第五章水位测量及仪表

第五章水位测量及仪表p114第一节就地水位计第二节差压式水位计第三节电接点水位计本章主要介绍常用的三种水位测量仪表：就地式水位计、差压式水位计、电接点水位计的组成、工作原理、误差产生原因，水位计使用中经常出现的故障和处理措施，及水位计的安装知识。补充：液位计的类型直读式：如玻璃管液位计、玻璃板液位计直读浮力式：如浮球式液位计直读静压式：如差压式液位计连续测量、调节电磁式：如电接点液位计导电液体、断续信号电容式液位计连续测量超声波液位计非接触式液位测量仪、连续测量辐射式液位计非接触式液位测量仪、连续测量加热器水位水位过高，会降低经济性。当水位不正常升高时，有可能是加热器管子破裂。而加热器水位过低，蒸汽将由疏水管流出。本级的高温高压疏水将排挤下一级加热器的部分抽汽，造成整个机组的回热经济性下降，另高速汽流冲刷疏水管还会加速管道损坏。除氧器水位水位过高将引起溢流管大量跑水，若溢流不及，会造成除氧头振动；水位过低，会引起给水泵汽化。锅炉~汽机发电机机低加高加凝汽器机除氧器凝泵给泵煤粉空气凝汽器水位水位过高时，凝结水将淹没部分凝汽器铜管，从而造成凝汽器真空值下降。水位过低，会引起凝结水泵入口压力降低造成泵汽化。汽包水位的测量汽包水位过高会造成蒸汽带水，使蒸汽品质恶化，轻则使管道和汽轮机结垢加重，降低效率，重则使机组发生严重事故。水位过低会破坏锅炉水循环，使水冷壁局部过热甚至发生爆管。1997年12月16日，秦皇岛热电厂#4锅炉断水、低水位保护和后备保护失效的情况下，由于水位计误差大，人员判断错误，致使锅炉较长时间在断水状态下运行，导致水冷壁多处爆管，大面积过热损坏，直接经济损失约312万元，构成重大事故。国家电力公司下发[2001]795号文件《国家电力公司电站锅炉汽包水位测量系统配置、安装和使用若干规定（试行）》的通知，要求按文件规定来进行锅炉汽包水位测量及保护。新建锅炉汽包应配备2套就地水位表和3套差压式水位测量装置，2套就地水位表中的1套可用电极式水位测量装置替代。简称《5套配置》第一节就地水位计就地水位表可采用玻璃板式、云母板式、牛眼式。一、云母水位计1．云母水位计的基本结构及工作原理连通器原理2．云母水位计的测量误差由于水位计向周围空间散热，连通器内水柱温度低于汽包内的饱和水温度，其密度大于相同压力下的饱和水密度ρ’，因此水位计指示的水位值，比汽包内实际水位要低保温二、双色水位计1．双色水位计工作原理2．工业电视监视汽包水位三、双色水位计的安装每个水位测量装置都应具有独立的取样孔水位测量装置安装时，均应以汽包同一端的几何中心线为基准线就地水位表的零水位线应比汽包内的零水位线低，降低的值取决于汽包工作压力四、故障分析与处理方法第二节差压式水位计由水位-差压转换容器(又称平衡容器)、压力信号导管及差压计三部分组成的中间件显示件传感器图5-6第二节差压式水位计差压式水位计测量范围广，仪表精度高。参与锅炉的程序控制和联锁保护与DAS,DCS等联系。一、水位-差压转换原理正压负压一、水位-差压转换原理gHgppp)'()(L1由式可以看出，水位越高，差压越小，两者之间成反比关系。教材119页倒14行此句话不准确【例5-1】已知图5-6中双室平衡容器的汽水连通管之间的跨距L=300mm，汽包水位分别为H1=100mm，H2=150mm，H3=200mm，饱和水密度ρ’=680.075kg/m3，饱和蒸汽密度ρ”=59.086kg/m3，正压室中水的密度=962.83kg/m3，试求此时平衡容器的输出差压为多少?