華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量課件

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表-第七章水位測(cè)量2024/4/17華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量第一節(jié)

液位測(cè)量概述

一、液位測(cè)量的重要性

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，液位往往是很重要的控制參數(shù)。對(duì)于一般儲(chǔ)液裝置內(nèi)所儲(chǔ)存液體的多少對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的影響是不可忽視的。比如火電生產(chǎn)過(guò)程中的鍋爐汽包內(nèi)的水位就直接影響汽水系統(tǒng)循環(huán)的效果以及送出蒸汽的質(zhì)量。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量二、液位測(cè)量的特點(diǎn)（l）穩(wěn)定的液面是一個(gè)規(guī)則的表面，但是當(dāng)物料有流進(jìn)流出時(shí)，會(huì)有波浪使液面波動(dòng)。在生產(chǎn)過(guò)程中還可能出現(xiàn)沸騰或起泡沫的現(xiàn)象，使液面變得模糊。（2）大型容器中常會(huì)有各處液體的溫度、密度和粘度等物理量分布不均勻的現(xiàn)象。（3）容器中的液體呈高溫、高壓、高粘度或含有大量雜質(zhì)、懸浮物等。以汽包水位為例，汽包水位具有以下特點(diǎn)：①汽包內(nèi)水汽無(wú)明顯分界面。②汽包內(nèi)水位忽上忽下劇烈周期波動(dòng)。③爐水中含有鹽堿，受汽水沖擊形成泡沫，如水質(zhì)嚴(yán)重惡化，會(huì)形成大量泡沫。④汽包水位橫切面特點(diǎn)是中間凸起，水位在汽包壁成帶狀升高，并超過(guò)中間部位。⑤虛假水位的存在華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量三、測(cè)量液位的方法1.浮力式華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量2.靜壓式液位—壓力轉(zhuǎn)換的方式主要有壓力式和差壓式。3.電氣式電氣式液位測(cè)量是直接將液位轉(zhuǎn)換為電阻、電容、電感等量值的變化。4.聲波式華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

第二節(jié)

汽包水位測(cè)量概述一、鍋爐汽包水位測(cè)量的重要性●

由于負(fù)荷、燃燒工況及給水流量的變化，汽包水位會(huì)經(jīng)常變化。

●

水位過(guò)高或急劇波動(dòng)會(huì)引起蒸汽品質(zhì)惡化，造成受熱面結(jié)鹽，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)水沖擊振動(dòng)、葉片損壞；水位過(guò)低會(huì)引起排污失效，爐內(nèi)加藥進(jìn)入蒸汽，甚至引起下降管帶汽，影響爐水循環(huán)工況，造成爐管大面積爆破。

●

鍋爐運(yùn)行中，通過(guò)水位測(cè)量系統(tǒng)來(lái)監(jiān)視和控制汽包水位。當(dāng)汽包水位超出正常運(yùn)行范圍時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，保護(hù)系統(tǒng)將立即采取必要的保護(hù)措施，以確保鍋爐和汽輪機(jī)的安全。

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鍋爐汽包水位測(cè)量系統(tǒng)是機(jī)組安全運(yùn)行的極端重要的系統(tǒng)。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量二、鍋爐汽包水位測(cè)量的基本要求

根據(jù)鍋爐汽包水位測(cè)量的重要性和測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)，鍋爐汽包水位測(cè)量系統(tǒng)至少應(yīng)滿足下列基本要求：

(1)準(zhǔn)確性好。鍋爐汽包水位相對(duì)主蒸汽壓力、溫度這類參數(shù)而言，并不是需要精確控制的參數(shù)，一般情況下，兩個(gè)汽包水位計(jì)的測(cè)量示值偏差在30mm以內(nèi)是可以接受的。而在正常條件下保持這樣的精確度不是十分困難的。但是，由于汽包水位測(cè)量對(duì)象十分復(fù)雜，而汽包水位測(cè)量采用聯(lián)通管式或差壓式測(cè)量原理，使得汽包壓力和測(cè)量參比的條件在變化時(shí)會(huì)造成非常大的誤差。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量(2)可靠性高

汽包水位測(cè)量系統(tǒng)從取樣開始，到信號(hào)轉(zhuǎn)換、控制和保護(hù)回路以及供電回路，均應(yīng)十分可靠。此外，除了提高裝置本身的可靠性外，還應(yīng)提高系統(tǒng)的可靠性，包括對(duì)汽包水位測(cè)量、控制和保護(hù)系統(tǒng)的配置應(yīng)采取嚴(yán)格的冗余要求，應(yīng)采用兩種或以上工作原理共存的配置原則；鍋爐汽包水位控制和保護(hù)用的水位測(cè)量信號(hào)應(yīng)采取三重冗余等。(3)維護(hù)性好

