汽包水位測量儀表選型課件

汽包水位測量及儀表汽包水位測量及儀表水位保護的重要性（汽包鍋爐）

汽包是汽水的分界處。

汽包水位是鍋爐運行是否正常的重要標志之一。準確測量和控制汽包水位在規(guī)定的范圍之內(nèi)是保證鍋爐安全運行的必要條件。水位保護的重要性（汽包鍋爐）汽包是汽水的分界處。水位過高：將破壞汽水分離效果，使飽和蒸汽濕度增大，含鹽量加大，造成過熱器受熱面及汽輪機通流部分結垢；嚴重時會造成過熱器和再熱器超溫爆管，蒸汽帶水及汽輪機水沖擊等破壞事故。

水位過低：鍋爐水循環(huán)將遭破壞，水冷壁安全受到威脅。水位過高：水位過低：以300MW自然循環(huán)汽包鍋爐為例，其鍋筒內(nèi)徑一般為1775mm左右，鍋爐正常運行中要求維持正常水位在±50mm以內(nèi)，當水位超出0±50mm時發(fā)出報警Ι值；當水位超出或達到±150mm發(fā)出報警Ц值。

因此，電站鍋爐水位計應保證鍋爐參數(shù)變化時能夠準確反映水位，并可實現(xiàn)遠距離測量。以300MW自然循環(huán)汽包鍋爐為例，其鍋筒內(nèi)徑一般為1775m測量汽包實際水位，涉及問題較多：汽包水位很不穩(wěn)定，總是上下波動；汽水界面不明顯（水側(cè)含汽泡，汽側(cè)含水滴）；沿汽包橫向及軸向各處水位不一致；鍋爐負荷突然變化會造成虛假水位。測量汽包實際水位，涉及問題較多：加熱器水位水位過高，會降低經(jīng)濟性。當水位不正常升高時，有可能是加熱器管子破裂。而加熱器水位過低，蒸汽將由疏水管流出。本級的高溫高壓疏水將排擠下一級加熱器的部分抽汽，造成整個機組的回熱經(jīng)濟性下降，另高速汽流沖刷疏水管還會加速管道損壞。加熱器水位水位過高，會降低經(jīng)濟性。當水位不正常升高時，有可能除氧器水位水位過高將引起溢流管大量跑水，若溢流不及，會造成除氧頭振動；水位過低，會引起給水泵汽化。鍋爐~汽機發(fā)電機機低加高加凝汽器機除氧器凝泵給泵煤粉空氣除氧器水位水位過高將引起溢流管大量跑水，若溢流不及，會造成除凝汽器水位水位過高時，凝結水將淹沒部分凝汽器銅管，從而造成凝汽器真空值下降。水位過低，會引起凝結水泵入口壓力降低造成泵汽化。凝汽器水位水位過高時，凝結水將淹沒部分凝汽器銅管，從而造成凝汽包水位的測量

汽包水位過高會造成蒸汽帶水，使蒸汽品質(zhì)惡化，輕則使管道和汽輪機結垢加重，降低效率，重則使機組發(fā)生嚴重事故。水位過低會破壞鍋爐水循環(huán)，使水冷壁局部過熱甚至發(fā)生爆管。

汽包水位的測量汽包水位過高會造成蒸汽帶水，使蒸汽品質(zhì)惡化，水位計種類云母水位計雙色水位計差壓式水位計電接點水位計

水位計種類云母水位計補充：液位計的類型直讀式：如玻璃管液位計、玻璃板液位計直讀浮力式：如浮球式液位計直讀靜壓式：如差壓式液位計連續(xù)測量、調(diào)節(jié)電磁式：如電接點液位計導電液體、斷續(xù)信號電容式液位計連續(xù)測量超聲波液位計非接觸式液位測量儀、連續(xù)測量輻射式液位計非接觸式液位測量儀、連續(xù)測量補充：液位計的類型直讀式：如玻璃管液位計、玻璃板液位計第一節(jié)云母水位計和雙色水位計云母水位計是玻璃水位計的一種，屬于直讀式液位計。云母水位計主要用于高壓鍋爐汽包水位測量，對于中壓或低壓鍋爐，連通管可采用平板玻璃制造，稱為玻璃水位計。

第一節(jié)云母水位計和雙色水位計云母水位計是玻璃水位計的一種重量水位概念重量水位：將水位上、下聯(lián)管間的測量段上的汽水混合物密度，折合成汽包工作壓力下飽和水密度時相應的水位，稱為重量水位。重量水位概念1、基本結構水位計的上部與汽包的蒸汽空間相通，水位計的下部與汽包的飽和水相通，構成一個連通器。根據(jù)連通器原理，水位計中的水面高度與汽包水位相同，因此從水位計的水面高度便可看出汽包的水位值。一、云母水位計1、基本結構一、云母水位計2、測量誤差云母水位計處于汽包外，由于散熱，水位計中水的平均溫度低于汽包壓力下的飽和水溫度。存在測量誤差。上部水由于蒸汽不斷凝結，溫度接近飽和溫度，下部水溫度較低。

2、測量誤差云母水位計處于汽包外，由于散熱，水位計中水的平均云母水位計中水的平均密度ρav和汽包中飽和水的密度ρw不同；云母水位計指示值He和汽包重力水位H不同，其差值：

云母水位計中水的平均密度ρav和汽包中飽和水的密度ρw不同；于水由位計向周圍空間散熱，連通器內(nèi)水柱溫度低于汽包內(nèi)的飽和水溫度，其密度大于相同壓力下的飽和水密度ρ’，因此水位計指示的水位值，比汽包內(nèi)實際水位要低水位越高，云母水位計指示值越偏離汽包實際水位。保溫效果對測量產(chǎn)生影響。于水由位計向周圍空間散熱，連通器內(nèi)水柱溫度低于汽包內(nèi)的飽和水3、云母水位計的使用(1)為了保證玻璃管(板)一旦被打碎時，上、下閥內(nèi)的小鋼球能自動密封，要求介質(zhì)壓力不得小2×10^5Pa(2Kgf/cm^2)。(2)液位計投入使用時，先開啟連接液位計上端的閥門，后開啟連接液相的閥門。當設備停止運行時，要先停止液位計的使用。3、云母水位計的使用(1)為了保證玻璃管(板)一旦被打碎時，(3)定期清洗玻璃管(板)內(nèi)外壁污垢，使液位顯示清晰。(4)用根據(jù)被測介質(zhì)的壓力和溫度合理選用液位計，不得把低壓產(chǎn)品用在高壓設備上。

