《熱工信號處理技術》課件第10章 汽包水位測量

1、第10章 汽包水位測量重量水位：將水位上、下聯(lián)管間的測量段上的汽水混合物密度，折合成汽包工作壓力下飽和水密度時相應的水位。10.1 云母水位計1 水位計結構 水位計采用連通管原理制成。 水位計的觀察窗是用云母制作的，四周用螺栓緊固。 石英管式水位計 三窗式水位計2 測量情況當水位計中水的密度等于飽和水密度時，水位計的水位即是重量水位。水位計放置在汽包外，由于散熱，使水位計中水柱溫度低于飽和水溫度。說明水位計的水位已不是重量水位，指示偏低h。 (h+h)Wg=h1g+hSg 隨著水位計中水的溫度降低，1增大，h增大，即水位指示偏差增大。10.2 差壓式水位計 將汽包水位通過平衡容器轉換為差壓信號

2、，用差壓計測量出差壓的大小，求出水位的高低。1 雙室平衡容器1）作用 將水位變化轉換為壓差變化。2）測量原理 水位計標尺的分度為+H 0 -H 正常水位H0時為“0”水位，高于正常水位時為正水位，低于正常水位時為負水位。 雙室平衡容器在正常水位(H0)時，差壓方程： p0=L1g-(L-H0)Sg+H02g在H水位時，差壓方程： p=L1g-(L-H0-H)Sg+(H0+H)2g = L1g-(L-H0)Sg+H02g-H2g+HSg =p0-H(2-S)g 在1、2、S為確定值時，p0為常數(shù)。p是汽包水位H的單值函數(shù)，隨著水位增高，p減小。3）分析由于存在散熱，正壓室內水溫由上至下逐步降低，

3、溫度分布不易確定，1不易確定。負壓室受到正壓室散熱的影響，溫度分布不易確定，2不易確定。因此，根據(jù)p測量水位就會產(chǎn)生誤差。2 平衡容器的改進1 在本結構中可認為，正、負壓室內的水溫等于飽和水溫。 差壓方程： p=LWg-(L-H0-H)Sg+(H0+H)Wg =(L-H0-H)(W-S)g本改進較好地解決了水溫受環(huán)境的影響。 但也存在兩個問題：當汽包壓力發(fā)生變化時，W-S會發(fā)生變化，引起p變化，產(chǎn)生水位測量誤差。 如，由圖11-3曲線，在H0水位情況下，當汽包壓力從8MPa降到4MPa時，（W-S)增大，因此，p0增大，指示水位降低。在不同水位時，（L-H0-H）不同，W-S變化產(chǎn)生的p變化不

4、同，即水位測量誤差不同。 由于雙室平衡容器的L總是大于H0，使汽包壓力變化的影響存在，減?。↙-H0)有助于降低汽包壓力的影響。因此，進一步的改進就需要從平衡容器的結構、尺寸上進行。3 平衡容器的改進2 改進后的平衡容器結構如下。1）差壓信號正常水位H0時： p0=(L-l)W+lag-H0W+(L-H0)Sg水位+H時： p=(L-l)W+lag-（H0+H)W+(L-H0-H)Sg =p0-H(W-S)g a為室溫、汽包壓力下水的密度，受壓力的影響很小。2) 平衡容器結構尺寸確定 需確定L與l值，降低結構尺寸對于水位測量的影響。 要求：在正常水位H0下，當汽包壓力從很小值變化至額定工作壓力

5、過程中，平衡容器輸出的差壓p0保持不變。在很小壓力值（如0.5MPa)下： p05=(L-l)W5g+lag-H0W5g-(L-H0)S5g a為室溫下水的密度，受壓力影響很小，可認為是常數(shù)。 下標5表示在0.5MPa壓力下的參數(shù)值。額定工作壓力下： p0e(L-l)Weg+lag-H0Weg-(L-H0)Seg 下標e表示額定壓力下的參數(shù)值。 根據(jù)要求，令p05=p0e （1） 平衡容器輸出差壓變化范圍應滿足差壓計測量范圍的要求，即在汽包壓力最低情況下（W-S最大，p最大），水位最低時（水位與差壓成反比），平衡容器輸出差壓最大。 此差壓最大值應等于差壓計的差壓測量上限pmax,有： pmax

6、=(L-l)W5g+lag-LS5g (2) 聯(lián)立求解式（1）和式（2）得 式中：S=Se-S5;W=We-W5。需注意：上述的結構改造，只能使正常水位下的差壓輸出p0受汽包壓力的影響大為減??；在水位H（H0）時，差壓輸出p仍受汽包壓力變化的影響。 由p =p0-H(W-S)g可知，汽包壓力變化時，(W-S)會變化，差壓輸出p仍會變化。 為了進一步消除汽包壓力變化對差壓式水位計指示值的影響，可以進行汽包壓力校正。4 汽包水位信號的壓力校正 根據(jù)汽包壓力與密度差之間的關系，利用汽包壓力對差壓輸出信號進行校正計算，以校正由于汽包壓力偏離額定值所帶來的誤差。 對于平衡容器改進2（圖11-4）的平衡容器，輸出差壓方程有： p =p0-H(W-S)g =L(W-S)g-l(W-S)g-H(W-S)g (H=H0H) 根據(jù)圖11-3的曲線，將密度差(a-W)、(W-S)近似表示為線性關系： (W-S)g=K1-K2p (a-W)g=K3-K4p 將該兩式代入上式得水位與汽包壓力、差壓之間的關系：其中 K5=lK3+LK1； K6=lK4+LK2。 K1、K2、K3、K4、