汽包水位測量和儀表原理、使用與維護(hù).ppt

1、液位校準(zhǔn)和校準(zhǔn)器，滾筒水位校準(zhǔn)和校準(zhǔn)原理，吉林鐵元素鋼和信息自動(dòng)化處理校準(zhǔn)技術(shù)室2009年3月25日，目錄，前浮動(dòng)液位控制小滾珠磁反柱水平校準(zhǔn)云母水平校準(zhǔn)玻璃水平校準(zhǔn)電接點(diǎn)水平校準(zhǔn)差壓式水平校準(zhǔn)雙室平衡容器滾筒水位校準(zhǔn)，熱學(xué)法醫(yī)學(xué)超聲微波法磁電法光學(xué)法等水平測量液位的修正器叫水平修正，測量水平的修正器叫水平修正。 另一方面，測量兩種密度不同、互不相同的溶液體介質(zhì)界面的修正器稱為界面修正。 三種這些個(gè)訂正器統(tǒng)稱為物位訂正器。 一、浮動(dòng)球液位控制支重輪、UQK-RE液位浮動(dòng)開關(guān)由3家意大利MAC公司的零配件組裝。 利用重力和浮力的原理進(jìn)行了修訂。 主要包括浮子和微動(dòng)開關(guān)，液位變化時(shí)浮子內(nèi)的開關(guān)on

2、、off。 UQK浮球液位控制器由測量和輸出兩部分組成，液位變化時(shí)浮球上下移動(dòng)，使吸鐵石鋼搖擺。 根據(jù)磁同性排斥的原理，接點(diǎn)接通或斷開，二、磁反轉(zhuǎn)列水平修正、UHZ-517系列磁反轉(zhuǎn)列水平修正的最顯著特點(diǎn)是液體介質(zhì)和指示器完全隔離定，在任何情況下都非常安全、可靠、耐久，并且各種類型帶有控制開關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)液位或界位之上的天花板安裝式磁翻轉(zhuǎn)柱水平修正、水平修正是基于浮力原理和耦合作用而研發(fā)的。 液位上升時(shí)，反轉(zhuǎn)柱從白色變?yōu)榧t色，紅色、白色邊界位置變?yōu)槿萜鲀?nèi)介質(zhì)液位的實(shí)際高度，實(shí)現(xiàn)液位的指示。 結(jié)構(gòu)原理是根據(jù)浮力原理和耦合作用的化學(xué)基而開發(fā)的。 當(dāng)被測容器中的液位下降時(shí)，液位修正主導(dǎo)管中的浮子也升降

3、，浮子內(nèi)的永久吸鐵石鋼通過磁耦合補(bǔ)充到現(xiàn)場顯示器，驅(qū)動(dòng)紅、白翻轉(zhuǎn)柱180，液位上升時(shí)，翻轉(zhuǎn)柱從白變?yōu)榧t、紅、白邊界位置變?yōu)槿萜鲀?nèi)介質(zhì)液位的實(shí)際高度，實(shí)現(xiàn)液位的指示。磁液位控制支重輪、UQK磁液位控制支重輪根據(jù)液位的變化，使浮子上升或下降，使檢測管內(nèi)的單簧管開關(guān)工作，發(fā)出觸點(diǎn)信號。 結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便。 應(yīng)用廣泛，價(jià)格便宜。 三、云母水位修正、云母水位修正是玻璃水位修正的一種，實(shí)際上是連通管。 鍋爐的應(yīng)用方面：對于低壓鍋爐，可將玻璃作為水位修正的觀察窗，對于高壓鍋爐，爐水對玻璃有很強(qiáng)的腐食性，使玻璃的透明度變差，不利于水位的監(jiān)視，因此常見的優(yōu)質(zhì)云母片作為觀察窗，稱為云母水位修正。 直讀式水平