(5)當以液位指示值來計算大容器內(nèi)的介質(zhì)數(shù)量時，應考慮到介質(zhì)溫度，壓力等影響及容器形狀不規(guī)則而引起的誤差。(3)定期清洗玻璃管(板)內(nèi)外壁污垢，使液位顯示清晰。優(yōu)點：直接測量水位，使用方便，在液位測量中得到廣泛應用。

缺點：只能就地監(jiān)視，液位信號不能遠傳和記錄，而且不適用于粘稠及有深色的液位測量。優(yōu)點：直接測量水位，使用方便，在液位測量中得到廣泛應用。二、雙色水位計是在云母水位計的基礎上，利用光學系統(tǒng)改進其顯示方式的一種連通式水位計；水和蒸汽對光的折射率不同，使汽水分界面顯示成紅、綠兩色，即汽柱顯紅色，水柱顯綠色，提高了顯示清晰度。二、雙色水位計是在云母水位計的基礎上，利用光學系統(tǒng)改進其顯示1．雙色水位計工作原理1．雙色水位計工作原理2．工業(yè)電視監(jiān)視汽包水位

雙色水位計可在就地監(jiān)視水位，還可以采用工業(yè)電視系統(tǒng)遠傳至控制室進行水位監(jiān)視。2．工業(yè)電視監(jiān)視汽包水位雙色水位計可在就地監(jiān)視水3、雙色水位計的安裝每個水位測量裝置都應具有獨立的取樣孔水位測量裝置安裝時，均應以汽包同一端的幾何中心線為基準線就地水位表的零水位線應比汽包內(nèi)的零水位線低，降低的值取決于汽包工作壓力

3、雙色水位計的安裝每個水位測量裝置都應具有獨立的取樣孔4、故障分析與處理方法

4、故障分析與處理方法第二節(jié)差壓水位計壓力可用液柱高度來表示；反之，液柱高度(即液位)也可用壓力(或差壓)來表示。

差壓式水位計就是將液位高度變化轉(zhuǎn)換成差壓信號來測量水位的。

第二節(jié)差壓水位計壓力可用液柱高度來表示；反之，液柱高度(即水位信號首先由水位－差壓轉(zhuǎn)換容器轉(zhuǎn)換成差壓信號，差壓計測出差壓值的大小，并指示出水位的高低。差壓式水位計由水位－差壓轉(zhuǎn)換容器（平衡容器）、壓力信號導管及差壓計組成。水位信號首先由水位－差壓轉(zhuǎn)換容器轉(zhuǎn)換成差壓信號，差壓計測出差水位-由差壓轉(zhuǎn)換容器(又稱平衡容器)、壓力信號導管及差壓計三部分組成的

中間件顯示件傳感器水位-由差壓轉(zhuǎn)換容器(又稱平衡容器)、壓力信號導管及差壓計三工作原理由式可以看出，水位越高，差壓越小，兩者之間成反比關系。

如果在正常水位的輸出差壓為△P0，則水位偏離正常水位所輸出差壓可表示為：工作原理由式可以看出，水位越高，差壓越小，兩者之間成反比關系差壓式水位計準確測量汽包水位的關鍵在于水位與差壓之間的準確轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換是通過平衡容器來實現(xiàn)的。正壓負壓差壓式水位計準確測量汽包水位的關鍵在于水位與差壓之間的準確轉(zhuǎn)汽包的上連通管與寬容器相連，引出正壓頭；汽包的下連通管與負壓管相連；由于汽包內(nèi)的飽和蒸汽在寬容器中不斷散熱凝結，寬容器中水面高度是定值。負壓管內(nèi)水位高度隨汽包水位H而變化。雙室平衡容器結構汽包的上連通管與寬容器相連，引出正壓頭；雙室平衡容器結構當平衡容器結構確定后（L為已知常數(shù)），ρ1ρ2ρs確定時，正常水位時的差壓輸出△P0就是常數(shù)，平衡容器的差壓輸出△P是汽包水位變化△H的單值函數(shù)。水位增高，輸出差壓減小。要想保持△P與H成單值線性關系，必須使ρ1ρ2ρs為恒定值。ρ1：正壓容器中水的密度

ρ2：負壓容器中水的密度Ρs：汽包壓力下飽和蒸氣密度當平衡容器結構確定后（L為已知常數(shù)），ρ1ρ2ρ【例5-1】已知圖5-6中雙室平衡容器的汽水連通管之間的跨距L=300mm，汽包水位分別為H1=100mm，H2=150mm，H3=200mm，飽和水密度ρ’=680.075kg/m3，飽和蒸汽密度ρ”=59.086kg/m3，正壓室中水的密度=962.83kg/m3，試求此時平衡容器的輸出差壓為多少?

解按力學原理，當汽包水位在任意值時，平衡容器的輸出差壓為

△p=p+-p-由此可得，在不同水位時平衡容器的輸出差壓分別為

△pl=0.3×(962.83-59.086)×9.81-0.10×(680.075-59.806)×9.81=2678.7(Pa)△p2=0.3×(962.83-59.086)×9.81-0.15×(680.075-59.806)×9.81=1746.9(Pa)△p3=0.3×(962.83-59.086)×9.81-0.20×(680.075-59.806)×9.81=1442.8(Pa)【例5-1】已知圖5-6中雙室平衡容器的汽水連通管之間的【例5-1】

解在不同水位時平衡容器的輸出差壓分別為

H1=100mm，△p1=2678.7(Pa)H2=150mm，△p2=1746.9(Pa)H3=200mm，△p3=1442.8(Pa)水位越高，差壓越小【例5-1】解在不同水位時平衡容器的輸出差壓分別為汽包水位測量儀表選型課件【例5-2】解按力學原理，當汽包水位在任意值時，平衡容器的輸出差壓為

