鍋爐汽包水位測量系統(tǒng)

1、 s w s aw a a a w w 由公式（2）可知；水位測量偏差與水位計管內(nèi)水柱溫度、汽 包工作壓力以及汽包內(nèi)的實際水位等多種因素有關(guān)。 由于水位計管內(nèi)的水柱溫度總是低于汽包內(nèi)飽和水的溫度， 水位計中的顯示值總是低于汽包內(nèi)實際水位高度。而且受汽包內(nèi)的 壓力、水位、壓力變化速率以及水位計環(huán)境條件等諸多因素影響， 水位計顯示值和汽包內(nèi)實際水位間不是一個確定的、一一對應(yīng)的關(guān) 系。因此，即使我們按額定工況將水位計下移而使汽包正常水位時， 水位計恰好在零水位附近，但是當(dāng)工況變化時，仍將產(chǎn)生不可忽略 的偏差。 曾經(jīng)在相當(dāng)長時間內(nèi)，鍋爐運行時要求不管在什么情況下， 都要求以上述聯(lián)通管式水位計作為基準(zhǔn)儀

2、表，實際上是一個很大的 誤區(qū)。 wass a w s 根據(jù)公式（3）可以看出,汽包水位與差壓之間不是一個單變量函數(shù)關(guān)系， 更不是一個線性函數(shù)關(guān)系；飽和水密度和飽和蒸汽密度的變化將影響測量結(jié) 果，而飽和水密度和飽和蒸汽密度與汽包壓力也是函數(shù)關(guān)系。因此，汽包壓 力的變化將影響差壓水位計的測量結(jié)果。此外，參比水柱溫度變化同樣也會 影響差壓水位計的測量，參比水柱中水的平均密度通常是按50時水的密度 來計算的，而實際的具有很大的不確定性與50時水的密度相差很大是造成 測量誤差的主要原因之一，而將汽包內(nèi)水視為飽和水（多數(shù)汽包內(nèi)水為欠飽 和水）也是造成測量誤差的主要原因之一。 為了減小誤差，需對差壓式水位計

3、測量的誤差進行補償，由變送器測得 的差壓信號，進入DCS系統(tǒng)，通過汽包壓力補償?shù)姆绞綄σ陨瞎竭M行補償 計算，汽包水位經(jīng)汽包壓力校正后，測量精確度已得到提高。由于補償時假 定正壓側(cè)參比水住溫度恒定為50，而實際上由于上部受飽和蒸汽凝結(jié)水的 加熱，參比水柱溫度總是高于室溫。汽包壓力愈高，飽和蒸汽凝結(jié)水溫度愈 高，參比水柱平均溫度也愈高。為了消除汽包壓力對參比水柱溫度的影響， 一般可將平衡容器后參比水柱引出管先水平延長一段后再垂直向下接至差壓 變送器，這樣參比水柱溫度就不再受汽包壓力影響了。有的平衡容器上在參 比水柱上裝有溫度測量裝置，可在DCS中對參比水柱中水的平均密度進行補 償，進一步提高了汽

4、包水位的測量精確度。 2. 鍋爐汽包水位控制和保護應(yīng)分別設(shè)置獨立的控制器。在控制室，除借助 DCS監(jiān)視汽包水位外，至少還應(yīng)設(shè)置一個獨立于DCS及其電源的汽包水位 后備顯示儀表(或裝置)。 3. 鍋爐汽包水位控制應(yīng)分別取自3個獨立的差壓變送器進行邏輯判斷后的 信號。3個獨立的差壓變送器信號應(yīng)分別通過3個獨立的輸入/輸出(I/O)模件 或3條獨立的現(xiàn)場總線，引入分散控制系統(tǒng)(DCS)的冗余控制器。 4. 鍋爐汽包水位保護應(yīng)分別取自3個獨立的電極式測量裝置或差壓式水位 測量裝置(當(dāng)采用6套配置時)進行邏輯判斷后的信號。當(dāng)鍋爐只配置2個電 極式測量裝置時，汽包水位保護應(yīng)取自2個獨立的電極式測量裝置以及