解按力学原理，当汽包水位在任意值时，平衡容器的输出差压为△p=p+-p-由此可得，在不同水位时平衡容器的输出差压分别为△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】解在不同水位时平衡容器的输出差压分别为H1=100mm，△p1=2678.7(Pa)H2=150mm，△p2=1746.9(Pa)H3=200mm，△p3=1442.8(Pa)水位越高，差压越小二、双室平衡容器实际使用中存在的问题（1）散热环境温度越低，冷凝水密度越大，差压越大，指示水位下降，指示带有负误差。负误差增加量跟平衡容器尺寸、结构型式有关。减小影响——保温二、双室平衡容器实际使用中存在的问题（1）散热（2）因汽包压力变化引起的绝对误差【例5-2】已知图5-6中双室平衡容器的汽水连通管之间的跨距L=550mm，汽包正常水位H0=300mm，要求计算：（1）汽包压力10.5MPa，正压室水温40℃，汽包在正常水位时的输出差压值；（2）汽包压力10.5MPa，正压室水温80℃，汽包在正常水位时的输出差压值；（3）汽包压力5MPa，正压室水温40℃，汽包在正常水位时的输出差压值；（4）汽包压力0.5MPa，正压室水温40℃，汽包在正常水位时的输出差压值；已知10.5MPa时，饱和水密度ρ’=680.075kg/m3，饱和蒸汽密度ρ”=59.086kg/m3，5.0MPa时，饱和水密度ρ’=777.73kg/m3，饱和蒸汽密度ρ”=25.374kg/m3，0.5MPa时，饱和水密度ρ’=915.08kg/m3，饱和蒸汽密度ρ”=2.668kg/m3，10.5MPa，40℃，正压室中水的密度ρ1=996.81kg/m3，10.5MPa，80℃，正压室中水的密度ρ1=976.37kg/m3，【例5-2】解按力学原理，当汽包水位在任意值时，平衡容器的输出差压为△p=p+-p-由此可得，在不同水位时平衡容器的输出差压分别为△p1=3231.9(Pa)△p2=3121.6(Pa)△p3=3027.2(Pa)△p3=2678.7(Pa)三、平衡容器的改进S800mm在设计平衡容器时，如果能确定恰当的L和l值，使汽包压力从很小值(例如0.5MPa)变至额定工作压力时，正常水位下平衡容器输出的差压不变，那么就可消除差压式水位计的零位漂移。结构复杂，补偿精度不高四、差压式水位计的汽包压力自动校正K1p+aK2p+b五、差压式水位计的显示仪表(一)显示仪表的种类智能型显示仪表(二)WL型智能汽包水位计六、平衡容器的安装第三节电接点水位计优点：电信号，便于远传指示结构简单、迟延小、反应灵敏能够适应锅炉变参数运行无机械传动部件缺点：输出的信号是不连续的开关信号电接点失灵故障一、工作原理电接点水位计是利用汽包内汽、水介质的电阻率相差很大的性质来测量汽包水位的。纯水，电阻率104Ω·m饱和蒸汽，电阻率106Ω·m炉水含盐量大，电阻率约10Ω·m一、工作原理二、水位发送器1．电接点超纯氧化铝（99.95%氧化铝）聚四氟乙烯2．水位容器0±15±30±50±75±100±150±200±250±300三、显示仪表1．氖灯显示电路2．双色显示仪表3．数字水位计四、电接点水位计测量的误差分析1．水位测量简内水柱温度的影响2．汽包工作压力的影响3．电接点间距的影响挂水：炉水沿着电接点和筒内壁溅延，导致某些汽侧接点的“挂水”短路故障。开路：因水质结构、化学腐蚀及汽泡堆堵造成某些水侧接点与测量筒体间“开路”故障。(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThP