汽包水位的测量方法简述
□杨东
【内容摘要】在实际应用中，电极式水位计水位的测量是断续的，并且对与汽包连通的水位容器选择必须适当，以减小测量误差。综上所述，双色水位计作为就地仪表在锅炉启、停时监视汽包水位和正常运行时定期校对其他型式的水位计；
差压式水位计用于稳定参数运行时的水位指示，并且适用于给水的自动调节；电极式水位计比较适应锅炉变参数
运行，准确度好，是对差压式水位计测量的监视和补充。
【关键词】汽包水位；测量误差；双色水位计；差压式水位计；电极式水位计
【作者单位】杨东，中国能源建设集团北京电力建设公司
汽包水位过高，直接影响汽水分离的效果，使饱和蒸汽湿度增大，含盐量增多。当水位高到一定程度时，蒸汽就要带水，而水中含盐浓度远比蒸汽的高，致使蒸汽品质恶化，盐类将在过热器管壁上结垢，导致过热器管被烧坏、爆破，严重时会导致汽轮机进水。若汽包水位过低，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。
一、汽包水位的复杂性
（一）水面不平稳。汽水混合物有从水面引入汽包的，也有从水下引入的，动能很大的汽水混合物冲击着炉水，使水面形成波浪和水柱。同时，汽包的工作压力不断地在平均值附近波动，致使水冷壁中水沸腾的起始位置不断降低升高。这些会使汽包中的水位不断地上下波动。
（二）没有明显的汽水分界面。在炉水中汽泡在接近汽包底部处很少，而接近水面处则很多。因此炉水的密度自下而上逐渐减小，密度分布没有跳跃的转折点。
（三）炉水表面有泡沫。由于炉水中含盐容易形成泡沫。
（四）沿汽包轴向和辐向的水位高低不同。由于汽包沿轴向汽水混合物引入不相等，造成汽包两端水位低，中部具有明显的凸起。汽包水位的辐向分布与上升管的联接部位有关。一般在上升管联接的一边水位较高，同时中部也有凸起现象，这是由于汽水分离器排水干扰引起的。由以上可知：锅炉的汽包水位是一个非常复杂的参数，要准确测量难度较大（至今尚未研制出一种测量方式能很好满足监视、自动调节、保护对它的要求）。同时也应知道，片面地追求几台水位计指示完全一致是错误的。
二、汽包水位的几种测量方法在印尼百通电站工程中的应用
（一）中国长春锅炉仪表程控股份有限公司生产的B69H －32/2－W型无盲区双色水位计。结构及工作原理。本水位计观察孔在表体两条直线上，通过将观察孔交错组合消除了中间盲区。由发光二极管发出的红绿光，分别射向表体的观测窗，在表体的气相部分，红光射向正前方，而绿光斜射倒壁上被吸收；与此同时在液相部分，由于水的折射使得绿光射向正前方，红光斜射到壁上被吸收。因此在正前方观察将获得汽红水绿、汽满全红水满全绿的显示效果。主要技术参数：公称压力：32MPa；工作压力：21．5MPa；温度：370ħ；中心距离：1，180mm；可视长度：670mm；光源：发光二级管。
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。双色水位计观测明显直观，但在实际运行中，由于锅炉加药腐蚀和水汽冲刷，运行一段时间以后，石英玻璃管内壁磨损严重，引起汽水分界不明显。尤其现在一般采用工业电视监视，现场摄像头受光线变化影响使水位显示更加模糊不清，另外由于水位计处于汽包上，环境温度高，使水位计的照明维护工作量明显增加。本工程采用彩色工业电视监视的方式，由于摄像头与水位计并非一体，在负荷逐渐升高时水位计的中心会随汽包横向膨胀偏离摄像头，造成了红绿颜色分不清的问题，增加了每次启动必须调节发光二极管角度的工作量。经改造，将摄像头支架与水位计支架相连，使得摄像头随之移动，彻底解决了这个问题。
（二）中国长春锅炉仪表程控股份有限公司生产的DQS 系列电接点水位计。本水位计是利用炉水和蒸汽导电率差异的特性进行测量，由于液位的变化使部分电极进入水中，部分电极至于蒸汽中，炉水中的电极对筒体阻抗小，而蒸汽中的电极对筒体的阻抗大，利用这一特性，可将非电量的水位转化为电量，送给智能二次仪表，从而实现水位的显示、报警等功能。本工程采用双侧分别在+200、+127、－178、－320取监视报警点。
二次仪表使用双色光柱显示水位，全部参数使用数字设定，水位设定最大指示为24点，7路可在线编程任意高低报警输出，由于全部参数均可在线设定，并能掉点记忆，对于不同地区各种水阻均可适应，给现场带来很大方便。本身自带4 20mA输出，适用于就地控制并与DCS系统连接。同时利用CMOS高输入阻抗的特点，信号输入回路仅有微电流通过电极，可以使被测液体对电极的化学腐蚀减少到最低限度，因此，使用本仪表能延长电极的使用寿命。另外，在二次仪表上可以设置不同的修正值，以实现对电极的阻值的适应性调整。所以本二次仪表能够适应不同压力、不同水质的各种汽包的水位监视。
