《熱工信號(hào)處理技術(shù)》課件第10章 汽包水位測(cè)量

1、第10章 汽包水位測(cè)量重量水位：將水位上、下聯(lián)管間的測(cè)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(shí)相應(yīng)的水位。10.1 云母水位計(jì)1 水位計(jì)結(jié)構(gòu) 水位計(jì)采用連通管原理制成。 水位計(jì)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(jì) 三窗式水位計(jì)2 測(cè)量情況當(dāng)水位計(jì)中水的密度等于飽和水密度時(shí)，水位計(jì)的水位即是重量水位。水位計(jì)放置在汽包外，由于散熱，使水位計(jì)中水柱溫度低于飽和水溫度。說(shuō)明水位計(jì)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(jì)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(jì) 將汽包水位通過(guò)平衡容器轉(zhuǎn)換為差壓信號(hào)

2、，用差壓計(jì)測(cè)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(zhuǎn)換為壓差變化。2）測(cè)量原理 水位計(jì)標(biāo)尺的分度為+H 0 -H 正常水位H0時(shí)為“0”水位，高于正常水位時(shí)為正水位，低于正常水位時(shí)為負(fù)水位。 雙室平衡容器在正常水位(H0)時(shí)，差壓方程： p0=L1g-(L-H0)Sg+H02g在H水位時(shí)，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(shí)，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(nèi)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(fù)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(cè)量水位就會(huì)產(chǎn)生誤差。2 平衡容器的改進(jìn)1 在本結(jié)構(gòu)中可認(rèn)為，正、負(fù)壓室內(nèi)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(jìn)較好地解決了水溫受環(huán)境的影響。 但也存在兩個(gè)問(wèn)題：當(dāng)汽包壓力發(fā)生變化時(shí)，W-S會(huì)發(fā)生變化，引起p變化，產(chǎn)生水位測(cè)量誤差。 如，由圖11-3曲線，在H0水位情況下，當(dāng)汽包壓力從8MPa降到4MPa時(shí)，（W-S)增大，因此，p0增大，指示水位降低。在不同水位時(shí)，（L-H0-H）不同，W-S變化產(chǎn)生的p變化不

4、同，即水位測(cè)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(jìn)一步的改進(jìn)就需要從平衡容器的結(jié)構(gòu)、尺寸上進(jìn)行。3 平衡容器的改進(jìn)2 改進(jìn)后的平衡容器結(jié)構(gòu)如下。1）差壓信號(hào)正常水位H0時(shí)： p0=(L-l)W+lag-H0W+(L-H0)Sg水位+H時(shí)： 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(jié)構(gòu)尺寸確定 需確定L與l值，降低結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)于水位測(cè)量的影響。 要求：在正常水位H0下，當(dāng)汽包壓力從很小值變化至額定工作壓力

5、過(guò)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(rèn)為是常數(shù)。 下標(biāo)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(biāo)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(yīng)滿(mǎn)足差壓計(jì)測(cè)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(shí)（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(yīng)等于差壓計(jì)的差壓測(cè)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(jié)構(gòu)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小；在水位H（H0）時(shí)，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(shí)，(W-S)會(huì)變化，差壓輸出p仍會(huì)變化。 為了進(jìn)一步消除汽包壓力變化對(duì)差壓式水位計(jì)指示值的影響，可以進(jìn)行汽包壓力校正。4 汽包水位信號(hào)的壓力校正 根據(jù)汽包壓力與密度差之間的關(guān)系，利用汽包壓力對(duì)差壓輸出信號(hào)進(jìn)行校正計(jì)算，以校正由于汽包壓力偏離額定值所帶來(lái)的誤差。 對(duì)于平衡容器改進(jìn)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(guān)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(guān)系：其中 K5=lK3+LK1； K6=lK4+LK2。 K1、K2、K3、K4、