缺 陷而发生缺水、满水事故时，都会造成巨大的损 失。尤其对于现代大型锅炉，汽包水容积相对较 小，而蒸发量又大，如给水中断而锅炉继续运行， 则只需不到十秒钟，汽包水位就会消失。如果不 是给水中断，而只是给水量与蒸发量不相适应， 则也会在几分钟之内发生缺水或满水事故。 由此可见，锅炉汽包水位的控制是十分重要的。
禁止在连通管中段开取样孔作为差压式水位 测量装臵的汽水侧取样点图3 连通管中段开取样 孔的示意图
汽水侧取样管、取样阀门和连通管均应良好保温。 平衡容器及容器下部形成参比水柱的管道不得保 温。引到差压变送器的两根管道应平行敷设共同 保温，并根据需要采取防冻措施。
３.水位测量装置的运行和维护 ３．1差压式水位测量装臵进行温度修正所选取的
第三章 火力发电厂关于汽包水位测 量的要求
为了保证火力发电厂锅炉的安全运行，根据《防 止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中的 “防止锅炉汽包满水和缺水事故”的有关要求， 对汽包水位的测量提出以下要求。
１、水位测量系统的配臵
１.１新建锅炉汽包应配备2套就地水位表和3 套差压式水位测量装臵，2套就地水位表中的1 套可用电极式水位测量装臵替代。在役锅炉汽 包可根据现场实际和新建锅炉的配臵要求进行 相应的配臵。 １.２锅炉汽包水位的调节、报警和保护应分 别取自3个独立的差压变送器进行逻辑判断后 的信号，并且该信号应进行压力，温度修正。 １.３就地水位表可采用玻璃板式、云母板式、 牛眼式。
二、差压式水位计
汽包水位测量广泛采用差压式水位计的测 量，其平衡容器通常有单室平衡容器、双室平衡 容器以及内臵式平衡容器，本节将着重介绍这三 种平衡容器。
１、单室平衡容器
１、单室平衡容器
单室平衡容器又叫简单平衡容器 ,如图 1 所 示 ,其结构简单 ,安装方便 ,但测量误差较 大 。当锅炉在额定汽压运行 ,水位为正常水 位时 ,其输出的差压Δp 比较稳定 ,测量较准 确 ; 当汽压下降时 (即使此时的水位保持不 变 , 正压侧压力 ( p+) 变化不大) , 负压侧 的压力( p-) 将显著增大 ,致使平衡容器输出 差压减小 ,水位表指示偏高 。
二、双室平衡容器
双室平衡容器 (简单双室平衡容器) 的结构如 图 2所示 。 双室平衡容器的正压侧与单室平衡容器一样 , 维持恒定水柱高度 ,负压侧臵于平衡容器内 , 上部比正压管下缘高 10 mm 左右 ,下部与汽包 的水室相连通 ,其水柱高度随着汽包水位的变 化而变化 。双室平衡容器的优点是内外 2 根 管内水的温度比较接近 ,减少了采用单室平衡 容器因正负压取样管内水的密度不同所引起的 测量误差 ,但是 ,由于平衡容器内的温度远远 低于汽包内的温度 ,故负压管内的水位比汽包 实际水位偏低 ,因而产生测量误差 。当汽压和 平衡容器环境温度变化时 ,此误差是个变数 。 双室平衡容器的水位测量关系式与单室平衡容 器相同 。
由图 1 可以看出 ,正压侧压力 p + 由恒定的水柱 高度维持 (汽包内的蒸汽经过正压侧一次门“1” 注入平衡容器内并凝结成水 ,利用溢流原理将多余 的水流回汽包 。) ,负压侧压力 p-则随汽包水 位变化而变化 ,所以Δp 即随汽包水位而变化 。 但是 ,由于汽包内的饱和水与平衡容器内的冷凝水 温度不同 (即密度不同) ,会导致测量误差 。为了 减少此误差 ,通常是使平衡容器的安装标高 (正负 压取样管的垂直距离 L ) 与二次显示仪表的刻度 全量程一致 ,并在二次表校验时 ,按运行额定参数 和环境平均温度 ,考虑密度影响的修正值 。单室 平衡器一般用于测量低温 、低压容器的水位 ,在 用于测量锅炉汽包水位时 ,要运用水位测量的汽压 自动校正系统才能实现较准确的测量 。
４．锅炉的高、低水位保护 ４.１锅炉水位保护未投入，严禁锅炉启动。
４.２锅炉汽包水位保护在锅炉启动前应进行实际 传动试验，严禁用信号短接方法进行模拟试验。 ４.３锅炉汽包水位保护的设臵、整定值和延时值 随炉型和汽包内部部件不同而异，具体数值由 锅炉制造厂负责确定，各单位不得自行确定。
参比水柱平均温度应根据现场环境温度确定，并 且应定期根据环境温度变化对修正回路进行设定。 ３．2锅炉启动前，应确保差压式水位测量装臵参比 水柱的形成。锅炉汽包水位的监视应以差压式水 位测量装臵显示值为准。 ３．3定期(每班)核对额定汽压下差压式水位测量装 臵零水位与就地水位表的零水位，若其偏差过大， 应以额定汽压下就地水位表的零水位为基准，校 正差压水位测量装臵的零水位。