测量筒技术参数：筒体直径ˑ壁厚ˑ筒体长度=Φ102ˑ20ˑ670；连通管规格：Φ38ˑ5；排污管规格：Φ28ˑ4；电极安装方式：压入式；二次仪表参数：环境温度－10ħ +50ħ相对湿度＜80%；电源AC220V50Hz，电流＜1A，功耗＜20VA；
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基于DirectShow图像处理技术
在枪管内壁检测系统中的应用□张稳王晨升杨光陈亮
【内容摘要】检测系统中一个组成部分是图像采集。本文研究了基于DirectShow技术的枪械内膛疵病检测系统，对采集图像进行了相关的处理和算法分析。本系统能够完成基本的图像采集功能。
【关键词】DirectShow；MFC；枪械内膛
【作者简介】张稳，北京邮电大学自动化化学院研究生；研究方向：机器视觉、机电一体化、虚拟现实
王晨升，北京邮电大学自动化学院副教授，硕士生导师；杨光，北京邮电大学自动化学院副教授，硕士生导师
陈亮，北京邮电大学自动化化学院研究生
在Windows平台上，对视频数据传统的处理方法是采用Video For Windows（VFW）函数。VFW函数在形式上是一组普通函数、宏函数和回调函数。这种传统的编程模式落后于目前占主导地位的面向对象程序设计，在整体上破坏了软件的体系结构。基于COM组件的DirectShow开发包为多媒体流的捕捉和回放提供了强有力的支持。在本系统的开发中采用了DirectShow的视频数据的获取和帧截取。DirectShow技术不仅可以很好地保证现有抓图功能的实现，还为以后功能的扩展提供了很好的基础。为了实现步进电机驱动电路板控制摄像头的位置，串口编程在本系统中也得到很好的应用。
一、系统结构
枪管内壁检测系统主要是由以下几个模块组成的：图像采集、图像处理、单片机控制、结果输出。系统的整体框图如图1所示。其中，图像采集是在DirectShow导入视频的基础上，抓取单帧的图像，从而达到获取内壁图像的目的。图像采集进来之后，首先进行的是图像的处理。对图像实时地进行处理是枪管内壁检测系统的实时性、可靠性的需要
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图1系统框图
系统的大体流程如图1所示。在实现枪管内壁检测系
报警输出：7路报警输出，无源触点，可在线任意设定，自动记忆。水位修正：设定范围0 100分档，自动记忆。筛选功能：故障电极筛选；电极信号传输距离：≤300米。
利用饱和蒸汽与饱和蒸汽凝结水的电导率的差异，将非电量的锅炉水位变化转换为电信号，并由二次仪表远距离地显示水位。电极式水位计基本上克服了汽包压力变化的影响，可用于锅炉启停及变参数运行中。电极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，所以这种仪表不仅迟延小而且误差小，不需要进行误差计算与调整，使得仪表的检修与校验大为简化。但是由于相邻两电接点有一定距离，水位信号变化是阶跃的。它的指示是不连续的，两电极之间的距离是仪表的不灵敏区。不便于实现水位自动控制。存在测量筒内水柱温降造成的误差，使示值低于饱和水位。由于测量筒水侧部分的散热比云母水位计少，因此电接点水位计指示较接近饱和水位。电接点使用寿命较低，经长时间运行，会出现腐蚀现象，发生泄漏。需在运行中退出仪表进行更换。故障率高，维护量大，影响安全。
（三）差压式水位计。本工程使用4套差压变送器测量汽包水位，其中水位2为全水位测量，作为监视用，水位1、3、4经计算后取平均值，当其值大于+254和小于－381时跳闸MFT。水位1、3、4计算后还与给水流量、蒸汽流量组成三冲量控制系统。采用单室平衡容器的方式，它的结构简单，便于安装，计算容易。根据液体静力学原理，通过测量变动水位和恒定水位之间的静压差，将差压值转换为水位值，再通过差压变送器将汽包水位转换为随水位连续变化的电信号，作为自动给水控制系统中的重要参数。特点是水位信号连续显示，可输出标准4 20mA信号，用于远传、水位记录或实现水位自动调节。在运行中，故障率较低，维护量较小。
实际应用中差压式水位计存在的问题是：因为设计计算的平衡容器补偿装置是按水位处于零水位情况下得出的，而运行中锅炉水位偏离零水位时，就会引起测量误差。当蒸汽压力突然下降时，正压容器内的凝结水被蒸发掉还会导致仪表指示失常。这些都给锅炉运行操作造成很大困难，尤其投入自动给水调节时将产生错误动作，导致锅炉事故发生。差压式水位计比较适合于锅炉稳定运行时的水位测量，当运行参数变化很大时误差也就很大。因此在实际运行中尽量避免在差压测量系统上工作（例如排污、校验时等）。如必须工作时，须与锅炉操作人员联系好，尽量减少对差压测量的影响。
【参考文献】
1．侯子良．火力发电厂锅炉汽包水位测量系统技术规定［M］.北京：中国水利电力出版社，2005
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