4、修正。 最大優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單直接反映滾筒水位，直觀方便可靠，價(jià)格低廉，可自制，廣泛應(yīng)用于液位電平測量。 缺點(diǎn)：是玻璃的強(qiáng)度低，液位指示信號不清楚，僅僅當(dāng)場監(jiān)視不能傳到遠(yuǎn)處進(jìn)行記錄，粘稠、不適合濃液位測定。 云母水位修正的工作原理云母水位修正的使用，1 .工作原理，玻璃水平修正的上端通過閥門與被測容器中的氣相連接，下端通過閥門與被測容器中的液相連接。 根據(jù)歧管液柱的靜壓平衡的原理，如果被測定容器內(nèi)和玻璃管內(nèi)的液體的溫度相同，則兩側(cè)的液柱的高度必然相等。 若兩側(cè)介質(zhì)溫度不同，則如下式那樣，在校正： H=h(p/p )式中，h容器內(nèi)液位高度h水平校正讀取p水平校正時(shí)的介質(zhì)溫度t下的密度p容器中的介質(zhì)溫

5、度t下的密度，2 .云母水平校正的使用是在玻璃管(大板塊)暫時(shí)破裂時(shí)投入水平修正時(shí)，先打開連接水平修正上端的閥門，然后打開連接液相的閥門，設(shè)備停止使用水平修正，定期清洗玻璃管(大板塊)內(nèi)外壁的污垢，使液位明確。 根據(jù)被測介質(zhì)的壓力和溫度合理選擇水平修正，低壓產(chǎn)品不可用于高壓設(shè)備，4 .玻璃水平修正，玻璃水平修正是根據(jù)歧管原理化學(xué)基制作的直讀式水平修正，有玻璃管和玻璃板兩種。 玻璃板式水平修正可直接觀察罐內(nèi)液面的高度。 特制耐壓厚的玻璃板嵌入按壓蓋和承臺之間，上下用閥門與容器連通，水平修正所指示的液面高度是容器內(nèi)液面的高度的優(yōu)點(diǎn)：可以直接觀察容器內(nèi)的液面高度，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。 缺點(diǎn)：玻璃易碎

6、，不能自動(dòng)記錄、讀取，讀取值可能有假像。 因此，這種水平修訂不能用于坦克車。 雙色水位修正的原理：紅色光和綠色光在水和蒸汽中的折光率差。 圖4-1顯示雙色水位修正的雙色顯示原理。圖4-1、實(shí)例：鍋爐汽包水位檢測鍋爐汽包水位測定對鍋爐的安全運(yùn)行極為重要，水位過高、過低會導(dǎo)致蒸汽質(zhì)量變差、水循環(huán)惡化或引起嚴(yán)重事故。 特別是在機(jī)爐的啟停過程中，爐內(nèi)殘奧儀表的變化大，水位變動(dòng)也大，水位的及時(shí)監(jiān)視變得更重要。 在此所說的滾筒水位是指，將實(shí)際水位上、下連管的測定得到的微咸水混合物的密度，在滾筒的工作壓力下使飽和水的密度折疊時(shí)的相應(yīng)水位，稱為“重量水位”。 目前主要采用連通管式云母(玻璃)水位修正或雙色水位

7、修正來測量鍋爐滾筒的水位。 5 .電氣觸點(diǎn)水平修正、電極式水平修正是簡易的液位量測儀器。 可以自行制作，也可以選擇多種定型產(chǎn)品，與變送器和控制線路組合使用。 可以測量密閉容器的導(dǎo)電液體的液面水平。 優(yōu)點(diǎn)：指示值受滾筒壓力變化的影響小，液位信號可以簡單地傳遞到遠(yuǎn)處。 缺點(diǎn)：指示不連續(xù)。 1 .電接點(diǎn)水位修正利用滾筒內(nèi)的蒸汽、水介質(zhì)的電阻率大不相同的性質(zhì)測定滾筒水位。 在被測液位的金屬容器上，根據(jù)要求的測量范圍安裝一組電極。 電極用絕緣材料(常用聚四拉夫領(lǐng)氟乙烯)與容器絕緣，引線與燈泡連接，安全電壓(36V或24V )連接，電源的另一端與容器連接。 2、電極式水位修正、電極式水位修正的檢測部分由密

