鍋?zhàn)o(hù)汽包差壓式水位計(jì)誤差分析和技術(shù)改進(jìn)

1、鍋?zhàn)o(hù)汽包差壓式水位計(jì)誤差分析和技術(shù)改進(jìn)發(fā)表時(shí)間:2012-9-14作者：王自主摘要：一、存在問(wèn)題    對(duì)于汽包鍋爐，汽包水位是機(jī)組控制系統(tǒng)的重要調(diào)節(jié)參數(shù)之一，其涉及到鍋爐及整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行。通常，鍋爐汽包水位測(cè)量采用云母雙色水位計(jì)、電接點(diǎn)水位計(jì)、核子汽包水位計(jì)和差壓式水位計(jì)等。電接點(diǎn)水位計(jì)、云母雙色水位計(jì)負(fù)誤差很大，差壓式水位計(jì)易零飄移，從而很難將這些水位計(jì)的偏差控制在30mm以內(nèi)。隨著鍋爐壓力的升高，就地水位計(jì)（如雙色云母水位計(jì)、電接點(diǎn)水位計(jì)）的指示值略低于汽包真實(shí)水位，表1列出了不同壓力范圍就地水位計(jì)的正常水位指示值與汽包實(shí)際零水位的差值h。另外，由于就地

2、水位計(jì)存在不能遠(yuǎn)方傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)或非連續(xù)測(cè)量的缺點(diǎn)，因此該測(cè)量值不能作為汽包水位控制調(diào)節(jié)的反饋信號(hào)。                        差壓式水位計(jì)可連續(xù)測(cè)量汽包水位和遠(yuǎn)方輸出電信號(hào)，被用于鍋爐汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)和汽包水位保護(hù)控制中，保護(hù)控制按照水位高、低保護(hù)采用獨(dú)立測(cè)量的三取二的邏輯判斷方式，汽包水位調(diào)節(jié)信號(hào)采用三選中值的方式對(duì)差壓式水位計(jì)進(jìn)行邏輯運(yùn)算。差壓式水位計(jì)通

3、過(guò)測(cè)量取樣管路形成有效差壓后，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到水位值。受工況壓力、溫度以及取樣管安裝方式的影響差壓式水位計(jì)測(cè)量會(huì)存在一定的誤差，尤其是鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，汽包水位的準(zhǔn)確性相對(duì)更差。對(duì)此，采用了改變平衡容器的結(jié)構(gòu)和平衡容器外置或內(nèi)置的方法解決差壓式水位計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的問(wèn)題，但是其應(yīng)用效果并不理想。本文從取樣系統(tǒng)布置和測(cè)量值計(jì)算2個(gè)方面對(duì)差壓式水位計(jì)進(jìn)行改進(jìn)和參數(shù)整定。二、取樣管路改進(jìn)    差壓式水位計(jì)取樣布置如圖1所示。通過(guò)平衡容器，汽包汽側(cè)的蒸汽壓力可以在內(nèi)部冷凝盤(pán)的作用下形成有效的水柱（等同于汽包內(nèi)部的動(dòng)態(tài)壓力），水柱的靜態(tài)壓力與汽包內(nèi)部水側(cè)的動(dòng)態(tài)壓力比較后以

4、差壓形式輸出，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出水位值。                        單室與雙室平衡容器（圖2、圖3）的區(qū)別在于雙室具有正壓室的接水皿，其冷凝腔室的冷凝水在汽包壓力發(fā)生變化時(shí)對(duì)正壓側(cè)水柱的穩(wěn)定起很好的保護(hù)作用；單室平衡容器在汽包壓力發(fā)生變化時(shí)正壓側(cè)水柱會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，因此穩(wěn)定性較雙室平衡容器差。      &#

5、160;                                     平衡容器與汽包連接的取樣管遵循應(yīng)至少有1100的斜度，汽側(cè)取樣管應(yīng)向上向汽包方向傾斜，水側(cè)取樣管應(yīng)向下向汽包方面傾斜的原則，取樣管連接見(jiàn)圖4。   

6、                     圖4中，增加平衡管長(zhǎng)度并連接高壓側(cè)蒸汽管道和低壓水側(cè)管道可以有效防止高壓側(cè)蒸汽冷凝后水位高于平衡容器而返回低壓水側(cè)，從而保證高壓側(cè)水柱的恒定。另外，取樣管的布置還應(yīng)保證鍋爐汽包引出的水汽管中心距與平衡容器中心距相同。在平衡容器安裝前，必須對(duì)取樣管道進(jìn)行氣吹。雙室平衡容器的疏水管應(yīng)單獨(dú)引至汽包水循環(huán)最快的下降管（靠近疏水管處加裝截止閥），其垂直長(zhǎng)度應(yīng)大于10m，以保證

