1、一、汽包水位的特点n（1 1）水位很不平稳：由于各蒸发受热面受热工况）水位很不平稳：由于各蒸发受热面受热工况的波动，进入汽包的汽水混合物中的汽水比例不的波动，进入汽包的汽水混合物中的汽水比例不断变化，汽包内部各点压力也处于不断波动状态。断变化，汽包内部各点压力也处于不断波动状态。因此水面很不平稳，总是上下波动，这种快速波因此水面很不平稳，总是上下波动，这种快速波动，在水位计中不容易反映出来。动，在水位计中不容易反映出来。 n（2 2）汽水界面不明显：尽管汽包内装有各种汽水）汽水界面不明显：尽管汽包内装有各种汽水分离装置，但汽包水中还是有不少汽泡，蒸汽中分离装置，但汽包水中还是有不少汽泡，蒸汽中
2、也含有不少水滴。特别在汽水界面附近，由于汽也含有不少水滴。特别在汽水界面附近，由于汽水混合物引入时产生的冲击以及水中汽泡上升积水混合物引入时产生的冲击以及水中汽泡上升积聚到界面破裂时溅起的水滴，使得汽包内实际汽聚到界面破裂时溅起的水滴，使得汽包内实际汽水界面模糊不清。严格地说，汽包水位只是沿汽水界面模糊不清。严格地说，汽包水位只是沿汽包垂直方向上蒸汽湿度变化率最大部位对应的重包垂直方向上蒸汽湿度变化率最大部位对应的重度水位。度水位。n（3）沿汽包横向及轴向各处水位不一致：由于汽水混合物引入管口受锅炉本身结构的限制，沿汽包横向及轴向分布不均匀，因此使得各处水位也不相同。一般沿汽包轴向中间水位高，
3、两端较低，对于高压锅炉，高差可达100mm以上。沿横向，在上升管较密的一侧，水位较高。n（4）虚假水位：正常情况下，水位的变化反映了给水量与蒸发量的平衡情况。例如，当给水量小于蒸发量时，水位下降；给水量大于蒸发量时，水位上升。但是当锅炉蒸汽负荷突然增大时，由于锅炉热负荷不能及时跟上，汽包内蒸汽压力将下降，使饱和水自生沸腾，水中汽泡量骤增，产生水位涌高的短暂现象（形似开啤酒瓶一般），这种现象与物质平衡原则（即蒸发量大于给水量时水位应下降）相违，因此称这时上升了的水位为虚假水位。当蒸汽负荷突然下降时，亦会产生暂降的虚假水位。二、锅炉汽包水位测量火电生产过程中一般都是采用云母水位计云母水位计、差压差
4、压水位计水位计和电接点式水位计电接点式水位计等测量汽包水位。n配置1 套就地水位计、3 套差压式水位测量装置和3 套电极式水位测量装置。3 套差压式水位测量装置用于汽包水位控制系统，3 套电极式水位测量装置用于汽包水位保护系统，1 套就地水位表因是无电源的，可以作为电源消失时的最后监视保证。（一）云母水位计云母水位计是锅炉汽包一般都装设的就地显示水位表。它是一连通器，结构简单，显示直观。由于云母水位计温度低于由于云母水位计温度低于汽包内温度，因此云母水汽包内温度，因此云母水位计的示值水柱高度低于位计的示值水柱高度低于汽包重量水位高度。汽包重量水位高度。示值偏差:HHswsa汽包内饱和蒸汽密度；
5、汽包内饱和水密度；云母水位计测量管内水柱的平均密度；汽包内重量水位;显示值。swaHH图5-1(1) 影响汽包水位计管内水柱温度变化的因素n1）汽包压力:随着汽包压力的增加，相应饱和温度升高，冷却效应加剧，水柱平均温度与饱和温度的差值增大。汽包压力在额定工况下、汽包水位处于正常水位时，联通管式水位计的平均温度低于饱和温度的数值一般为：中压炉5060，高压炉6070，超高压及以上锅炉7080以上。(1) 影响汽包水位计管内水柱温度变化的因素n2）汽包水位:高水位时，由于水位计中水柱高度增加，散热损失增加，同时汽柱高度减少，蒸汽凝结量减少，因此，水柱的平均温度较正常水位时低，与饱和温度的差值增大；
6、反之，低水位时，差值减少。据有资料介绍，水位变化50mm 时平均水温较正常水位时约有1624的变化。(1) 影响汽包水位计管内水柱温度变化的因素n3）汽包压力的变动速度:由于水位计有热惯性，所以水位计水侧平均温度变化滞后于汽包压力变化，滞后于汽包内饱和水温的变化，造成动态过程中产生偏差，表现在锅炉启动升炉过程中，水位计水侧平均温度竟低于饱和温度达120。n4)表体结构、环境温度、风向等这些因素影响水位计散热条件，从而影响到水位计的温度。（2）汽包工作压力对水位计显示值的影响n汽包工作压力变化时，除了导致水位计管内水柱温度变化，即a变化而影响水位计水位显示值外，还会引起w，s的变化而使测量产生偏
7、差。当汽包内实际水位H 值一定时，压力愈高，H值愈大；压力愈低，H值愈小。n如果汽包正常水位设计在H0 =300mm，而且运行时实际水位恰好在正常水位线上，则水位计的示值偏差：在压力P=4.0Mpa 时，H=-59.6mm；在压力P=10Mpa 时，H=-97.0mm；在压力P=14Mpa 时，H=-122.3mm；在压力P=16Mpa时，H=-136.9mm。n每升高1Mpa时，一般联通管式水位计的示值偏差的变化平均为-6.5mm 左右。(3)汽包内实际水位高度对水位计显示值的影响n当汽包工作压力为一定值时，汽包内的实际水位也会对水位测量产生偏差，由公式: 不难看出，偏差H 与实际水位H 成