8、封連通管和電極構(gòu)成。 它可以根據(jù)要求的測量范圍，在連通管上安裝多個(gè)電極，電極用氧化鋁與配管絕緣，用電纜引出，連通管作為一個(gè)公共電極，也可以與電纜連接。 這樣實(shí)現(xiàn)連續(xù)測定的方法由多個(gè)斷續(xù)點(diǎn)測定組成，在測定點(diǎn)的數(shù)量多的情況或無限增加的情況下是連續(xù)測定。 當(dāng)水位到達(dá)某個(gè)電極時(shí)，將其與外殼的投入(外殼為一極)短路，電流流過該電路。 經(jīng)由電纜4與顯示器3連接，在顯示器上有與電極對應(yīng)的一列霓虹燈，各燈之間的光相互隔開，根據(jù)燈前有色玻璃體淹沒多少電極，點(diǎn)亮多少霓虹燈，能夠非常形象地反映液位的高低。 構(gòu)造原理：在與滾筒形成連通管的水位測定筒的圓周上，以120的夾角分為3列，筒壁和絕緣電極沿高度交替排列，筒壁作

9、為公共電極。 水位到達(dá)某個(gè)電極后，打開其與公共電極之間形成的電子測量控制點(diǎn)，在遠(yuǎn)處顯示水位、顯示警報(bào)、向調(diào)整系統(tǒng)供給水位信號。 結(jié)構(gòu)圖例如是5-1。為了保證電極在高溫、高壓和強(qiáng)腐食性的爐水中長期工作，電極和絕緣材料要求有良好的耐腐蝕性能，電極和絕緣材料之間要求有良好的密封性。 電極的壽命也與爐水的水質(zhì)有關(guān)。 邏輯判決電路用于判定其中一個(gè)電接點(diǎn)是在高水面上最近接通的電接點(diǎn)。 邏輯條件判斷為該點(diǎn)接通，該點(diǎn)上的鄰接點(diǎn)不接通，該點(diǎn)下的鄰接點(diǎn)接通。 6-1，5-1，6 .差壓式水平修正，原理：壓力可以用液柱高度表示，相反，液柱的高度(即液位)也可以用壓力(或差壓)表示。 將油壓的高度變化轉(zhuǎn)換為差壓變化來

10、測量水位的靜壓水平修正是基于該原理的液位量測儀器。 在鍋爐的應(yīng)用中，差壓式水位修正正確測量汽包水位的關(guān)鍵是水位與差壓之間的正確轉(zhuǎn)換，這一轉(zhuǎn)換由平衡容器實(shí)現(xiàn)，常用的雙室平衡容器結(jié)構(gòu)圖如圖6-1所示。6-1、根據(jù)流體靜力學(xué)原理，在具有以下關(guān)系的：即： P=PB - PA=gh式中，PB容器底部的壓力、Pa PA容器上部氣相壓力、Pa被測定介質(zhì)密度、Kg/m3 G重力加速度、m 根據(jù)負(fù)荷、燃燒狀況及供水產(chǎn)水量的變化，滾筒水位經(jīng)常變化。 水位過高或急劇變動(dòng)會引起蒸汽品質(zhì)的惡化和附著水，在受熱面上結(jié)成鹽，嚴(yán)重的情況下會引起蒸汽輪機(jī)水的沖擊振動(dòng)，已知會導(dǎo)致葉片破損的水位過低會引起排煙不良，在爐內(nèi)加入藥進(jìn)入