△p=p+-p-由此可得，在不同水位時平衡容器的輸出差壓分別為

△p1=3231.9(Pa)△p2=3121.6(Pa)△p3=3027.2(Pa)△p3=2678.7(Pa)【例5-2】解按力學原理，當汽包水位在任意值時，平衡雙室平衡容器實際使用中存在的問題環(huán)境溫度越低，冷凝水密度越大，差壓越大，指示水位下降，指示帶有負誤差。平衡容器溫度由上往下，不斷降低。負誤差增加量跟平衡容器尺寸、結構型式有關。減小影響——保溫雙室平衡容器實際使用中存在的問題環(huán)境溫度越低，冷凝水密度越大差壓式水位計誤差分析由于汽包工作壓力變化以及環(huán)境溫度變化都將使密度發(fā)生變化，因而產(chǎn)生測量誤差。密度變化是產(chǎn)生水位測量誤差的主要原因。飽和水的狀態(tài)及飽和蒸汽的狀態(tài)只取決于壓力（或溫度），當壓力（或溫度）波動時，汽包內(nèi)飽和水及飽和蒸汽的密度也相應發(fā)生變化。散熱引起的誤差采取對平衡容器及汽水連通管加保溫差壓式水位計誤差分析由于汽包工作壓力變化以及環(huán)境溫度變化都將汽包壓力低于額定值時，差壓式水位計指示偏低；誤差還與水位、平衡容器結構尺寸有關；低水位比高水位誤差大；在機組啟、?；蚧瑝哼\行時不能使用差壓式水位計。汽包壓力低于額定值時，差壓式水位計指示偏低；平衡容器改進為了使正壓管中水位恒定，加大正壓容器的截面積，并在其上安裝凝結水漏盤；用蒸汽對正壓容器加熱，接近飽和溫度；在設計平衡容器時，如果能確定恰當?shù)腖和l值，使汽包壓力從很小值(例如0.5MPa)變至額定工作壓力時，正常水位下平衡容器輸出的差壓不變，那么就可消除差壓式水位計的零位漂移。平衡容器改進為了使正壓管中水位恒定，加大正壓容器的截面積，并平衡容器的改進S>800mm平衡容器的改進S>800mm工作原理

只要在設計平衡密器時，通過確定適當?shù)腖和L值，可使得在汽鼓壓力從很小的值(例如5公斤力／厘米)變到額定工作壓力時，正常水位下平衡容器輸出的差壓△P。不變。從而消除差壓式水位計的零位漂移問題題。工作原理只要在設計平衡密器時，通過確定適當?shù)腖和L汽包水位信號的壓力校正

汽包壓力與密度差近似為線性關系，利用函數(shù)發(fā)生器將其輸出與差壓信號進行校正計算，可消除ρsρw變化對△P的影響，即消除由于汽包壓力偏離額定值帶來的誤差。汽包水位信號的壓力校正汽包壓力與密度差近似為線性關系，利用汽包水位測量儀表選型課件采取的主要措施是對平衡容器及汽水連通管加保溫及通過設計合理的結構尺寸達到對汽包壓力的補償。通過測取汽包壓力，環(huán)境溫度及它們對飽和水密度，飽和蒸汽密度，冷凝水密度影響的計算公式可以做到更理想的補償。

采取的主要措施是對平衡容器及汽水連通管加保溫及通過設計合理的第三節(jié)電接點水位計

電接點水位計在水位測量中廣泛應用，它采用電信號，便于遠傳，而且結垢簡單、遲延小，能夠適應鍋爐變參數(shù)運行，在鍋爐啟停過程中都能準確地顯示汽包水位。輸出信號是不連續(xù)的開關信號，一般只做水位顯示，或在水位越限時進行聲光報警，不宜用作調(diào)節(jié)信號第三節(jié)電接點水位計電接點水位計在水位測量中廣泛優(yōu)點：電信號，便于遠傳指示結構簡單、遲延小、反應靈敏能夠適應鍋爐變參數(shù)運行無機械傳動部件缺點：輸出的信號是不連續(xù)的開關信號電接點失靈故障優(yōu)點：一、工作原理電接點水位計是利用汽包內(nèi)汽、水介質(zhì)的電阻率相差很大的性質(zhì)來測量汽包水位的。純水，電阻率104Ω·m飽和蒸汽，電阻率106Ω·m爐水含鹽量大，電阻率約10Ω·m一、工作原理電接點水位計是利用汽包內(nèi)汽、水介質(zhì)的電阻率相差很汽包水位測量儀表選型課件工作原理

由水位容器、電接點和水位顯示器等組成。電接點安裝在水位容器的金屬壁上，電極芯與金屬壁絕緣，顯示器內(nèi)有氖燈，每一個電接點的中心極芯與一個相應氖燈組成一條并聯(lián)支路。水位容器中，汽水界面以下的電接點被水淹沒，而汽水界面以上的電接點處于飽和蒸汽中。工作原理

由水位容器、電接點和水位顯示器等組成。電接點安裝在飽和水和飽和蒸汽的導電性能有很大差別，當某一電極被淹沒在水下時，因水的導電性能好，電極芯與水位容器壁相連構成回路，使相應的氖燈燃亮，而處于飽和蒸汽中的電接點，由于蒸汽電阻很大，相當于斷路，相應的氖燈不亮。水位越高，被淹沒的電接點多，顯示器上燃亮的氖燈數(shù)量越多，通過觀察顯示器上燃亮氖燈的數(shù)量，即可了解水位的高低飽和水和飽和蒸汽的導電性能有很大差別，當某一電極被淹沒在水下電接點是水位計的關鍵部件，它由電極芯和絕緣材料組成。

要求具有良好的耐腐蝕性能及密封性。目前高壓或超高壓鍋爐上的電接點，常用超純氧化鋁瓷管作絕緣材料。中、低壓鍋爐絕緣材料采用聚四氟已烯。電接點是水位計的關鍵部件，它由電極芯和絕緣材料組成。