5、差壓 式水位測量裝置進行邏輯判斷后的信號。3個獨立的測量裝置輸出的信號應(yīng) 分別通過3個獨立的I/O模件引入DCS的冗余控制器。 5. 每個汽包水位信號補償用的汽包壓力變送器應(yīng)分別獨立配置。 6. 水位測量的差壓變送器信號間、電極式測量裝置信號間，以及差壓變送 器和電極式測量裝置的信號間應(yīng)在DCS中設(shè)置偏差報警。 7. 對于進入DCS的汽包水位測量信號應(yīng)設(shè)置包括量程范圍、變化速率等壞 信號檢查手段。 8. 本標(biāo)準(zhǔn)要求配置的電極式水位測量裝置應(yīng)是經(jīng)實踐證明安全可靠，能消 除汽包壓力影響，全程測量水位精確度高，能確保從鍋爐點火起就能投入 保護的產(chǎn)品，不允許將達不到上述要求或沒有成功應(yīng)用業(yè)績的不成熟產(chǎn)

6、品 在鍋爐上應(yīng)用。 汽包水位測量系統(tǒng)的其它產(chǎn)品和技術(shù)也應(yīng)是先進的、且有成功應(yīng)用業(yè) 績和成熟的。 (2) 取樣孔位置 取樣孔位置應(yīng)盡量避開汽包內(nèi)水、汽工況不穩(wěn)定區(qū)(如安全閥排氣 口、汽包進水口、下降管口、汽水分離器水槽處等)，若不能避開時，應(yīng) 在汽包內(nèi)取樣口處加裝穩(wěn)流裝置。應(yīng)優(yōu)先選用汽、水流穩(wěn)定的汽包端頭的 測孔或?qū)⑷涌趶钠鼉?nèi)部引至汽包端頭。 實踐證明，汽包端頭取樣不僅取樣穩(wěn)定，而且停爐后用汽包壁留下 的水跡線核對也說明與水位計零位差很小。當(dāng)汽包水位測量取樣孔取自汽 包中部時，汽包內(nèi)部裝置對水位測量影響是很大的。 電極式水位測量裝置的取樣孔還應(yīng)避開爐內(nèi)加藥影響較大的區(qū)域, 汽包水位過時， 應(yīng)

7、停止加藥，以防止加藥到蒸汽中,污染電極造成儀表誤 顯示，導(dǎo)致保護誤動作。作為鍋爐運行中監(jiān)視、控制和保護的水位測量裝 置的汽側(cè)取樣點不應(yīng)在汽包蒸汽導(dǎo)汽管上設(shè)置。以免汽包內(nèi)部和導(dǎo)汽管取 樣點間的差壓造成汽包水位測量的誤差。 (3) 取樣孔高度 汽包水位計的取樣管孔高度,汽側(cè)應(yīng)高于鍋爐汽包水位停爐保護動作 值，水側(cè)應(yīng)低于鍋 爐汽包水位停爐保護動作值，并有足夠的裕量。 (4) 冗余水位計取樣裝置安裝 三取二或三取中的三個汽包水位測量裝置的取樣孔不應(yīng)設(shè)置在汽包 的同一端頭。同一端頭的任何兩個取樣口間應(yīng)保持 400mm 以上距離。 2. 測量管路安裝 汽包水位取樣管和儀表管路的材質(zhì)和規(guī)格的選用、敷設(shè)路線的

8、選擇、安裝方法 以及管路的嚴(yán)密性等直接影響測量的準(zhǔn)確性，安裝不當(dāng)極易引發(fā)測量附加誤差，而 這一誤差隨機性大，難以發(fā)覺和消除，嚴(yán)重時還會引發(fā)汽包水位保護誤動或拒動。 (1) 管路的材質(zhì)、規(guī)格和長度 1) 差壓式汽包水位計一次門(或平衡容器)后的取樣管的標(biāo)稱內(nèi)徑不應(yīng)小于 10mm； 一次門(或平衡容器)前的取樣管的標(biāo)稱內(nèi)徑不應(yīng)小于 20mm；聯(lián)通管式汽包水位計 的汽、水取樣管的標(biāo)稱內(nèi)徑不應(yīng)小于 20mm；排水管的標(biāo)稱內(nèi)徑不應(yīng)小于 10mm。 2) 汽包水位測量管路推薦按下列要求選擇： 當(dāng)被測介質(zhì)參數(shù)4.012.5Mpa，t=249326時，一次門前的取樣管用 28*4 20G 的鍋爐鋼管，一次門后

