雙室平衡容器汽包水位測量及其補償系統(tǒng)的應(yīng)用

1、雙室平衡容器汽包水位測量及其補償系統(tǒng)的應(yīng)用 06-02-27 13:38:00 作者：吳業(yè)飛 時敏編輯：studa9ngns摘要：本文以實踐為基礎(chǔ)，剖析了雙室平衡容器的工作原理與特性。重點論述了補償系統(tǒng)的建立方法與步驟，同時指出了應(yīng)用中的常見錯誤并提出了解決方案。 關(guān)鍵詞：水位測量汽包水位雙室平衡容器補償 .摘要本文以實踐為基礎(chǔ)，剖析了雙室平衡容器的工作原理與特性。重點論述了補償系統(tǒng)的建立方法與步驟，同時指出了應(yīng)用中的常見錯誤并提出了解決方案。2.前言汽包水位是鍋爐及其控制系統(tǒng)中最重要的參數(shù)之一，雙室平衡容器在其中充當(dāng)著不可或缺的重要角色。但是由于一些用戶對于雙室平衡容器及其測量補等方面缺少全

2、面的必要的了解或者疏漏，致使應(yīng)用中時有錯誤發(fā)生，甚至形成安全隱患。例如勝利油田勝利發(fā)電廠一期工程，該工程投入運行早期其汽包水位測量系統(tǒng)的誤差竟達7090mm，特殊情況下誤差將會更大（曾因此造成汽包滿水停機事故）。迄今為止，據(jù)不完全了解，目前仍有個別用戶存在一些類似的問題或者其它問題。汽包水位是涉及機組安全與和運行的重要參數(shù)和指標(biāo)，因此不允許任何人為的誤差。為使用戶能夠更好地掌握雙室平衡容器在汽包水位測量中的應(yīng)用，謹(jǐn)撰此文。不足之處，請不吝指正。3.雙室平衡容器的工作原理雙室平衡容器是一種結(jié)構(gòu)巧妙，具有一定自我補償能力的汽包水位測量裝置。它的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。在基準(zhǔn)杯的上方有一個圓環(huán)形漏斗結(jié)構(gòu)

3、將整個雙室平衡容器分隔成上下兩個部分，為了區(qū)別于單室平衡容器，故稱為雙室平衡容器。為便于介紹，這里結(jié)合各主要部分的功能特點，將它們分別命名為凝汽室、基準(zhǔn)杯、溢流室和連通器，另外文中把雙室平衡容器汽包水位測量裝置簡稱為容器。理想狀態(tài)下，來自汽包的飽和水蒸汽經(jīng)過這里時釋放掉汽化潛熱，形成飽和的凝結(jié)水供給基準(zhǔn)杯及后續(xù)環(huán)節(jié)使用。它的作用是收集來自凝汽室的凝結(jié)水，并將凝結(jié)水產(chǎn)生的壓力導(dǎo)出容器，傳向差壓測量儀表差壓變送器（后文簡稱變送器）的正壓側(cè)?；鶞?zhǔn)杯的容積是有限的，當(dāng)凝結(jié)水充滿后則溢出流向溢流室。由于基準(zhǔn)杯的杯口高度是固定的，故而稱為基準(zhǔn)杯。溢流室占據(jù)了容器的大部分空間，它的主要功能是收集基準(zhǔn)杯溢出的

4、凝結(jié)水，并將凝結(jié)水排入鍋爐下降管，在流動過程中為整個容器進行加熱和蓄熱，確保與汽包中的溫度達到一致。正常情況下，由于鍋爐下降管中流體的動力作用，溢流室中基本上沒有積水或少量的積水。倒T字形連通器，其水平部分一端接入汽包，另一端接入變送器的負(fù)壓側(cè)。毋庸置疑，它的主要作用是將汽包中動態(tài)的水位產(chǎn)生的壓力傳遞給變送器的負(fù)壓側(cè)，與正壓側(cè)的（基準(zhǔn)）壓力比較以得知汽包中的水位。它之所以被做成倒T字形，是因為可以保證連通器中的介質(zhì)具有一定的流動性，防止其延伸到汽包之間的管線冬季發(fā)生凍結(jié)。連通器內(nèi)部介質(zhì)的溫度與汽包中的溫度很可能不一致，致使其中的液位與汽包中不同，但是由于流體的自平衡作用，對使汽包水位測量沒有任