8、正比，H 值愈大，H值愈大；H 值愈小，H值也愈小。消除联通管式水位计测量偏差的方法n传统联通管式水位计测量的偏差和不确定性的根本原因在于水位计测量管内水的密度和汽包内饱和水密度不一致，如果能确保水位计测量管内水的密度始终保持接近或等于汽包内饱和水密度，那么，公式中: a=w，于是上述一系列偏差全消除了。（二）差压式汽包水位计n差压式水位计是通过把水位高度的变化转换成差压的变化来测量水位的，因此，其测量仪表就是差压计。n水位差压转换通过平衡容器实现。图5-2单室平衡容器的水位差压公式简单平衡容器输出的差压为：按照流体静力学原理，有：gHHLgHHgLpswa)()(00HggHgLswswsa
9、)()()(0gpgHgLHswswsa)()()(0ppp图5-3图5-4图5-5影响差压式水位计测量结果的因素n根据水位差压公式以及图5-4可以看出,汽包水位与差压之间不是一个单变量函数关系，更不是一个线性函数关系；饱和水密度和饱和蒸汽密度的变化将影响测量结果，而饱和水密度和饱和蒸汽密度与汽包压力有如图5-5所示的函数关系。因此，汽包压力的变化将影响差压水位计的测量结果。汽包压力的变化将影响差压水位计的测量结果。此外，参比水柱温度变化同样也会影响差压水位此外，参比水柱温度变化同样也会影响差压水位计的测量结果。计的测量结果。以L=600mm 为例，计算表明：（1）压力愈低，差压信号的相对误差
10、愈大。以工作压力P=17Mpa 为基准，并假定a为40时的密度值，汽包水位在H =300mm 处，则当工作压力P=11Mpa 时，误差为-4.1%；当P=5Mpa 时，误差为-9.17%；当P=3Mpa 时，误差达到-12.4%。（2）根据某电厂条件下的计算，参比水柱平均温度对水位测量的影响如表5-1 所示。 表5-1 参比水柱平均温度对水位测量的影响表(40为基准)若将参比水柱温度近似看作等于室温，式中与汽包压力的关系如图5-4所示；若将汽包压力与这个密度差的关系近似用线性关系式来表达：并代入式(3.5)，可得水位与汽包压力及差压之间的关系为差压式锅炉水位测量误差消除方法gpgHgLHsws
11、wsa)()()(0式中：n汽包水位测量经汽包压力校正后，测量精确度已得到提高，但是，上述补偿计算的前提是假定正压侧参比水住温度恒定，而实际上由于上部受饱和蒸汽凝结水的加热，参比水柱温度总是高于室温。汽包压力愈高，饱和蒸汽凝结水温度愈高，参比水柱平均温度也愈高。为了消除汽包压力对参比水柱温度的影响，一般可将平衡容器后参比水柱引出管先水平延长一段后再垂直向下接至差压变送器，这样参比水柱温度就不再受汽包压力影响了。n但是，参比水柱温度仍然受环境温度或其它不恰当措施的影响而仍会对差压测量产生一定的误差。为了使汽包水位测量由于受参比水柱温度影响而产生的附加误差在一定的可控范围内，火力发电厂汽包水位测量
12、系统技术规定（DRZ/T01-2004）明确规定，“平衡容器及容器下部形成平衡容器及容器下部形成参比水柱的管道不得保温。参比水柱的管道不得保温。”n为了防止意外发生，技术规定还指出“必要时也可装设能反映参比水柱温度的温度计，监视与设计修正温度的偏差，及由此产生的水位测量的附加误差。n平衡容器的类型很多，不同类型的平衡容平衡容器的类型很多，不同类型的平衡容器，水位器，水位- -差压公式是不同的，进行汽包压差压公式是不同的，进行汽包压力修正时，测量系统的组态方案就一定不力修正时，测量系统的组态方案就一定不同，不能简单套用，否则会产生难以估计同，不能简单套用，否则会产生难以估计的结果。的结果。（三）
13、电极式汽包水位测量装置n电极式(电接点式)汽包水位测量装置也是一种基于联通管式原理的测量装置，与普通就地云母水位计(或双色水位计)不同之处在于测量筒内有一系列组成测量标尺的电极，由于汽、水电导率的很大差别，造成处于汽和水中的电极电阻值有很大差别，以此来判断电极是处于水空间，还是处于汽空间。利用多个电极即可判断当前的水面位置。n阶跃式显示是电极式水位计的固有特性，为了满足运行监视要求，在常用监视段(100mm)内电极设置密集些，超出该范围时，分辨力可适当降低些，例如，按19 个电极分布时，其电极位置设置为：0、15、30、50、75、100、150、200、250、300mm。电极在测量筒上按120分布，以保证筒体强度和便于安装。n普通测量筒电极式汽包水位测量装置和云母水位计一样，是基于普通联通管式原理测量水位的，测量筒内水柱平均温度受诸多因素影响而变化，致使水位测量存在较大的、且变化十分复杂的偏差；同时受技术限制，电极存在着易污染、挂水、漏电以及电极组件易泄漏等问题，可靠性不高，维护量大。因此，长期来，电极式汽包水位测量装置一直仅仅作为测量汽包水位的辅助仪表之一与其它仪表共存。