鍋爐汽包水位測(cè)量系統(tǒng)的維護(hù)應(yīng)簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量應(yīng)盡可能少，而且應(yīng)便于進(jìn)行在線實(shí)際水位信號(hào)的保護(hù)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)等。

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第三節(jié)云母水位計(jì)及雙色水位計(jì)

一、云母水位計(jì)云母水位計(jì)是鍋爐汽包一般都裝設(shè)的就地顯示水位表。它是一連通器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，顯示直觀。由于云母水位計(jì)溫度低于汽包內(nèi)溫度，因此云母水位計(jì)的示值水柱高度低于汽包重量水位高度。式中——汽包內(nèi)飽和蒸汽密度；

——汽包內(nèi)飽和水密度；

——云母水位計(jì)測(cè)量管內(nèi)水柱的平均密度；

——汽包內(nèi)重量水位;

——顯示值。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量二、雙色水位計(jì)

雙色水位計(jì)是基于聯(lián)通管式原理的水位計(jì)，它是由云母水位計(jì)發(fā)展而來(lái)的。云母水位計(jì)只能就地監(jiān)視，且汽水界面不清晰，而雙色水位計(jì)改進(jìn)了云母水位計(jì)結(jié)構(gòu)，輔以光學(xué)系統(tǒng)，利用光從空氣進(jìn)人蒸汽或水產(chǎn)生不同的折射，使汽水界面顯示成紅、綠兩色的分界面，顯示清晰，并可利用工業(yè)攝像系統(tǒng)等方式遠(yuǎn)傳顯示。用于超高壓及以上鍋爐的雙色水位計(jì)，考慮其強(qiáng)度，窗口玻璃不做成長(zhǎng)條形，而是沿水位計(jì)高度上開若干個(gè)圓形窗口，稱為多窗式雙色水位計(jì)，其缺點(diǎn)是小窗之間的一段是水位顯示的盲區(qū)。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

雙色水位計(jì)采用把普通光經(jīng)濾光玻璃(紅、綠兩種)使紅光、綠光透過(guò)，再經(jīng)被測(cè)液體或氣體折射，在光路上設(shè)置窗口予以顯現(xiàn)，可測(cè)知光路上是液體或氣體。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量利用工業(yè)電視在主控室顯示水位華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量汽包雙色水位計(jì)華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量測(cè)量技術(shù)的進(jìn)展——無(wú)盲區(qū)低偏差雙色水位計(jì)

傳統(tǒng)的雙色水位計(jì)測(cè)量誤差大、云母片易結(jié)垢而使顯示模糊、頻繁排污易造成表計(jì)熱變形而泄漏以及存在顯示盲區(qū)等缺點(diǎn)?，F(xiàn)推出了無(wú)盲區(qū)低偏差雙色水位計(jì)。

水位計(jì)組成：由光源箱3、水位計(jì)表體4、平衡管６、排污管７、雙色水位計(jì)８、汽側(cè)取樣管2、水側(cè)取樣閥門10、飽和汽伴熱管11、排水管12、冷凝罐14等組成。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

原理：

利用汽包內(nèi)的飽和蒸汽經(jīng)汽側(cè)取樣管2和汽側(cè)取樣閥門1進(jìn)入伴熱管１１，給水位計(jì)表體4加熱，阻止雙色水位計(jì)8內(nèi)的飽和水向外傳熱；再利用冷凝器14內(nèi)冷凝后的飽和水給雙色水位計(jì)8內(nèi)的水置換，加速雙色水位計(jì)8內(nèi)的水循環(huán)，使雙色水位計(jì)8內(nèi)的水接近飽和水溫度；從而消除水位計(jì)測(cè)量管內(nèi)水柱密度對(duì)水位測(cè)量造成的偏差，使得雙色水位計(jì)8內(nèi)的水位在任何時(shí)候，任何工況下接近汽包內(nèi)的真實(shí)水位，達(dá)到準(zhǔn)確監(jiān)視汽包水位的目的。

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飽和汽伴熱管11在安裝時(shí)將排水管12接至低于汽包中心下15m的汽包下降管處。進(jìn)入飽和汽伴熱管11的飽和蒸汽在其中冷凝后流到下降管中，由于排水管與汽包下降管的連接處處于汽包下大于15m的地方，排水管中的水位不會(huì)上升到水位計(jì)表體內(nèi)部，使得飽和汽伴熱管中始終充滿飽和蒸汽，起到對(duì)表體和水位計(jì)管中的水進(jìn)行加熱的目的。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

利用冷凝器內(nèi)冷凝后的飽和水置換表計(jì)內(nèi)的水，加速了表計(jì)內(nèi)的水循環(huán)，由于置換的新水為飽和蒸汽冷凝后的飽和水，含鹽低，這樣減少了云母片結(jié)垢，延長(zhǎng)了表計(jì)的排污周期，從而減少了表計(jì)的熱變形，也就減少了表體的泄漏，延長(zhǎng)了表體的檢修周期，降低了維護(hù)費(fèi)用。它的顯示部分是由兩側(cè)水位管的五窗云母組成，相鄰云母窗口有一定重疊度，因而消除了顯示盲區(qū)。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量第四節(jié)電接點(diǎn)水位計(jì)

電接點(diǎn)水位測(cè)量裝置是一種基于聯(lián)通器式原理的測(cè)量裝置，與普通就地云母水位計(jì)(或雙色水位計(jì))不同之處在于測(cè)量筒內(nèi)有一系列組成測(cè)量標(biāo)尺的電極，由于汽、水電導(dǎo)率的很大差別，造成處于汽和水中的電極電阻值有很大差別，以此來(lái)判斷電極是處于水空間，還是處于汽空間。利用多個(gè)電極即可判斷當(dāng)前的水面位置。

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優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電接點(diǎn)信號(hào)可以遠(yuǎn)傳，時(shí)延很小，不存在儀表的機(jī)械變差及分度誤差，顯示直觀，可靠性高。

應(yīng)用：火電廠鍋爐汽包、高壓加熱器、除氧器水位測(cè)量中普遍應(yīng)用。

組成：由水位測(cè)量筒(水位傳感器)和顯示儀表組成。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

一、水位轉(zhuǎn)換原理

水位測(cè)量筒通過(guò)連通方式形成相應(yīng)水柱高度，該水柱的壓力平衡壓力容器內(nèi)的被測(cè)量水位的壓力。在水位測(cè)量筒的筒壁上安裝了數(shù)個(gè)電極。

轉(zhuǎn)換原理：鍋爐爐水的電阻率一般在103Ω·cm以下，蒸汽的電阻率一般在106Ω·cm以上，筒內(nèi)的水浸沒(méi)的電接點(diǎn)處于低阻狀態(tài)，未被浸沒(méi)而處于汽(氣)中的電接點(diǎn)處于高阻狀態(tài)。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

電接點(diǎn)水位傳感器(a)外形；(b)A—A視圖；(c)高壓爐電接點(diǎn)；(d)電接點(diǎn)固定座1一汽包；2一測(cè)量筒殼;3一排污管；4一電接點(diǎn)；5、6一瓷封件；7一瓷管；8一固定螺絲；9一紫銅墊圓；10一接點(diǎn)芯；11一固定座二、水位傳感器的結(jié)構(gòu)華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

15點(diǎn)：0，15，30，50，100，150，200，250(單位：mm)17點(diǎn)：0，15，30，50，100，150，200，250，300(單位：mm)19點(diǎn)：0，15，30，50，75，100，150，200，250，300(單位：mm)對(duì)于火力發(fā)電廠鍋爐汽包水位的測(cè)量一般采用19點(diǎn)的水位傳感器。在使用時(shí)，電接點(diǎn)的極芯與筒壁之間的高阻或低阻狀態(tài)反映了該電接點(diǎn)是否被水浸沒(méi)。電源的一端接電極芯，另一端接測(cè)量簡(jiǎn)體的公共電極。為了防止電極的極化作用，電極需采用交流電源。爐水水質(zhì)較好時(shí)，一般采用18V，爐水水質(zhì)較差時(shí)，為了與二次儀表配合，可采用較低電壓，例如9V。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量高壓加熱器電接點(diǎn)水位傳感器華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量汽包電接點(diǎn)水位計(jì)的顯示儀表華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

三、顯示儀表

水位顯示采用燈光電路顯示較為方便。每個(gè)電接點(diǎn)對(duì)應(yīng)一套燈光顯示電路。

●氖燈顯示儀表

●紅綠燈顯示儀表

●發(fā)光二極管顯示儀表

●數(shù)字顯示華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量1.氖燈顯示儀表華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量２.紅綠燈光顯示儀表與電接點(diǎn)水位測(cè)量筒配套的紅綠燈光顯示儀表包括了與電接點(diǎn)數(shù)目相同、電路結(jié)構(gòu)一樣的燈光電路。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量3.發(fā)光二極管顯示儀表