5、何影響。通過前面的介紹可以知道，凝汽室、基準(zhǔn)杯及其底部位于容器內(nèi)部的導(dǎo)壓管中的介質(zhì)溫度與汽包中的介質(zhì)溫度是相等的，即w=w，s=s。故而不難得到容器所輸出的差壓。本文以東方鍋爐廠DG670-13.73-8A型鍋爐所采用的測量范圍為300mm雙室平衡容器為例加以介紹（如圖1所示）。通過圖1可知，容器正壓側(cè)輸出的壓力等于基準(zhǔn)杯口所在水平面以上總的靜壓力，加上基準(zhǔn)杯口至L形導(dǎo)壓管的水平軸線之間這段垂直區(qū)間的凝結(jié)水壓力，再加上L形導(dǎo)壓管的水平軸線至連通器水平軸線之間，位于容器的外部的這段垂直管段中的介質(zhì)產(chǎn)生的壓力。顯而易見，其中的最后部分壓力，由于其中的介質(zhì)為靜止的且距容器較遠(yuǎn)，因此其中的介質(zhì)密度應(yīng)為

6、環(huán)境溫度下的密度。因此P+= PJ +320 w+(580320) c式中P+ 容器正壓側(cè)輸出的壓力 w 容器中的介質(zhì)密度（ w= w） c 環(huán)境溫度下水的密度PJ 基準(zhǔn)杯口以上總的靜壓力負(fù)壓側(cè)的壓力等于基準(zhǔn)杯口所在水平面以上總的靜壓力，加上基準(zhǔn)杯口水平面至汽包中汽水分界面之間的飽和水蒸汽產(chǎn)生的壓力，再加上汽包中汽水分界面至連通器水平軸線之間飽和水產(chǎn)生的壓力，即P= PJ+(580hw) s + hww式中P 容器負(fù)壓側(cè)輸出的壓力hw 汽水分界線至連通器水平管中心線之間的垂直高度 s 汽包中飽和水蒸汽的密度因此差壓P=P+P=320 w+260 c(580hw) shww即 P=260 c +

7、 320 w580 s(w s)hw （1）這里有一點需要說明，(1)式中環(huán)境溫度下水的密度 c，通常情況下它會隨著季節(jié)的變化而變化，它的變化將會影響汽包水位測量的準(zhǔn)確性。就本例中的容器而言，當(dāng)環(huán)境溫度由25升高到50時，由于密度的變化對于差壓產(chǎn)生的影響為2.3mm水柱，經(jīng)過補償系統(tǒng)補償后對最終得到的汽包水位的影響將為+2.35.5mm之間。通常情況下這樣的誤差是可以忽略的，也就是說可以認(rèn)為這里的溫度是恒定的。但是為了盡量減小誤差，必須恰當(dāng)?shù)卮_定這里的溫度。確定溫度可以遵循這樣一條原則，就高不就低，視當(dāng)?shù)貧夂蚣岸景闊岬纫蛩卮_定。比如此處的環(huán)境溫度一年當(dāng)中通常在050之間變化，平均溫度為25，

8、則可以令這里的溫度為35。這是因為水的密度隨著溫度升高它的變化梯度越來越大，確定的溫度高些，將會使環(huán)境溫度變化對整個系統(tǒng)的影響更小。就本例中的容器而言，當(dāng)溫度從0升高到25時，溫度的變化對測量系統(tǒng)的最終結(jié)果影響只有1mm左右，而環(huán)境溫度從25升高到50所帶來的影響卻為+2.35.5mm之間。故而，確定溫度應(yīng)就高不就低。4.雙室平衡容器的工作特性 容器的工作特性對于汽包水位測量和補償系統(tǒng)來說非常重要，了解這種特性利于用戶的應(yīng)用和掌握應(yīng)用中的技巧。查飽和水與飽和水蒸汽密度表可以獲得各種壓力下飽和水與飽和水蒸汽的密度。把0、50、100mm等汽包水位分別代入（1）式，可得到容器輸出的一系列差壓，見下

9、表1雙室平衡容器固有補償特性參照表。通過表1可以得知雙室平衡容器的工作特性。從表1中可以看到，各水位所對應(yīng)的由容器所輸出的差壓隨著壓力的變化（相關(guān)飽和汽、水密度）各自發(fā)生著不同的變化。這里首先注意0水位所對應(yīng)的差壓，它的變化規(guī)律較其它水位有明顯不同，只在一個較小的范圍內(nèi)波動。由于該容器的設(shè)計壓力為13.73MPa，因此14.5MPa以下它的波動范圍更小，僅在5mm水柱以內(nèi)。也就是說當(dāng)汽包中的水位為0水位時，無論壓力如何變化，即使在沒有補償系統(tǒng)的情況下，對0水位測量影響都極小或者基本沒有影響。關(guān)于其它水位，則當(dāng)汽包水位越接近于0水位，其對應(yīng)的差壓受壓力的變化影響越小，反之則大。因此，雙室平衡容器是一種具有一定的自我補償能力的汽包水位測量裝置。它的這種能力主要體現(xiàn)在，當(dāng)汽包中的水位越接近于0水位，其輸出的差壓受壓力變化的影響越小，即對汽包水位測量的影響越小。毫無疑問，容器特性由于容器的自身