7、平衡容器內(nèi)無(wú)水且不會(huì)抽真空，如出現(xiàn)抽真空現(xiàn)象時(shí)可減小截止閥開(kāi)度。對(duì)汽水取樣管、取樣閥門(mén)、連通管應(yīng)進(jìn)行保溫處理；引至差壓變送器的2根導(dǎo)壓管路應(yīng)平行敷設(shè)，共同保溫，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要采用伴熱防凍，加裝蒸汽伴熱管時(shí)應(yīng)與導(dǎo)壓管隔離，避免影響測(cè)量效果。三、水位測(cè)點(diǎn)間偏差的消除   (l）采用差壓式水位計(jì)和外置式平衡容器方式汽包A、B兩側(cè)水位自身存在偏差，B側(cè)汽包水位比A側(cè)汽包水位高4050mm，而汽包同側(cè)3個(gè)差壓式水位計(jì)之間偏差有時(shí)超過(guò)60mm，其原因?yàn)閮蓚?cè)進(jìn)水量不同，兩側(cè)水冷壁上水溫度不同，各正壓側(cè)平衡容器高度存在偏差，以及引入補(bǔ)償計(jì)算的參數(shù)不一致。汽包內(nèi)部液面波動(dòng)引起的水位測(cè)量誤差是

8、一個(gè)隨機(jī)誤差，汽包內(nèi)部容積相對(duì)較大，無(wú)法從根本上解決該波動(dòng)問(wèn)題。將汽包兩側(cè)與單側(cè)平衡管負(fù)壓側(cè)連接，可以從兩側(cè)水位的平衡上減少汽包內(nèi)部液面波動(dòng)對(duì)汽包水位測(cè) 量的影響，改進(jìn)后的汽側(cè)及水側(cè)管路布置見(jiàn)圖5。由于汽包內(nèi)汽水分離工況復(fù)雜，各測(cè)點(diǎn)范圍內(nèi)汽水分離狀態(tài)不同，因此該平衡管不能有效平衡各個(gè)測(cè)點(diǎn)的水位波動(dòng)及測(cè)量偏差。對(duì)此，在單側(cè)平衡管間加裝連通管，即汽包單側(cè)的3個(gè)差壓水位計(jì)平衡管采用連通管連通，連通管安裝在汽包水位測(cè)量區(qū)域的最低處，在每段連通管上安裝1個(gè)手動(dòng)閥門(mén)；通過(guò)連通管使汽包一側(cè)的任一連通點(diǎn)與另一側(cè)的任一連通點(diǎn)連接，并在連通管上安裝1個(gè)手動(dòng)閥門(mén)。汽包A、B兩側(cè)及單側(cè)的各測(cè)點(diǎn)平衡管相連，3個(gè)平衡管不

9、受汽水分離不均的影響，水介質(zhì)從汽包內(nèi)經(jīng)過(guò)連通管路均衡到各個(gè)平衡管內(nèi)，同側(cè)各測(cè)點(diǎn)間距離短，水介質(zhì)均衡快，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)波動(dòng)時(shí)水位偏差平衡效果明顯。兩側(cè)平衡管間加裝連通管后，連通管內(nèi)只有水介質(zhì)，壓力只與兩側(cè)重力水位差有關(guān)，因此能夠均衡兩側(cè)汽包水位。但是，連通管的管徑細(xì)、長(zhǎng)度長(zhǎng)，均衡兩側(cè)水位時(shí)間長(zhǎng)，因此汽包水位波動(dòng)后，差壓水位計(jì)測(cè)得兩側(cè)水位不均衡，穩(wěn)定一段時(shí)間后水位將會(huì)平衡。所有平衡管應(yīng)進(jìn)行保溫。                 

10、0;      (2）采用DNZ系列汽包內(nèi)置水位平衡容器將單室容器置于汽包內(nèi)部（圖6)，使其水容器和參比水柱（冷凝水）始終處于飽和狀態(tài)下，克服了參比水柱水溫難以測(cè)量的不足，信號(hào)穩(wěn)定。運(yùn)行過(guò)程中飽和蒸汽進(jìn)入冷凝罐中冷凝成飽和水并回流平衡罐中，參比水柱所形成的靜壓通過(guò)正壓側(cè)取樣管引至差壓變送器的正端，汽包內(nèi)的水通過(guò)負(fù)壓側(cè)取樣管引到差壓變送器的負(fù)端，這樣差壓變送器輸出差壓信號(hào)至DCS，在DCS中通過(guò)壓力補(bǔ)償計(jì)算得出汽包內(nèi)的水位。這樣，環(huán)境溫度對(duì)參比水柱密度幾乎沒(méi)有影響，計(jì)算結(jié)果更接近于汽包的實(shí)際水位，但其對(duì)汽包內(nèi)液面波動(dòng)的影響和參比水柱在機(jī)組起動(dòng)初期形成緩慢的狀況，將影響汽包水位控制的投入。對(duì)此，在汽包的汽側(cè)取樣管上焊接冷凝罐，給平衡罐補(bǔ)充飽和水以保證在鍋爐起動(dòng)的短時(shí)間內(nèi)投入汽包水位控制。由于內(nèi)置式平衡容器的可維護(hù)性差，在汽側(cè)留有備用正壓取樣管，將正壓表管與之相連，當(dāng)內(nèi)置式平衡容器出現(xiàn)故障時(shí)，則可采用外置式單室平衡容器。