要求具電接點水位計的顯示方式很多，常用的有氖燈顯示、雙色顯示和數(shù)字顯示。電接點的通斷信號可以直接由氖燈顯示，采用交流電源供電。電接點水位計的顯示方式很多，常用的有氖燈顯示、雙色顯示和數(shù)字二、水位發(fā)送器1．電接點超純氧化鋁（99.95%氧化鋁）聚四氟乙烯

二、水位發(fā)送器1．電接點2．水位容器0±15±30±50±75±100±150±200±250±3002．水位容器0三、顯示儀表

1．氖燈顯示電路

三、顯示儀表

1．氖燈顯示電路2．雙色顯示儀表2．雙色顯示儀表汽包水位測量儀表選型課件3．數(shù)字水位計3．數(shù)字水位計電接點水位計測量的誤差分析

1．水位測量簡內(nèi)水柱溫度的影響2．汽包工作壓力的影響3．電接點間距的影響掛水：爐水沿著電接點和筒內(nèi)壁濺延，導致某些汽側(cè)接點的“掛水”短路故障。開路：因水質(zhì)結構、化學腐蝕及汽泡堆堵造成某些水側(cè)接點與測量筒體間“開路”故障。電接點水位計測量的誤差分析1．水位測量簡內(nèi)水柱溫度的影響汽包水位測量儀表選型課件汽包水位計的安裝配置要求：汽包鍋爐應至少配置兩只彼此獨立的就地汽包水位計和兩只遠傳汽包水位計。水位計的配置應采用兩種以上工作原理共存的配置方式，以保證在任何運行工況下鍋爐汽包水位的正確監(jiān)視。

汽包水位計的安裝配置要求：取樣管應穿過汽包內(nèi)壁隔層，管口應盡量避開汽包內(nèi)水汽工況不穩(wěn)定區(qū)（如安全閥排汽口、汽包進水口、下降管口、汽水分離器水槽處等），若不能避開時，應在汽包內(nèi)取樣管口加裝穩(wěn)流裝置。

取樣管應穿過汽包內(nèi)壁隔層，管口應盡量避開汽包內(nèi)水汽工況不穩(wěn)定汽包水位計水側(cè)取樣管孔位置應低于鍋爐汽包水位停爐保護動作值，一般應有足夠的裕量。水位計、水位平衡容器或變送器與汽包連接的取樣管，一般應至少有1:100的斜度，汽側(cè)取樣管應向上向汽包方向傾斜，水側(cè)取樣管應向下向汽包方向傾斜。

汽包水位計水側(cè)取樣管孔位置應低于鍋爐汽包水位停爐保護動作值，新安裝的機組必須核實汽包水位取樣孔的位置、結構及水位計平衡容器安裝尺寸，均符合要求。差壓式水位計嚴禁采用將汽水取樣管引到一個連通容器（平衡容器），再在平衡容器中段引出差壓水位計的汽水側(cè)取樣的方法。

新安裝的機組必須核實汽包水位取樣孔的位置、結構及水位計平衡容一、浮力法利用液體浮力原理來測量液位的方法應用廣泛。通常分為兩種類型：通過浮子隨液位升降的位移反映液位變化的，屬于恒浮力式液位儀表；通過液面升降對浮筒所受浮力的改變反映液位的，屬于變浮力式液位儀表。第五節(jié)其他液位測量方法一、浮力法利用液體浮力原理來測量液位的方法應用廣泛。通常分為1、浮子式

在大型儲罐的液位連續(xù)測量中，常采用浮子式液位計。其測量范圍寬，性能穩(wěn)定。浮子始終漂浮在液面上，浮子位置隨液面升降而變化，從而把液位測量轉(zhuǎn)化為浮子位移的測量

1、浮子式浮球水位控制器液位計根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用研制而成。浮球水位控制器液位計根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用研制而成。UQK浮球液位控制器UQK浮球液位控制器當被測液位發(fā)生變化時，浮球隨之升降，從而使端部磁鋼上、下擺動。根據(jù)磁鋼同性相斥原理，使安裝在外殼內(nèi)的磁鋼反向擺動，動觸點在靜觸點1-1與2-2間接通或斷開。當被測液位發(fā)生變化時，浮球隨之升降，從而使端部磁鋼上、下擺動2、浮筒（沉筒）法

對某些設備里的液位進行連續(xù)測量控制時，常應用浮筒式液位計。它是根據(jù)浮筒所受浮力的大小與液位成比例的關系工作的。輸出為標準的電或氣信號。浮筒的長度決定了測量范圍2、浮筒（沉筒）法對某些設備里的液位進行連續(xù)測量控制時，常圖

8－4－5浮筒式液位計原理圖F——彈簧拉力W——重力G——液體浮力H——液位高度H=0時，G=0，F(xiàn)=cx0=W，c——彈簧彈性系數(shù)H≠0時，浮筒上升圖8－4－5浮筒式液位計原理圖F——彈簧拉力W——液位計結構原理液位計根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用研制而成。當被測容器中的液位升降時，液位計主導管中的浮子也隨之升降，浮子內(nèi)的永久磁鋼通過磁耦合傳遞補到現(xiàn)場指示器，驅(qū)動紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180°,當液位上升時,翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅、白界位處為容器內(nèi)介質(zhì)液位的實際高度，從而實現(xiàn)液位的指示。液位計結構原理液位計根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用研制而成。磁翻柱液位計UHZ-517系列磁翻柱液位計最顯著的特點是液體介質(zhì)與指示器完全隔離，所以在任何情況下都非常安全、可靠、耐用，而且各種型號的液位計配上液位報警、控制開關，可實現(xiàn)液位或界位的上、下限越位報警，控制或聯(lián)鎖。磁翻柱液位計UHZ-517系列磁翻柱液位計最顯著的特點是液體二、靜壓法根據(jù)液體靜壓平衡原理工作的。液體具有靜壓現(xiàn)象，其靜壓力的大小是液柱高度與液體重度的乘積。