UDZ電接點(diǎn)水位表與19點(diǎn)水位測(cè)量筒配套使用實(shí)現(xiàn)水位顯示。實(shí)現(xiàn)的功能：●水位顯示；●水位低于－50mm時(shí)，或達(dá)到及高于十50mm時(shí)，儀表面板發(fā)光二極管給出報(bào)警顯示，同時(shí)有報(bào)警繼電器接點(diǎn)信號(hào)輸出；●實(shí)現(xiàn)土200mm水位保護(hù)顯示，當(dāng)水位低于－200mm時(shí)，或達(dá)到及高于十200mm時(shí)，儀表面板發(fā)光二極管給出保護(hù)顯示，同時(shí)有保護(hù)繼電器接點(diǎn)信號(hào)輸出。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

UDZ電接點(diǎn)水位表中共有19套電路。（1）不帶報(bào)警、保護(hù)的電接點(diǎn)顯示電路（共有15套）華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量(2)高水位顯示報(bào)警電路該電路對(duì)應(yīng)的電接點(diǎn)為DJl3(十50mm)，只有一套。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量（3）高水位顯示保護(hù)電路該電路對(duì)應(yīng)的電接點(diǎn)為DJ17(+200mm)，只有一套。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

（4）低水位顯示報(bào)警電路該電路對(duì)應(yīng)的電接點(diǎn)為DJ7(一50mm)，只有一套。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量（5）低水位顯示保護(hù)電路該電路對(duì)應(yīng)的電接點(diǎn)為DJ3(一200mm)，只有一套。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量4.數(shù)字電接點(diǎn)顯示儀表

與電接點(diǎn)水位測(cè)量筒配套的數(shù)字顯示儀表不同于一般的工業(yè)數(shù)字顯示儀表。

◆水位測(cè)量筒輸出的是數(shù)字信號(hào)(電接點(diǎn)狀態(tài))，顯示儀表中沒(méi)有A／D轉(zhuǎn)換部件。

◆水位測(cè)量筒只有19個(gè)電接點(diǎn)，因此顯示儀表只顯示19個(gè)水位數(shù)字量。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量DYS—19適用于鍋爐汽包水位測(cè)量，配套使用19個(gè)電接點(diǎn)的水位測(cè)量筒。其功能為：

（1)顯示三位數(shù)字和十、－號(hào)(顯示器件為輝光數(shù)字管)；

（2)報(bào)警

±50mm水位報(bào)警顯示并有接點(diǎn)信號(hào)輸出；

（3)保護(hù)

±200mm水位保護(hù)接點(diǎn)信號(hào)輸出；（4)輸出模擬信號(hào)0～10mA(對(duì)應(yīng)一300～十300mm)。

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（a）狀態(tài)取樣及阻抗轉(zhuǎn)換具體的電路華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量（b）整形電路華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量（c）邏輯判斷電路華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量（d）正號(hào)邏輯判斷電路華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量（e）負(fù)號(hào)邏輯判斷電路華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

（f)譯碼電路華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量(g)驅(qū)動(dòng)顯示電路華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

(h)報(bào)警電路（1）+50mm報(bào)警電路；（2）-50mm報(bào)警電路；（3）報(bào)警燈光顯示電路華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

(i)保護(hù)電路（a）+200mm保護(hù)；（b）-200mm保護(hù)

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量(j)0～10mA模擬電路輸出電路華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

思考：電接點(diǎn)水位計(jì)測(cè)量水位時(shí)有哪些誤差來(lái)源？

電接點(diǎn)(電極式)汽包水位測(cè)量裝置技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷三個(gè)時(shí)期：

(1)普通測(cè)量筒電接點(diǎn)汽包水位測(cè)量裝置階段。

20世紀(jì)70年代初，普通測(cè)量筒(單層測(cè)量筒)電極式汽包水位測(cè)量裝置出現(xiàn)，并立即引起人們關(guān)注和得到廣泛應(yīng)用。測(cè)量筒內(nèi)水柱平均溫度受諸多因素影響而變化，致使水位測(cè)量存在較大的、且變化十分復(fù)雜的偏差；同時(shí)受當(dāng)時(shí)技術(shù)限制，電極存在著易污染、掛水、漏電以及電極組件易泄漏等問(wèn)題，可靠性不高，維護(hù)量大。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量(2)熱套式測(cè)量筒電接點(diǎn)汽包水位測(cè)量裝置的出現(xiàn)。