11、蒸汽，進(jìn)而引起下降管帶蒸汽，影響爐水循環(huán)狀況有時(shí)會因滾筒水位的測定和控制問題而發(fā)生上述惡性事故，嚴(yán)重影響設(shè)備的安全運(yùn)行。 在鍋爐運(yùn)行中，我們通過水位測量系統(tǒng)監(jiān)測和控制滾筒的水位。 當(dāng)滾筒水位超過正常運(yùn)行范圍時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號，保護(hù)系統(tǒng)立即采取必要的保護(hù)措施確保鍋爐和蒸汽輪機(jī)的安全。 因此，汽包水位測量系統(tǒng)是鍋爐安全運(yùn)行的極其重要的系統(tǒng)。 鍋爐汽包水位測量的基本要求，根據(jù)鍋爐汽包水位測量的重要性及測量技術(shù)特點(diǎn)，鍋爐汽包水位測量系統(tǒng)至少應(yīng)滿足以下基本要求：精準(zhǔn)性眾所周知，鍋爐汽包水位在主蒸汽壓力、溫度殘奧儀上需要精確控制在通常的條件下保持這樣的精度并不難。 但是，由于汽包水位的測量對象非常復(fù)

12、雜，根據(jù)汽包水位測量所采用的連通管式或差壓式的測量原理，汽包壓力和測量標(biāo)準(zhǔn)條件發(fā)生變化時(shí)，會產(chǎn)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過上述要求的非常大的誤差。 因此，保證有日子、滾筒水位測量的精準(zhǔn)性一直是我們面前的難點(diǎn)和重要問題。 可靠的汽包水位測量系統(tǒng)從采樣到信號轉(zhuǎn)換控制和保護(hù)電路，以及供電電路都必須一盞茶可靠。 此外，除了提高裝置自身的可靠性外，還應(yīng)提高系統(tǒng)的可靠性，對油桶水位的測量、控制和保護(hù)系統(tǒng)的配置應(yīng)采取嚴(yán)格的冗馀要求，應(yīng)采用兩個(gè)以上工作原理并存的配置原則。 鍋爐汽包水位控制與保護(hù)用水位測量信號必須采用三重冗馀佗等。 維護(hù)性好的鍋爐汽包水位測量系統(tǒng)維護(hù)簡單，維護(hù)工作量盡可能少，并且易于進(jìn)行上線了實(shí)際水位信號保護(hù)聯(lián)

13、動(dòng)試驗(yàn)等。 鍋爐汽包水位測量的對象特性、現(xiàn)代大型鍋爐汽包內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概要如下圖所示。 滾筒的長度在20m左右，滾筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。鍋爐水冷壁的上升管在收集到連接箱后，通過較少的管路在滾筒的長度方向上均勻分布，與滾筒連接，下降管直接在滾筒的長度方向上均勻分布，與滾筒連接，兩側(cè)的端不與上升管和下降管連接。 滾筒中內(nèi)置有旋風(fēng)分離器，來自上升管的微咸水混合物被輸送到旋風(fēng)分離器中，分離出的蒸汽通過滾筒頂部的蒸汽導(dǎo)管被引出到過熱器中，佟下的水落入滾筒內(nèi)，通過與滾筒底部連接的下降管返回到下降管連箱，返回到水冷壁受熱面。 鍋爐連續(xù)排煙的連通管和藥注管的連通管配置在遠(yuǎn)離滾筒的正常水位線下方的表兄弟處。 鍋爐鼓

14、內(nèi)部構(gòu)造a圖、鍋爐鼓內(nèi)部構(gòu)造b圖、鼓水位對象特性從靜態(tài)且動(dòng)態(tài)的分析來看也非常復(fù)雜，對鼓進(jìn)行出出進(jìn)進(jìn)微咸水的不平衡， 滾筒內(nèi)壓力的變化及燃燒狀況的變化對滾筒水位的變化產(chǎn)生影響，在鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也很難判別滾筒水位修正的異常的真正原因，例如，在幾個(gè)滾筒水位修正的顯示值存在較大偏差的情況下，是測定系統(tǒng)的問題嗎， 無論是鍋爐運(yùn)行方式的問題還是測量系統(tǒng)的問題，無論是測量裝置本身的問題，還是設(shè)置的問題，還是運(yùn)行方式的問題，都需要駕駛員重新調(diào)整運(yùn)行方式。 因此，深入了解鍋爐汽包水位測量對象的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性是我們研究汽包水位測量系統(tǒng)，防止汽包裝滿、水資源短缺事故的第一項(xiàng)重要任務(wù)。 2 .測量對象的靜態(tài)特性，鍋爐在穩(wěn)