9、取樣管和排水管采用14*2 20G 的鍋爐鋼管。 當(dāng)被測介質(zhì)參數(shù)15.020.0MPa t=340364時，一次門前的取樣管用28*4 20G 的鍋爐鋼管，一次門后取樣管和排水管采用16*3 20G 的鍋爐鋼管。 3) 管路應(yīng)盡量以最短的路徑進行敷設(shè)，以減少測量的時滯，提高靈敏度。但管路 又不應(yīng)太短，以使管路內(nèi)有足夠的凝結(jié)水，使接觸表計的水溫為室溫。 (2) 管路敷設(shè)環(huán)境 1) 管路應(yīng)避免敷設(shè)在易受機械損傷、潮濕、腐蝕或有震動的場所。管路應(yīng)敷 設(shè)在便于維護的地方。 2) 管路應(yīng)敷設(shè)在環(huán)境溫度為 550的范圍內(nèi)，否則應(yīng)有防凍或隔熱措施。水 位管不應(yīng)靠近熱表面，其正、負(fù)壓管的環(huán)境溫度應(yīng)一致。因為水

10、位測量差壓較小， 如果測量管路靠近熱表面，或兩根差壓管受環(huán)境溫度影響不一致，會引起正、負(fù)壓 管內(nèi)水柱有溫度差，使密度不一樣而產(chǎn)生測量誤差。特別是其中一根管離介質(zhì)流動 的熱管路過近時，將使正、負(fù)壓測量管內(nèi)介質(zhì)密度所引起的差壓值大于測量的差壓 值，而無法進行測量。 3) 管路敷設(shè)時，應(yīng)考慮主設(shè)備的熱膨脹，特別是大容量機組的鍋爐，如超高 壓參數(shù)鍋爐向下膨脹最大達 200mm；超臨界壓力參數(shù)的鍋爐，向下膨脹最大達 380mm 左右，向左、右膨脹最大達 120 mm 左右。如不注意這個問題，當(dāng)主設(shè) 備膨脹后，將使一些敷設(shè)好的儀表管路受到一定的拉力，甚至使管子斷裂。因 此，管路應(yīng)盡量避免敷設(shè)在膨脹體上。如

11、必須在膨脹體上裝設(shè)取源裝置時，其 引出管需加補償裝置，如彎頭等。 4) 管路敷設(shè)路線應(yīng)選擇在不影響主體設(shè)備檢修的地點。 5) 管路不應(yīng)直接敷設(shè)在地面上。如必須敷設(shè)時，應(yīng)設(shè)有專門溝道。管路如需 穿過地板或磚墻，應(yīng)提前在土建施工時預(yù)留孔洞，敷設(shè)管路時還應(yīng)穿用保護管 或保護罩。 (3) 管路敷設(shè)坡度、彎曲 1) 差壓式水位計單室平衡容器正壓管從側(cè)面引出后應(yīng)水平(應(yīng)向下傾斜不小 于 1:100) 延伸不少于一米。 2) 管路敷設(shè)應(yīng)整齊、美觀、牢固，盡量減少彎曲和交叉，不允許有急彎和復(fù) 雜的彎。成排敷設(shè)的管路，其彎頭弧度應(yīng)一致。 3) 汽包內(nèi)的取樣器及管路，應(yīng)視為取樣管，同樣應(yīng)保證上述要求，整個管路 絕

12、不允許出現(xiàn)垂直凸凹的彎曲，防止發(fā)生汽塞或水塞，影響汽包水位計正常 運行。當(dāng)不能避開其它管路或設(shè)備時，可以水平彎曲。 4) 管路水平敷設(shè)時，應(yīng)保持坡度大于 1:100。其傾斜方向應(yīng)能保證測量管內(nèi) 不存有影響測量的氣體或凝結(jié)水。 對于差壓式水位計，一次門前的汽側(cè)取樣管應(yīng)使取樣孔側(cè)低，水側(cè)取樣管應(yīng) 使取樣孔側(cè)高。 對于聯(lián)通管式水位計，汽側(cè)取樣管應(yīng)使取樣孔側(cè)高，水側(cè)取樣管應(yīng)使取樣孔 側(cè)低。 (4) 管路的排列和組合 1) 引到差壓變送器的兩根管道應(yīng)平行敷設(shè)共同保溫，并根據(jù)需要采取防凍措施， 但任何情況下，伴熱措施不應(yīng)引起正負(fù)壓側(cè)取樣管介質(zhì)產(chǎn)生溫差。三取二或三取 中的三個汽包水位測量裝置的儀表管間應(yīng)保持

