第5章水位測(cè)量及儀表

1、第五章 水位測(cè)量及儀表 p114 n第一節(jié)第一節(jié) 就地水位計(jì)就地水位計(jì) n第二節(jié)第二節(jié) 差壓式水位計(jì)差壓式水位計(jì) n第三節(jié)第三節(jié) 電接點(diǎn)水位計(jì)電接點(diǎn)水位計(jì) n本章主要介紹常用的三種水位測(cè)量?jī)x表：本章主要介紹常用的三種水位測(cè)量?jī)x表： 就地式水位計(jì)、差壓式水位計(jì)、電接點(diǎn)就地式水位計(jì)、差壓式水位計(jì)、電接點(diǎn) 水位計(jì)的組成、工作原理、誤差產(chǎn)生原水位計(jì)的組成、工作原理、誤差產(chǎn)生原 因，水位計(jì)使用中經(jīng)常出現(xiàn)的故障和處因，水位計(jì)使用中經(jīng)常出現(xiàn)的故障和處 理措施，及水位計(jì)的安裝知識(shí)。理措施，及水位計(jì)的安裝知識(shí)。 補(bǔ)充：液位計(jì)的類型補(bǔ)充：液位計(jì)的類型 n直讀式：如玻璃管液位計(jì)、玻璃板液位計(jì)直讀式：如玻璃管液位計(jì)、

2、玻璃板液位計(jì) 直讀直讀 n浮力式：如浮球式液位計(jì)浮力式：如浮球式液位計(jì) 直讀直讀 n靜壓式：如差壓式液位計(jì)靜壓式：如差壓式液位計(jì) 連續(xù)測(cè)量、調(diào)節(jié)連續(xù)測(cè)量、調(diào)節(jié) n電磁式：如電接點(diǎn)液位計(jì)電磁式：如電接點(diǎn)液位計(jì) 導(dǎo)電液體、斷續(xù)信號(hào)導(dǎo)電液體、斷續(xù)信號(hào) n電容式液位計(jì)電容式液位計(jì) 連續(xù)測(cè)量連續(xù)測(cè)量 n超聲波液位計(jì)超聲波液位計(jì) 非接觸式液位測(cè)量?jī)x、連續(xù)測(cè)量非接觸式液位測(cè)量?jī)x、連續(xù)測(cè)量 n輻射式液位計(jì)輻射式液位計(jì) 非接觸式液位測(cè)量?jī)x、連續(xù)測(cè)量非接觸式液位測(cè)量?jī)x、連續(xù)測(cè)量 加熱器水位 n水位過(guò)高，會(huì)降低經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)水位不正水位過(guò)高，會(huì)降低經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)水位不正 常升高時(shí)，有可能是加熱器管子破裂。常升高時(shí)，有可能是

3、加熱器管子破裂。 而加熱器水位過(guò)低，蒸汽將由疏水管流而加熱器水位過(guò)低，蒸汽將由疏水管流 出。本級(jí)的高溫高壓疏水將排擠下一級(jí)出。本級(jí)的高溫高壓疏水將排擠下一級(jí) 加熱器的部分抽汽，造成整個(gè)機(jī)組的回加熱器的部分抽汽，造成整個(gè)機(jī)組的回 熱經(jīng)濟(jì)性下降，另高速汽流沖刷疏水管熱經(jīng)濟(jì)性下降，另高速汽流沖刷疏水管 還會(huì)加速管道損壞。還會(huì)加速管道損壞。 除氧器水位 n水位過(guò)高將引起溢流管大量跑水，若溢水位過(guò)高將引起溢流管大量跑水，若溢 流不及，會(huì)造成除氧頭振動(dòng)；水位過(guò)低，流不及，會(huì)造成除氧頭振動(dòng)；水位過(guò)低， 會(huì)引起給水泵汽化。會(huì)引起給水泵汽化。 鍋爐 汽機(jī)發(fā)電機(jī) 機(jī) 低加高加 凝汽器 機(jī) 除氧器 凝泵給泵 煤粉