15、態(tài)負(fù)荷下(即靜態(tài)時(shí))，滾筒的實(shí)際蒸汽，水界面有時(shí)是“陰天”，界面介質(zhì)的密度在飽和蒸汽和水之間滾筒的水位也不是平穩(wěn)的水平，而是急劇變動(dòng)，更值得注意的是，滾筒的水位沿其長度方向其原因是，滾筒安裝條件的影響應(yīng)鍋爐廠家的要求，亞臨界鍋爐在安裝滾筒時(shí)的水平度為5mm，即滾筒兩側(cè)中心線的高度差為5mm。 在運(yùn)轉(zhuǎn)鍋爐后，隨著時(shí)間的經(jīng)過，受到鍋爐支架的不平衡下沉等各種因素的影響，滾筒的水平度變差，即滾筒兩側(cè)的中心線的高度差變大，一部分鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)后，水平度達(dá)到1520mm，滾筒的水平度達(dá)到1520mm 因此，滾筒兩側(cè)的水位修正的安裝必須以滾筒兩側(cè)的中心線為基準(zhǔn)來決定值。 這樣，可以真實(shí)地反映滾筒內(nèi)相對于滾筒中心線

16、的水位。 因此，兩側(cè)的水位修正存在偏差，該偏差客觀存在，如果正常，在下降管的影響鍋爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，滾筒內(nèi)的水以高速度連續(xù)進(jìn)入下降管，對于亞臨界鍋爐來說，下降管內(nèi)的水流速度可以達(dá)到3m/s以上。 由此，滾筒內(nèi)的水面根據(jù)下降管的配置位置而出現(xiàn)高低差，位于下降管正上方的水面必然變低，其他部分變高，該差根據(jù)鍋爐負(fù)荷的變化、下降管流速的變化而變化。 在強(qiáng)制循環(huán)鍋爐中，由于下降管追加了爐水循環(huán)泵，泵的運(yùn)轉(zhuǎn)方式改變的話，滾筒內(nèi)水面的高低分布情況也改變了。 燃燒偏差的影響鍋爐燃燒存在偏差時(shí)，由于爐膛兩側(cè)水冷壁的熱強(qiáng)度的不同，爐水循環(huán)倍率的差也大，同樣引起兩側(cè)水位的偏差，據(jù)現(xiàn)場觀察，特別是在帶扇風(fēng)機(jī)的煤機(jī)直接噴射

17、的鍋爐中，該偏差有時(shí)會達(dá)到200mm。 經(jīng)過燃燒偏差的調(diào)整，這種偏差可以變小或消除。如上所述，在滾筒水位為穩(wěn)定負(fù)荷的情況下，根據(jù)滾筒的安裝條件和運(yùn)轉(zhuǎn)條件，在滾筒的長度方向上產(chǎn)生一定的偏差，該偏差根據(jù)其性質(zhì)可以分為兩類：局部的偏差多為滾筒中部下降管和爐內(nèi)設(shè)備，負(fù)荷的變化， 由于循環(huán)水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)方式的變化，局面水位與其他地區(qū)的水位有很大偏差，變得不穩(wěn)定，兩側(cè)偏差引起的兩側(cè)偏差的原因很多，例如，滾筒的安裝條件、燃燒偏差、循環(huán)水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)方式等有可能引起滾筒的兩側(cè)水位偏差。 其中，基于滾筒的安裝條件和循環(huán)水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)方式的水位偏差是指，滾筒的細(xì)致的安裝和定位、避免下降管的采樣、3 .測定對象的動(dòng)態(tài)特性、鍋爐滾筒水位測定對象的動(dòng)態(tài)特性是指，鍋爐給水產(chǎn)水量、蒸汽產(chǎn)水量或燃燒率紊亂時(shí)滾筒水位變化的特性。 供水產(chǎn)水量紊亂：供水產(chǎn)水量紊亂導(dǎo)致供水產(chǎn)水量和蒸汽產(chǎn)水量不均衡