工業(yè)鍋爐水位控制系統(tǒng)構(gòu)成資料講解

1、物位測(cè)量的基本概念和分類物位測(cè)量的范圍：是液位、料位、界位的總稱。物位測(cè)量傳感器的分類：連續(xù)式物位傳感器、開(kāi)關(guān)式物位傳感器（也叫物位開(kāi)關(guān)）。一、工業(yè)鍋爐水位控制系統(tǒng)構(gòu)成容器（開(kāi)口或密封）中液體介質(zhì)液面的高低——液位；兩種液體介質(zhì)的分界面的高低——界位；固體塊、散粒狀物質(zhì)的堆積高度——料位；電容式限位開(kāi)關(guān)在物位測(cè)量控制中的使用演示基于力學(xué)原理靜壓式（液位）連通器式差壓式壓力式浮力（液位）重錘式（粉末）基于相對(duì)變化原理聲學(xué)式超聲波物位計(jì)微波式激光式基于某強(qiáng)度性物理量隨物位升高而增加的原理核輻射式電氣式電阻式電感式電容式物位測(cè)量的主要方法和分類～圖1火電廠生產(chǎn)流程汽包水位測(cè)量的重要性空氣給水泵去煙囪凝汽器空預(yù)器空氣空氣燃料汽包省煤器再熱器過(guò)熱器水冷壁汽輪機(jī)鍋爐灰斗發(fā)電機(jī)鍋爐水循環(huán)效果變差水冷壁超溫被燒壞爆管水位過(guò)低汽包水位測(cè)量的背景知識(shí)

電廠的水位測(cè)量：汽包、除氧器、凝汽器、高低壓加熱器等。為什么火電廠中汽包水位的測(cè)量難度最大？

汽包中匯集了具有高溫、高壓的沸騰水和飽和蒸汽，汽包內(nèi)壁也布置了不對(duì)稱的上升管和下降管，在機(jī)組參數(shù)(負(fù)荷、汽壓、汽溫)的不斷變化中，汽包內(nèi)的汽和水的兩相物質(zhì)很難有個(gè)穩(wěn)定的界面。2、電廠的水位測(cè)量汽包水位的名稱有三種：實(shí)際水位：汽包內(nèi)每根垂線上取出汽水混合物濕度變化率最大的這個(gè)點(diǎn)，然后由無(wú)數(shù)個(gè)這樣的點(diǎn)所連成的液面。

實(shí)際應(yīng)用中，目前尚未能測(cè)出這種實(shí)際水位。重量水位實(shí)際上是將水位上、下聯(lián)管間的測(cè)量段的汽水混合物密度，折合成汽包工作壓力下飽和水密度時(shí)相應(yīng)的水位，稱為“重量水位”。

之所以稱為“重量水位”，是因?yàn)榇藭r(shí)此境的水位最理想地表征鍋爐運(yùn)行中所包含的蓄水量（重量）水位。也表征著鍋爐蒸汽負(fù)荷量（輸出）與給水流量（輸入）的平衡程度。指示水位：無(wú)論哪種水位計(jì)所測(cè)出的汽包水位值都稱為指示水位。設(shè)計(jì)和制造出某種水位計(jì)，能使指示水位值等于重量水位值，方可確保鍋爐說(shuō)為的正常運(yùn)行。二、連通器式水位測(cè)量?jī)x表連通式水位測(cè)量?jī)x表

玻璃管式

云母片式

雙色式

電接點(diǎn)式

連通式水位測(cè)量?jī)x表的種類1、玻璃管式玻璃管式水位計(jì)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)？能用于汽包水位就地指示嗎？常壓鍋爐玻璃管水位計(jì)原理：處于連通，狀態(tài)參數(shù)相同的，且在同一水平面上的壓強(qiáng)相等。該面上壓強(qiáng)=ρ2h2g+p0該面上壓強(qiáng)=ρ1h1g+p0鍋爐內(nèi)大氣壓和玻璃管內(nèi)大氣壓相同，只要兩者密度相同（溫度相同），h1=h22、云母水位計(jì)云母水位計(jì)是連通式水位計(jì)中使用最早、結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、運(yùn)行最可靠的水位顯示裝置。它只能用連通管在汽包附近適當(dāng)位置就地安裝，屬于就地式儀表。在過(guò)去儀表不發(fā)達(dá)的年代，主要靠這種儀表監(jiān)視汽包水位?，F(xiàn)在，隨著儀表的發(fā)展和更新，通過(guò)攝像機(jī)將云母水位直接傳遞到控制室，作為水位的參考信號(hào)供運(yùn)行人員分析使用。H是汽包實(shí)際的重量水位H