4、空氣 凝汽器水位 n水位過(guò)高時(shí)，凝結(jié)水將淹沒(méi)部分凝汽器水位過(guò)高時(shí)，凝結(jié)水將淹沒(méi)部分凝汽器 銅管，從而造成凝汽器真空值下降。水銅管，從而造成凝汽器真空值下降。水 位過(guò)低，會(huì)引起凝結(jié)水泵入口壓力降低位過(guò)低，會(huì)引起凝結(jié)水泵入口壓力降低 造成泵汽化。造成泵汽化。 汽包水位的測(cè)量汽包水位的測(cè)量 n汽包水位過(guò)高會(huì)造成蒸汽帶水，使蒸汽汽包水位過(guò)高會(huì)造成蒸汽帶水，使蒸汽 品質(zhì)惡化，輕則使管道和汽輪機(jī)結(jié)垢加品質(zhì)惡化，輕則使管道和汽輪機(jī)結(jié)垢加 重，降低效率，重則使機(jī)組發(fā)生嚴(yán)重事重，降低效率，重則使機(jī)組發(fā)生嚴(yán)重事 故。水位過(guò)低會(huì)破壞鍋爐水循環(huán)，使水故。水位過(guò)低會(huì)破壞鍋爐水循環(huán)，使水 冷壁局部過(guò)熱甚至發(fā)生爆管。冷壁局

5、部過(guò)熱甚至發(fā)生爆管。 n1997年年12月月16日，秦皇島熱電廠日，秦皇島熱電廠#4鍋鍋 爐斷水、低水位保護(hù)和后備保護(hù)失效的爐斷水、低水位保護(hù)和后備保護(hù)失效的 情況下，由于水位計(jì)誤差大，人員判斷情況下，由于水位計(jì)誤差大，人員判斷 錯(cuò)誤，致使鍋爐較長(zhǎng)時(shí)間在斷水狀態(tài)下錯(cuò)誤，致使鍋爐較長(zhǎng)時(shí)間在斷水狀態(tài)下 運(yùn)行，導(dǎo)致水冷壁多處爆管，大面積過(guò)運(yùn)行，導(dǎo)致水冷壁多處爆管，大面積過(guò) 熱損壞，直接經(jīng)濟(jì)損失約熱損壞，直接經(jīng)濟(jì)損失約312萬(wàn)元，構(gòu)萬(wàn)元，構(gòu) 成重大事故。成重大事故。 n國(guó)家電力公司下發(fā)國(guó)家電力公司下發(fā)2001795號(hào)文件號(hào)文件 國(guó)家電力公司電站鍋爐汽包水位測(cè)量國(guó)家電力公司電站鍋爐汽包水位測(cè)量 系統(tǒng)配置

6、、安裝和使用若干規(guī)定（試系統(tǒng)配置、安裝和使用若干規(guī)定（試 行）行）的通知，要求按文件規(guī)定來(lái)進(jìn)行的通知，要求按文件規(guī)定來(lái)進(jìn)行 鍋爐汽包水位測(cè)量及保護(hù)。鍋爐汽包水位測(cè)量及保護(hù)。 n新建鍋爐汽包應(yīng)配備新建鍋爐汽包應(yīng)配備2套就地水位表和套就地水位表和3 套差壓式水位測(cè)量裝置，套差壓式水位測(cè)量裝置，2套就地水位表套就地水位表 中的中的1套可用電極式水位測(cè)量裝置替代。套可用電極式水位測(cè)量裝置替代。 簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱5套配置套配置 第一節(jié) 就地水位計(jì) n就地水位表可采用玻璃板式、云母板式、就地水位表可采用玻璃板式、云母板式、 牛眼式。牛眼式。 一、云母水位計(jì)一、云母水位計(jì) 1云母水位計(jì)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 連通器原

7、理 2云母水位計(jì)的測(cè)量誤差云母水位計(jì)的測(cè)量誤差 n由于水位計(jì)向周圍空間散熱，連通器內(nèi)由于水位計(jì)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密度大于相同壓力下的飽和水密度， 因此水位計(jì)指示的水位值，比汽包內(nèi)實(shí)因此水位計(jì)指示的水位值，比汽包內(nèi)實(shí) 際水位要低際水位要低 n保溫保溫 二、雙色水位計(jì)二、雙色水位計(jì) n1雙色水位計(jì)工作原理雙色水位計(jì)工作原理 2工業(yè)電視監(jiān)視汽包水位 三、雙色水位計(jì)的安裝三、雙色水位計(jì)的安裝 n每個(gè)水位測(cè)量裝置都應(yīng)具有獨(dú)每個(gè)水位測(cè)量裝置都應(yīng)具有獨(dú) 立的取樣孔立的取樣孔 n水位測(cè)量裝置安裝時(shí)，均應(yīng)