13、一定距離，且不應(yīng)將它們保溫在一 起。 2) 差壓式水位計的取樣管不應(yīng)與電極式汽包水位測量裝置和無盲區(qū)低偏差雙色 水位計的排水管以及化學(xué)取樣管緊挨并排布置。 (5) 管路的檢查和試驗 1) 管路安裝前應(yīng)對其外觀進行檢查，管路外表應(yīng)無裂紋、傷痕和嚴(yán)重銹蝕等缺 陷；檢查管路的平直度，不直的管路 應(yīng)調(diào)直；管件應(yīng)無機械損傷及制造缺陷。 1) 管路安裝前應(yīng)對其外觀進行檢查，管路外表應(yīng)無裂紋、傷痕和嚴(yán)重銹蝕等缺陷； 檢查管路的平直度，不直的管路 應(yīng)調(diào)直；管件應(yīng)無機械損傷及制造缺陷。 2) 管路安裝前應(yīng)對其內(nèi)部進行清洗，清洗可用蒸汽吹洗，或用干凈布浸以煤油 （用汽油）用鋼絲帶著，穿過管路 來回拉擦，除凈管內(nèi)積

14、垢。管件內(nèi)部有油垢時 應(yīng)使用煤油（或汽油）浸洗。 3) 管路敷設(shè)完畢，應(yīng)用水或空氣進行沖洗，并應(yīng)無漏焊、堵塞和錯焊等現(xiàn)象。 4) 管路應(yīng)嚴(yán)密無泄漏。取樣閥門及其前面的取樣裝置應(yīng)參加主設(shè)備的嚴(yán)密性試 驗；取樣閥門后管路視安裝進度而定，最好也能隨主設(shè)備做嚴(yán)密性試驗。 5) 管路嚴(yán)密性試驗合格后，表面應(yīng)涂防銹漆，高溫管路應(yīng)用耐高溫的防銹漆。 6) 管路敷設(shè)完畢后，在所有管路兩端應(yīng)掛上標(biāo)明編號、名稱及用途的標(biāo)示牌。 4. 水位測量裝置的安裝 安裝水位測量裝置，其正常運行的零水位線的確定是至關(guān)重要的。汽包正常 運行的零水位線在汽包機械中心線下，具體數(shù)值不同爐型不同，應(yīng)以鍋爐制造廠提 供的正式資料為準(zhǔn)。

15、在安裝水位測量裝置以前，應(yīng)測定汽包的水平，前面已述，隨時間的變遷， 汽包兩端的水平會有一定的偏差。一般偏差在10mm之內(nèi)，可不考慮修正，若超過 10mm，應(yīng)進行必要的修正，一般采用偏差的中間值作為基準(zhǔn)來修正汽包的水平偏 差。 零水位線確定后，在安裝水位測量裝置時，均應(yīng)分別以汽包同一端的幾何中 心線為基準(zhǔn)線，確定各水位計的安裝零點。應(yīng)采用水準(zhǔn)儀精確確定各水位測量裝置 的安裝位置，不應(yīng)以鍋爐平臺等物作為參比標(biāo)準(zhǔn)。 連通管式水位計的零水位線應(yīng)比汽包內(nèi)的零水位線低，降低的值取決于汽包 工作壓力，以及水位計的結(jié)構(gòu)等，具體降低值應(yīng)由鍋爐制造廠負(fù)責(zé)提供。 當(dāng)采用的連通管式水位計內(nèi)部水柱溫度能始終保持飽和水溫時，表計的零水 位線應(yīng)與汽包內(nèi)的零水位一致。 差壓式水位測量裝置的單室平衡