是云母水位計(jì)的指示值

a是云母水位計(jì)的水平均密度

w是飽和水密度

s是飽和蒸汽密度一般情況下，有

a>w>s故有H

<H列寫(xiě)云母水位計(jì)實(shí)際水位和示值水位關(guān)系式？H

s

a

s

w改進(jìn)了云母水位計(jì)的結(jié)構(gòu)，輔以光學(xué)系統(tǒng)，利用光從空氣進(jìn)入蒸汽或水產(chǎn)生不同的折射，使汽水分界面顯示成紅、綠兩色的分界面，顯示清晰，并有利于電視遠(yuǎn)傳雙色水位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：顯示清晰、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、水位圖像還可用視頻信號(hào)遠(yuǎn)傳到控制室，因此應(yīng)用越來(lái)越廣泛。3、雙色水位計(jì)雙色水位計(jì)顯示效果：汽紅水綠，即蒸汽在縫隙處顯示紅色，飽和水在縫隙處顯示綠色。二、電接點(diǎn)水位計(jì)電接點(diǎn)水位計(jì)主要用于各種汽包水位的監(jiān)控及高、低壓加熱器、除氧器、蒸發(fā)器、直流鍋爐啟動(dòng)分離器、水筒等的水位測(cè)量。1.測(cè)量原理電接點(diǎn)水位計(jì)的水位檢測(cè)是利用水和蒸汽的電阻率明顯不同的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)水位和電信號(hào)之間轉(zhuǎn)換。實(shí)驗(yàn)證明，在360°C以下的純水，其電阻率小于104Ω·m，而蒸汽的電阻率大于106Ω·m（數(shù)據(jù)說(shuō)明同樣體積水的電阻僅為同樣體積蒸汽電阻的1%左右）。電接點(diǎn)水位計(jì)是將汽包內(nèi)水位轉(zhuǎn)換成相應(yīng)電接點(diǎn)的通斷狀態(tài)，然后通過(guò)電信號(hào)遠(yuǎn)傳來(lái)指示水位的。電接點(diǎn)水位計(jì)由水位傳感器和顯示儀表兩部分組成。電接點(diǎn)水位計(jì)由測(cè)量桶、若干電接點(diǎn)、信號(hào)電纜、電源及顯示器等組成。4、電接點(diǎn)水位計(jì)利用與受壓容器相連通的測(cè)量筒上的電接點(diǎn)浸沒(méi)在水中與裸露在蒸汽中的電導(dǎo)率的差異，通過(guò)顯示指示燈來(lái)顯示液位的。為了避免極化現(xiàn)象，采用交流供電。采用交流電源可能帶來(lái)的問(wèn)題？電接點(diǎn)水位計(jì)的輸出信號(hào)變化帶有階躍性，接點(diǎn)之間的水位變化不能反映，有死區(qū)，三、差壓式水位計(jì)

1、壓力式水位計(jì)直接在底部容器安裝一塊壓力表，利用底部壓力與液位的關(guān)系來(lái)測(cè)量液位。問(wèn)題：這種壓力式水位計(jì)能直接測(cè)量汽包水位嗎？由水位平衡容器（水位檢測(cè)元件）、差壓變送器和顯示或控制儀表三部分組成。平衡容器的作用：將水位變換成壓差。

2、差壓式水位計(jì)的結(jié)構(gòu)水位差壓平衡容器(a)為單室平衡容器，(b)為雙室平衡容器，(c)為結(jié)構(gòu)補(bǔ)償式雙室平衡容器。

3、單室平衡容器任務(wù)：推導(dǎo)水位壓差關(guān)系式。問(wèn)題：壓差和水位關(guān)系成正比還是反比？壓差變化是否代表水位變化？H

p線性，負(fù)斜率誤差原因:平衡容器水柱溫度和汽包壓力的變化。由上式容易看出：輸出的差壓信號(hào)受汽包壓力和平衡容器側(cè)水柱溫度的影響。

4、雙室平衡容器任務(wù)：推導(dǎo)水位壓差關(guān)系式。問(wèn)題：壓差和水位關(guān)系成正比還是反比？壓差變化是否代表水位變化？當(dāng)汽包水位偏離正常水位變化

H時(shí)，平衡容器的差壓輸出p為：當(dāng)汽包水位在正常水位H0（即零水位）時(shí)，平衡容器的差壓輸出p0為：H

p線性，負(fù)斜率誤差原因：環(huán)境溫度越低，冷凝水密度

1增大，

則p

H

讀數(shù)比真實(shí)值小，指示帶有負(fù)誤差。解決方法：改進(jìn)平衡容器結(jié)構(gòu)飽和水密度和飽和蒸汽密度受汽包壓力變化很大1）溫度影響2）汽包壓力變化的影響造成差壓計(jì)指示水位偏低，低水位比高水位誤差大解決方法：進(jìn)一步改進(jìn)平衡容器結(jié)構(gòu)，或采用汽包壓力補(bǔ)償措施。H

p線性，負(fù)斜率

5、智能水位計(jì)雙室平衡容器智能水位運(yùn)算原理圖

水位測(cè)量方程肯定是正確的，只是由于使用上出現(xiàn)問(wèn)題（只能輸入一個(gè)參數(shù)），如果所有參數(shù)都能輸入，這和一般的接方程一樣，結(jié)果肯定是沒(méi)有誤差的。但在計(jì)算機(jī)儀表產(chǎn)生前，輸入多個(gè)參數(shù)是不可能的。而且有些參數(shù)是不能直接輸入的，例如蒸汽密度等，只能靠壓力來(lái)查表。但現(xiàn)在計(jì)算機(jī)儀表都可以作到。鍋爐汽包水位對(duì)于鍋爐的安全運(yùn)行極為重要。云母水位計(jì)指示直觀，但監(jiān)視不便差壓式水位計(jì)遠(yuǎn)距離監(jiān)視，但示值