8、以水位測(cè)量裝置安裝時(shí)，均應(yīng)以 汽包同一端的幾何中心線為基汽包同一端的幾何中心線為基 準(zhǔn)線準(zhǔn)線 n就地水位表的零水位線應(yīng)比汽就地水位表的零水位線應(yīng)比汽 包內(nèi)的零水位線低，降低的值包內(nèi)的零水位線低，降低的值 取決于汽包工作壓力取決于汽包工作壓力 四、故障分析與處理方法四、故障分析與處理方法 第二節(jié) 差壓式水位計(jì) n由水位由水位-差壓轉(zhuǎn)換差壓轉(zhuǎn)換 容器容器(又稱平衡容又稱平衡容 器器)、壓力信號(hào)導(dǎo)、壓力信號(hào)導(dǎo) 管及差壓計(jì)三部管及差壓計(jì)三部 分組成的分組成的 中間件中間件 顯示件顯示件 傳感器傳感器 第二節(jié)第二節(jié) 差壓式水位計(jì)差壓式水位計(jì) n差壓式水位計(jì)測(cè)量范圍廣，儀表精度高。差壓式水位計(jì)測(cè)量范圍廣，

9、儀表精度高。 n參與鍋爐的程序控制和聯(lián)鎖保護(hù)參與鍋爐的程序控制和聯(lián)鎖保護(hù) n與與DAS,DCS等聯(lián)系。等聯(lián)系。 一、水位一、水位-差壓轉(zhuǎn)換原理差壓轉(zhuǎn)換原理 正壓正壓 負(fù)壓負(fù)壓 一、水位一、水位-差壓轉(zhuǎn)換原理差壓轉(zhuǎn)換原理 gHg ppp ) () (L 1 由式可以看出，水位越高，差壓越小，由式可以看出，水位越高，差壓越小， 兩者之間成反比關(guān)系兩者之間成反比關(guān)系。 教材教材119頁(yè)頁(yè) 倒倒14行行 此句話不準(zhǔn)此句話不準(zhǔn) 確確 n【例【例5-1】 已知圖已知圖5-6中雙室平衡容器的汽水連通管之間的跨距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，汽包水位分別為H1=100m

10、m，H2=150mm， H3=200mm，飽和水密度，飽和水密度=680.075kg/m3，飽和蒸汽密度，飽和蒸汽密度 ”=59.086kg/m3，正壓室中水的密度，正壓室中水的密度=962.83kg/m3，試求此時(shí)平，試求此時(shí)平 衡容器的輸出差壓為多少衡容器的輸出差壓為多少? n 解解 按力學(xué)原理，當(dāng)汽包水位在任意值時(shí)，平衡容器的輸出差壓為按力學(xué)原理，當(dāng)汽包水位在任意值時(shí)，平衡容器的輸出差壓為 n p=p+ - p- n由此可得，在不同水位時(shí)平衡容器的輸出差壓分別為由此可得，在不同水位時(shí)平衡容器的輸出差壓分別為 n pl=0.3(962.83-59.086)9.81-0.10(680.075

11、- 59.806)9.81=2678.7(Pa) n p2=0.3(962.83-59.086)9.81-0.15(680.075- 59.806)9.81=1746.9(Pa) n p3=0.3(962.83-59.086)9.81-0.20(680.075- 59.806)9.81=1442.8(Pa) 【例5-1】 n解解 在不同水位時(shí)平衡容器的輸出差壓分在不同水位時(shí)平衡容器的輸出差壓分 別為別為 n H1=100mm， p1=2678.7(Pa) n H2=150mm， p2=1746.9(Pa) n H3=200mm， p3=1442.8(Pa) n水位越高，差壓越小水位越高，差壓越