當液體密度一定時，通過測出容器底部的靜壓力，就可求出容器中液體的高度。

二、靜壓法根據(jù)液體靜壓平衡原理工作的。圖

8－4－8投入式液位計示意圖1－支架；2－壓阻式差壓計；3－背壓管。圖8－4－8投入式液位計示意圖1－支架；差壓式液位計圖

8－4－7用差壓變送器測液位示意圖1．密閉容器（圖8-4-7）

為密閉容器內(nèi)液面上方氣體壓力差壓與液位的關系差壓式液位計圖8－4－7用差壓變送器測液位示意圖1．密三、電容法三、電容法電容式差壓傳感器測液位

圖

8－4－6電容式差壓傳感器1－杯體；2－定極板；3－測量膜片；4－絕緣體；5－硅油；6－隔離膜片。電容式差壓傳感器測液位圖8－4－6電容式差壓傳感器1電容式物位變送器適用于工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中進行測量和控制生產(chǎn)過程，主要用作類導電與非導電介質(zhì)的液體液位或粉粒狀固體料位的遠距離連續(xù)測量和指示。

電容式物位變送器適用于工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中進行測量和控制生產(chǎn)

電容傳感器由絕緣電極和裝有測量介質(zhì)的圓柱形金屬容器組成。當料位上升時，因非導電物料的介電常數(shù)明顯小于空氣的介電常數(shù)，所以電容量隨著物料高度的變化而變化。

電容傳感器由絕緣電極和裝有測量介質(zhì)的圓柱形金屬容器組成。當四、超聲波法超聲波變送器分為一般超聲波變送器（無表頭）和一體化超聲波變送器兩類，一體化超聲波變送器較為常用。

一體化超聲波變更新器由表頭（如LCD顯示器）和探頭兩部分組成，這種直接輸出4～20mA信號的變送器是將小型化的敏感元件（探頭）和電子電路組裝在一起，從而使體積更小、重量更輕、價格更便宜。超聲波變送器可用于液位。物位的測量和開渠、明渠等流量測量，并可用于測量距離。

四、超聲波法超聲波變送器分為一般超聲波變送器（無表頭）和一體圖

8－4－1超聲波物位計的幾種測量原理圖8－4－1超聲波物位計的幾種測量原理一、單探頭1、液介式

圖8-4-1(a)c為超聲波在液體介質(zhì)中的傳播速度。2、氣介式

圖8-4-1(c)c為超聲波在空氣介質(zhì)中的傳播速度。一、單探頭二、雙探頭1、液介式

圖8-4-1(b)c為超聲波在液體介質(zhì)中的傳播速度。2、氣介式

圖8-4-1(d)c為超聲波在空氣介質(zhì)中的傳播速度。二、雙探頭習題習題汽包水位測量及儀表汽包水位測量及儀表水位保護的重要性（汽包鍋爐）

汽包是汽水的分界處。

汽包水位是鍋爐運行是否正常的重要標志之一。準確測量和控制汽包水位在規(guī)定的范圍之內(nèi)是保證鍋爐安全運行的必要條件。水位保護的重要性（汽包鍋爐）汽包是汽水的分界處。水位過高：將破壞汽水分離效果，使飽和蒸汽濕度增大，含鹽量加大，造成過熱器受熱面及汽輪機通流部分結垢；嚴重時會造成過熱器和再熱器超溫爆管，蒸汽帶水及汽輪機水沖擊等破壞事故。

水位過低：鍋爐水循環(huán)將遭破壞，水冷壁安全受到威脅。水位過高：水位過低：以300MW自然循環(huán)汽包鍋爐為例，其鍋筒內(nèi)徑一般為1775mm左右，鍋爐正常運行中要求維持正常水位在±50mm以內(nèi)，當水位超出0±50mm時發(fā)出報警Ι值；當水位超出或達到±150mm發(fā)出報警Ц值。

因此，電站鍋爐水位計應保證鍋爐參數(shù)變化時能夠準確反映水位，并可實現(xiàn)遠距離測量。以300MW自然循環(huán)汽包鍋爐為例，其鍋筒內(nèi)徑一般為1775m測量汽包實際水位，涉及問題較多：汽包水位很不穩(wěn)定，總是上下波動；汽水界面不明顯（水側(cè)含汽泡，汽側(cè)含水滴）；沿汽包橫向及軸向各處水位不一致；鍋爐負荷突然變化會造成虛假水位。測量汽包實際水位，涉及問題較多：加熱器水位水位過高，會降低經(jīng)濟性。當水位不正常升高時，有可能是加熱器管子破裂。而加熱器水位過低，蒸汽將由疏水管流出。本級的高溫高壓疏水將排擠下一級加熱器的部分抽汽，造成整個機組的回熱經(jīng)濟性下降，另高速汽流沖刷疏水管還會加速管道損壞。加熱器水位水位過高，會降低經(jīng)濟性。當水位不正常升高時，有可能除氧器水位水位過高將引起溢流管大量跑水，若溢流不及，會造成除氧頭振動；水位過低，會引起給水泵汽化。鍋爐~汽機發(fā)電機機低加高加凝汽器機除氧器凝泵給泵煤粉空氣除氧器水位水位過高將引起溢流管大量跑水，若溢流不及，會造成除凝汽器水位水位過高時，凝結水將淹沒部分凝汽器銅管，從而造成凝汽器真空值下降。水位過低，會引起凝結水泵入口壓力降低造成泵汽化。凝汽器水位水位過高時，凝結水將淹沒部分凝汽器銅管，從而造成凝汽包水位的測量

汽包水位過高會造成蒸汽帶水，使蒸汽品質(zhì)惡化，輕則使管道和汽輪機結垢加重，降低效率，重則使機組發(fā)生嚴重事故。水位過低會破壞鍋爐水循環(huán)，使水冷壁局部過熱甚至發(fā)生爆管。

汽包水位的測量汽包水位過高會造成蒸汽帶水，使蒸汽品質(zhì)惡化，水位計種類云母水位計雙色水位計差壓式水位計電接點水位計

水位計種類云母水位計補充：液位計的類型直讀式：如玻璃管液位計、玻璃板液位計直讀浮力式：如浮球式液位計直讀靜壓式：如差壓式液位計連續(xù)測量、調(diào)節(jié)電磁式：如電接點液位計導電液體、斷續(xù)信號電容式液位計連續(xù)測量超聲波液位計非接觸式液位測量儀、連續(xù)測量輻射式液位計非接觸式液位測量儀、連續(xù)測量補充：液位計的類型直讀式：如玻璃管液位計、玻璃板液位計第一節(jié)云母水位計和雙色水位計云母水位計是玻璃水位計的一種，屬于直讀式液位計。云母水位計主要用于高壓鍋爐汽包水位測量，對于中壓或低壓鍋爐，連通管可采用平板玻璃制造，稱為玻璃水位計。

第一節(jié)云母水位計和雙色水位計云母水位計是玻璃水位計的一種重量水位概念重量水位：將水位上、下聯(lián)管間的測量段上的汽水混合物密度，折合成汽包工作壓力下飽和水密度時相應的水位，稱為重量水位。重量水位概念1、基本結構水位計的上部與汽包的蒸汽空間相通，水位計的下部與汽包的飽和水相通，構成一個連通器。根據(jù)連通器原理，水位計中的水面高度與汽包水位相同，因此從水位計的水面高度便可看出汽包的水位值。一、云母水位計1、基本結構一、云母水位計2、測量誤差云母水位計處于汽包外，由于散熱，水位計中水的平均溫度低于汽包壓力下的飽和水溫度。存在測量誤差。上部水由于蒸汽不斷凝結，溫度接近飽和溫度，下部水溫度較低。

2、測量誤差云母水位計處于汽包外，由于散熱，水位計中水的平均云母水位計中水的平均密度ρav和汽包中飽和水的密度ρw不同；云母水位計指示值He和汽包重力水位H不同，其差值：

云母水位計中水的平均密度ρav和汽包中飽和水的密度ρw不同；于水由位計向周圍空間散熱，連通器內(nèi)水柱溫度低于汽包內(nèi)的飽和水溫度，其密度大于相同壓力下的飽和水密度ρ’，因此水位計指示的水位值，比汽包內(nèi)實際水位要低水位越高，云母水位計指示值越偏離汽包實際水位。保溫效果對測量產(chǎn)生影響。于水由位計向周圍空間散熱，連通器內(nèi)水柱溫度低于汽包內(nèi)的飽和水3、云母水位計的使用(1)為了保證玻璃管(板)一旦被打碎時，上、下閥內(nèi)的小鋼球能自動密封，要求介質(zhì)壓力不得小2×10^5Pa(2Kgf/cm^2)。(2)液位計投入使用時，先開啟連接液位計上端的閥門，后開啟連接液相的閥門。當設備停止運行時，要先停止液位計的使用。3、云母水位計的使用(1)為了保證玻璃管(板)一旦被打碎時，(3)定期清洗玻璃管(板)內(nèi)外壁污垢，使液位顯示清晰。(4)用根據(jù)被測介質(zhì)的壓力和溫度合理選用液位計，不得把低壓產(chǎn)品用在高壓設備上。

(5)當以液位指示值來計算大容器內(nèi)的介質(zhì)數(shù)量時，應考慮到介質(zhì)溫度，壓力等影響及容器形狀不規(guī)則而引起的誤差。(3)定期清洗玻璃管(板)內(nèi)外壁污垢，使液位顯示清晰。優(yōu)點：直接測量水位，使用方便，在液位測量中得到廣泛應用。

缺點：只能就地監(jiān)視，液位信號不能遠傳和記錄，而且不適用于粘稠及有深色的液位測量。優(yōu)點：直接測量水位，使用方便，在液位測量中得到廣泛應用。二、雙色水位計是在云母水位計的基礎上，利用光學系統(tǒng)改進其顯示方式的一種連通式水位計；水和蒸汽對光的折射率不同，使汽水分界面顯示成紅、綠兩色，即汽柱顯紅色，水柱顯綠色，提高了顯示清晰度。二、雙色水位計是在云母水位計的基礎上，利用光學系統(tǒng)改進其顯示1．雙色水位計工作原理1．雙色水位計工作原理2．工業(yè)電視監(jiān)視汽包水位

雙色水位計可在就地監(jiān)視水位，還可以采用工業(yè)電視系統(tǒng)遠傳至控制室進行水位監(jiān)視。2．工業(yè)電視監(jiān)視汽包水位雙色水位計可在就地監(jiān)視水3、雙色水位計的安裝每個水位測量裝置都應具有獨立的取樣孔水位測量裝置安裝時，均應以汽包同一端的幾何中心線為基準線就地水位表的零水位線應比汽包內(nèi)的零水位線低，降低的值取決于汽包工作壓力

3、雙色水位計的安裝每個水位測量裝置都應具有獨立的取樣孔4、故障分析與處理方法

4、故障分析與處理方法第二節(jié)差壓水位計壓力可用液柱高度來表示；反之，液柱高度(即液位)也可用壓力(或差壓)來表示。

差壓式水位計就是將液位高度變化轉(zhuǎn)換成差壓信號來測量水位的。

第二節(jié)差壓水位計壓力可用液柱高度來表示；反之，液柱高度(即水位信號首先由水位－差壓轉(zhuǎn)換容器轉(zhuǎn)換成差壓信號，差壓計測出差壓值的大小，并指示出水位的高低。差壓式水位計由水位－差壓轉(zhuǎn)換容器（平衡容器）、壓力信號導管及差壓計組成。水位信號首先由水位－差壓轉(zhuǎn)換容器轉(zhuǎn)換成差壓信號，差壓計測出差水位-由差壓轉(zhuǎn)換容器(又稱平衡容器)、壓力信號導管及差壓計三部分組成的