12、小 二、雙室平衡容器實(shí)際使用中二、雙室平衡容器實(shí)際使用中 存在的問(wèn)題存在的問(wèn)題 n（1）散熱）散熱 n環(huán)境溫度越低，冷凝水密度越大，差壓環(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(fù)誤差。越大，指示水位下降，指示帶有負(fù)誤差。 n負(fù)誤差增加量跟平衡容器尺寸、結(jié)構(gòu)型負(fù)誤差增加量跟平衡容器尺寸、結(jié)構(gòu)型 式有關(guān)。式有關(guān)。 n減小影響減小影響保溫保溫 二、雙室平衡容器實(shí)際使用中二、雙室平衡容器實(shí)際使用中 存在的問(wèn)題存在的問(wèn)題 n（1）散熱）散熱 n（2）因汽包壓力變化引起的絕對(duì)誤差）因汽包壓力變化引起的絕對(duì)誤差 【例5-2】 n 解解 按力學(xué)原理，當(dāng)汽包水位在任意值時(shí)，平按力學(xué)原理，

13、當(dāng)汽包水位在任意值時(shí)，平 衡容器的輸出差壓為衡容器的輸出差壓為 n p=p+ - p- n由此可得，在不同水位時(shí)平衡容器的輸出差壓由此可得，在不同水位時(shí)平衡容器的輸出差壓 分別為分別為 n p1=3231.9(Pa) n p2=3121.6(Pa) n p3=3027.2(Pa) n p3=2678.7(Pa) 三、平衡容器的改進(jìn)三、平衡容器的改進(jìn) S800mm n在設(shè)計(jì)平衡容器時(shí)，如果能確定恰當(dāng)?shù)脑谠O(shè)計(jì)平衡容器時(shí)，如果能確定恰當(dāng)?shù)腖 和和l 值，使汽包壓力從很小值值，使汽包壓力從很小值(例如例如 0.5MPa)變至額定工作壓力時(shí)，正常水變至額定工作壓力時(shí)，正常水 位下平衡容器輸出的差壓不變，

14、那么就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(jì)的零位漂移。可消除差壓式水位計(jì)的零位漂移。 n結(jié)構(gòu)復(fù)雜，補(bǔ)償精度不高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，補(bǔ)償精度不高 四、差壓式水位計(jì)的汽包壓力 自動(dòng)校正 K1p+a K2p+b 五、差壓式水位計(jì)的顯示儀表五、差壓式水位計(jì)的顯示儀表 n (一一)顯示儀表的種類顯示儀表的種類 n智能型顯示儀表智能型顯示儀表 (二)WL型智能汽包水位計(jì) 六、平衡容器的安裝六、平衡容器的安裝 第三節(jié)第三節(jié) 電接點(diǎn)水位計(jì)電接點(diǎn)水位計(jì) n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： n電信號(hào)，便于遠(yuǎn)傳指示電信號(hào)，便于遠(yuǎn)傳指示 n結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、遲延小、反應(yīng)靈敏結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、遲延小、反應(yīng)靈敏 n能夠適應(yīng)鍋爐變參數(shù)運(yùn)行能夠適應(yīng)鍋爐

15、變參數(shù)運(yùn)行 n無(wú)機(jī)械傳動(dòng)部件無(wú)機(jī)械傳動(dòng)部件 n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： n輸出的信號(hào)是不連續(xù)的開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的信號(hào)是不連續(xù)的開(kāi)關(guān)信號(hào) n電接點(diǎn)失靈故障電接點(diǎn)失靈故障 一、工作原理一、工作原理 n電接點(diǎn)水位計(jì)是利用汽包內(nèi)汽、水介質(zhì)電接點(diǎn)水位計(jì)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(lái)測(cè)量汽包水的電阻率相差很大的性質(zhì)來(lái)測(cè)量汽包水 位的。位的。 n純水，電阻率純水，電阻率 104m n飽和蒸汽，電阻率飽和蒸汽，電阻率 106m n爐水含鹽量大，電阻率約爐水含鹽量大，電阻率約10m 一、工作原理一、工作原理 二、水位發(fā)送器二、水位發(fā)送器 n1電接點(diǎn)電接點(diǎn) n超純氧化鋁（超純氧化鋁（99.95%氧化鋁）氧化鋁） n聚四氟乙烯聚四氟乙烯 2水位容器 n0 n15 n30 n50 n75 n100 n150 n200 n250 n300 三、顯示儀表三、顯示儀表 1氖燈顯示電路氖燈顯示電路 2雙色顯示儀表 3數(shù)字水位計(jì) 四、電接點(diǎn)水位計(jì)測(cè)量