中間件顯示件傳感器水位-由差壓轉(zhuǎn)換容器(又稱平衡容器)、壓力信號導管及差壓計三工作原理由式可以看出，水位越高，差壓越小，兩者之間成反比關系。

如果在正常水位的輸出差壓為△P0，則水位偏離正常水位所輸出差壓可表示為：工作原理由式可以看出，水位越高，差壓越小，兩者之間成反比關系差壓式水位計準確測量汽包水位的關鍵在于水位與差壓之間的準確轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換是通過平衡容器來實現(xiàn)的。正壓負壓差壓式水位計準確測量汽包水位的關鍵在于水位與差壓之間的準確轉(zhuǎn)汽包的上連通管與寬容器相連，引出正壓頭；汽包的下連通管與負壓管相連；由于汽包內(nèi)的飽和蒸汽在寬容器中不斷散熱凝結，寬容器中水面高度是定值。負壓管內(nèi)水位高度隨汽包水位H而變化。雙室平衡容器結構汽包的上連通管與寬容器相連，引出正壓頭；雙室平衡容器結構當平衡容器結構確定后（L為已知常數(shù)），ρ1ρ2ρs確定時，正常水位時的差壓輸出△P0就是常數(shù)，平衡容器的差壓輸出△P是汽包水位變化△H的單值函數(shù)。水位增高，輸出差壓減小。要想保持△P與H成單值線性關系，必須使ρ1ρ2ρs為恒定值。ρ1：正壓容器中水的密度

ρ2：負壓容器中水的密度Ρs：汽包壓力下飽和蒸氣密度當平衡容器結構確定后（L為已知常數(shù)），ρ1ρ2ρ【例5-1】已知圖5-6中雙室平衡容器的汽水連通管之間的跨距L=300mm，汽包水位分別為H1=100mm，H2=150mm，H3=200mm，飽和水密度ρ’=680.075kg/m3，飽和蒸汽密度ρ”=59.086kg/m3，正壓室中水的密度=962.83kg/m3，試求此時平衡容器的輸出差壓為多少?

解按力學原理，當汽包水位在任意值時，平衡容器的輸出差壓為

△p=p+-p-由此可得，在不同水位時平衡容器的輸出差壓分別為

△pl=0.3×(962.83-59.086)×9.81-0.10×(680.075-59.806)×9.81=2678.7(Pa)△p2=0.3×(962.83-59.086)×9.81-0.15×(680.075-59.806)×9.81=1746.9(Pa)△p3=0.3×(962.83-59.086)×9.81-0.20×(680.075-59.806)×9.81=1442.8(Pa)【例5-1】已知圖5-6中雙室平衡容器的汽水連通管之間的【例5-1】

解在不同水位時平衡容器的輸出差壓分別為

H1=100mm，△p1=2678.7(Pa)H2=150mm，△p2=1746.9(Pa)H3=200mm，△p3=1442.8(Pa)水位越高，差壓越小【例5-1】解在不同水位時平衡容器的輸出差壓分別為汽包水位測量儀表選型課件【例5-2】解按力學原理，當汽包水位在任意值時，平衡容器的輸出差壓為

△p=p+-p-由此可得，在不同水位時平衡容器的輸出差壓分別為

△p1=3231.9(Pa)△p2=3121.6(Pa)△p3=3027.2(Pa)△p3=2678.7(Pa)【例5-2】解按力學原理，當汽包水位在任意值時，平衡雙室平衡容器實際使用中存在的問題環(huán)境溫度越低，冷凝水密度越大，差壓越大，指示水位下降，指示帶有負誤差。平衡容器溫度由上往下，不斷降低。負誤差增加量跟平衡容器尺寸、結構型式有關。減小影響——保溫雙室平衡容器實際使用中存在的問題環(huán)境溫度越低，冷凝水密度越大差壓式水位計誤差分析由于汽包工作壓力變化以及環(huán)境溫度變化都將使密度發(fā)生變化，因而產(chǎn)生測量誤差。密度變化是產(chǎn)生水位測量誤差的主要原因。飽和水的狀態(tài)及飽和蒸汽的狀態(tài)只取決于壓力（或溫度），當壓力（或溫度）波動時，汽包內(nèi)飽和水及飽和蒸汽的密度也相應發(fā)生變化。散熱引起的誤差采取對平衡容器及汽水連通管加保溫差壓式水位計誤差分析由于汽包工作壓力變化以及環(huán)境溫度變化都將汽包壓力低于額定值時，差壓式水位計指示偏低；誤差還與水位、平衡容器結構尺寸有關；低水位比高水位誤差大；在機組啟、?；蚧瑝哼\行時不能使用差壓式水位計。汽包壓力低于額定值時，差壓式水位計指示偏低；平衡容器改進為了使正壓管中水位恒定，加大正壓容器的截面積，并在其上安裝凝結水漏盤；用蒸汽對正壓容器加熱，接近飽和溫度；在設計平衡容器時，如果能確定恰當?shù)腖和l值，使汽包壓力從很小值(例如0.5MPa)變至額定工作壓力時，正常水位下平衡容器輸出的差壓不變，那么就可消除差壓式水位計的零位漂移。平衡容器改進為了使正壓管中水位恒定，加大正壓容器的截面積，并平衡容器的改進S>800mm平衡容器的改進S>800mm工作原理

只要在設計平衡密器時，通過確定適當?shù)腖和L值，可使得在汽鼓壓力從很小的值(例如5公斤力／厘米)變到額定工作壓力時，正常水位下平衡容器輸出的差壓△P。不變。從而消除差壓式水位計的零位漂移問題題。工作原理只要在設計平衡密器時，通過確定適當?shù)腖和L汽包水位信號的壓力校正

汽包壓力與密度差近似為線性關系，利用函數(shù)發(fā)生器將其輸出與差壓信號進行校正計算，可消除ρsρw變化對△P的影響，即消除由于汽包壓力偏離額定值帶來的誤差。汽包水位信號的壓力校正汽包壓力與密度差近似為線性關系，利用汽包水位測量儀表選型課件采取的主要措施是對平衡容器及汽水連通管加保溫及通過設計合理的結構尺寸達到對汽包壓力的補償。通過測取汽包壓力，環(huán)境溫度及它們對飽和水密度，飽和蒸汽密度，冷凝水密度影響的計算公式可以做到更理想的補償。

采取的主要措施是對平衡容器及汽水連通管加保溫及通過設計合理的第三節(jié)電接點水位計

電接點水位計在水位測量中廣泛應用，它采用電信號，便于遠傳，而且結垢簡單、遲延小，能夠適應鍋爐變參數(shù)運行，在鍋爐啟停過程中都能準確地顯示汽包水位。輸出信號是不連續(xù)的開關信號，一般只做水位顯示，或在水位越限時進行聲光報警，不宜用作調(diào)節(jié)信號第三節(jié)電接點水位計電接點水位計在水位測量中廣泛優(yōu)點：電信號，便于遠傳指示結構簡單、遲延小、反應靈敏能夠適應鍋爐變參數(shù)運行無機械傳動部件缺點：輸出的信號是不連續(xù)的開關信號電接點失靈故障優(yōu)點：一、工作原理電接點水位計是利用汽包內(nèi)汽、水介質(zhì)的電阻率相差很大的性質(zhì)來測量汽包水位的。純水，電阻率104Ω·m飽和蒸汽，電阻率106Ω·m爐水含鹽量大，電阻率約10Ω·m一、工作原理電接點水位計是利用汽包內(nèi)汽、水介質(zhì)的電阻率相差很汽包水位測量儀表選型課件工作原理

由水位容器、電接點和水位顯示器等組成。電接點安裝在水位容器的金屬壁上，電極芯與金屬壁絕緣，顯示器內(nèi)有氖燈，每一個電接點的中心極芯與一個相應氖燈組成一條并聯(lián)支路。水位容器中，汽水界面以下的電接點被水淹沒，而汽水界面以上的電接點處于飽和蒸汽中。工作原理

由水位容器、電接點和水位顯示器等組成。電接點安裝在飽和水和飽和蒸汽的導電性能有很大差別，當某一電極被淹沒在水下時，因水的導電性能好，電極芯與水位容器壁相連構成回路，使相應的氖燈燃亮，而處于飽和蒸汽中的電接點，由于蒸汽電阻很大，相當于斷路，相應的氖燈不亮。水位越高，被淹沒的電接點多，顯示器上燃亮的氖燈數(shù)量越多，通過觀察顯示器上燃亮氖燈的數(shù)量，即可了解水位的高低飽和水和飽和蒸汽的導電性能有很大差別，當某一電極被淹沒在水下電接點是水位計的關鍵部件，它由電極芯和絕緣材料組成。

要求具有良好的耐腐蝕性能及密封性。目前高壓或超高壓鍋爐上的電接點，常用超純氧化鋁瓷管作絕緣材料。中、低壓鍋爐絕緣材料采用聚四氟已烯。電接點是水位計的關鍵部件，它由電極芯和絕緣材料組成。

要求具電接點水位計的顯示方式很多，常用的有氖燈顯示、雙色顯示和數(shù)字顯示。電接點的通斷信號可以直接由氖燈顯示，采用交流電源供電。電接點水位計的顯示方式很多，常用的有氖燈顯示、雙色顯示和數(shù)字二、水位發(fā)送器1．電接點超純氧化鋁（99.95%氧化鋁）聚四氟乙烯

二、水位發(fā)送器1．電接點2．水位容器0±15±30±50±75±100±150±200±250±3002．水位容器0三、顯示儀表

1．氖燈顯示電路

三、顯示儀表

1．氖燈顯示電路2．雙色顯示儀表2．雙色顯示儀表汽包水位測量儀表選型課件3．數(shù)字水位計3．數(shù)字水位計電接點水位計測量的誤差分析

1．水位測量簡內(nèi)水柱溫度的影響2．汽包工作壓力的影響3．電接點間距的影響掛水：爐水沿著電接點和筒內(nèi)壁濺延，導致某些汽側(cè)接點的“掛水”短路故障。開路：因水質(zhì)結構、化學腐蝕及汽泡堆堵造成某些水側(cè)接點與測量筒體間“開路”故障。電接點水位計測量的誤差分析1．水位測量簡內(nèi)水柱溫度的影響汽包水位測量儀表選型課件汽包水位計的安裝配置要求：汽包鍋爐應至少配置兩只彼此獨立的就地汽包水位計和兩只遠傳汽包水位計。水位計的配置應采用兩種以上工作原理共存的配置方式，以保證在任何運行工況下鍋爐汽包水位的正確監(jiān)視。

汽包水位計的安裝配置要求：取樣管應穿過汽包內(nèi)壁隔層，管口應盡量避開汽包內(nèi)水汽工況不穩(wěn)定區(qū)（如安全閥排汽口、汽包進水口、下降管口、汽水分離器水槽處等），若不能避開時，應在汽包內(nèi)取樣管口加裝穩(wěn)流裝置。

取樣管應穿過汽包內(nèi)壁隔層，管口應盡量避開汽包內(nèi)水汽工況不穩(wěn)定汽包水位計水側(cè)取樣管孔位置應低于鍋爐汽包水位停爐保護動作值，一般應有足夠的裕量。水位計、水位平衡容器或變送器與汽包連接的取樣管，一般應至少有1:100的斜度，汽側(cè)取樣管應向上向汽包方向傾斜，水側(cè)取樣管應向下向汽包方向傾斜。

汽包水位計水側(cè)取樣管孔位置應低于鍋爐汽包水位停爐保護動作值，新安裝的機組必須核實汽包水位取樣孔的位置、結構及水位計平衡容器安裝尺寸，均符合要求。差壓式水位計嚴禁采用將汽水取樣管引到一個連通容器（平衡容器），再在平衡容器中段引出差壓水位計的汽水側(cè)取樣的方法。

新安裝的機組必須核實汽包水位取樣孔的位置、結構及水位計平衡容一、浮力法利用液體浮力原理來測量液位的方法應用廣泛。通常分為兩種類型：通過浮子隨液位升降的位移反映液位變化的，屬于恒浮力式液位儀表；通過液面升降對浮筒所受浮力的改變反映液位的，屬于變浮力式液位儀表。第五節(jié)其他液位測量方法一、浮力法利用液體浮力原理來測量液位的方法應用廣泛。通常分為1、浮子式

在大型儲罐的液位連續(xù)測量中，常采用浮子式液位計。其測量范圍寬，性能穩(wěn)定。浮子始終漂浮在液面上，浮子位置隨液面升降而變化，從而把液位測量轉(zhuǎn)化為浮子位移的測量