采用了熱套式測(cè)量筒，使測(cè)量筒內(nèi)水柱溫度接近飽和溫度，以解決測(cè)量偏差大的問(wèn)題。但是，電極易污染、掛水、漏電等缺陷更為嚴(yán)重，這類儀表在我國(guó)某些機(jī)組上應(yīng)用后逐漸被淘汰，最后又被迫將測(cè)量筒更換為普通的單層測(cè)量筒。

水位測(cè)量裝置仍然處于只能作為汽包監(jiān)視的輔助儀表，更不能用于保護(hù)。

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(3)電接點(diǎn)汽包水位測(cè)量裝置技術(shù)的新進(jìn)展。

20世紀(jì)90年代末期，推出了CＪＴ—2000型高精度、高可靠性的電極式汽包水位測(cè)量裝置。從此，這類電極式汽包水位測(cè)量裝置被廣泛認(rèn)為是鍋爐不可缺少的儀表，并開始逐步用于鍋爐汽包水位保護(hù)。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量ＣＪＴ－2000電極傳感器測(cè)量筒的原理：

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量１.測(cè)量筒水柱溫度接近飽和水溫，水位測(cè)量精度高

在測(cè)量筒內(nèi)部設(shè)置籠式內(nèi)加熱器，利用飽和汽加熱水樣。加熱器由不同傳熱元件構(gòu)成。加熱方式有內(nèi)熱和外熱。內(nèi)熱既有水柱徑向傳熱元件，又有軸向分層傳熱元件。加熱器上口敞開，來(lái)自汽側(cè)取樣管的飽和蒸汽進(jìn)入加熱器，像汽籠一樣加熱水柱。傳熱方式與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既有利于增加加熱面積(加熱面積是筒體散熱面積的1．4倍)，又有利于熱交換。飽和蒸汽在加熱器中放出汽化潛熱，其凝結(jié)水由排水管引至下降管。此外，還設(shè)置冷凝器使新型測(cè)量筒比普通測(cè)量筒高出許多，這是專利產(chǎn)品最重要的外形特征。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量２.采用柔性自密封電極組件和水質(zhì)自優(yōu)化措施提高電極的可靠性

電極利用筒內(nèi)本身壓力增加密封緊力，自緊力與壓力成正比，壓力愈高，自緊力愈大。加上安裝預(yù)緊力，有足夠緊力保證密封不泄漏。電極冷態(tài)可靠密封試驗(yàn)壓力可達(dá)40MＰa。柔性密封材料可耐1000℃高溫，承壓強(qiáng)度高，回彈性能與熱緊性能好。電極帶有拆卸螺紋，拆卸方便。傳統(tǒng)電極組件的密封緊力隨壓力增加而減小，需要預(yù)緊力很大，加之采用硬靠機(jī)械密封，密封可靠性低，熱緊性能差。ＲＥＤ－２０００電極安裝有2°-3°仰角，可有效防止電極掛水與水漬。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

設(shè)置冷凝器除提高水樣溫度外，更重要的作用是實(shí)現(xiàn)取樣水質(zhì)自優(yōu)化。大量純凈的蒸餾水進(jìn)入水室，將水質(zhì)較差的舊水樣壓回汽包，形成自動(dòng)凈化置換回路，水樣為“活水”。設(shè)計(jì)置換倍率達(dá)20次／h，故水質(zhì)自優(yōu)化功能強(qiáng)。其好處是：(1)免排污。水質(zhì)好，減輕了對(duì)電極的污染。初裝徹底沖洗后，在3-4a大修周期內(nèi)免排污，既減少了維護(hù)量，又可避免熱態(tài)排污損壞電極。(2)可增大水樣電阻率，利于減小工作電流，減緩電極的電腐蝕而延長(zhǎng)壽命。(3)水質(zhì)穩(wěn)定，水樣上下水阻率分布較均勻，利于提高二次儀表測(cè)量的穩(wěn)定性，不必經(jīng)常調(diào)整儀表臨界水阻。(4)水側(cè)取樣管中有連續(xù)流向汽包的高溫水流，當(dāng)汽包水位大幅度升降時(shí)的熱沖擊較小。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量3.安全方便地進(jìn)行汽包水位保護(hù)實(shí)際聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)

鍋爐運(yùn)行中，不需升降汽包水位即可進(jìn)行測(cè)量筒“滿水和缺水實(shí)際聯(lián)動(dòng)校驗(yàn)”。關(guān)閉水側(cè)取樣截門后，測(cè)量筒內(nèi)水位逐漸上升，幾分鐘(額定工況下)后可達(dá)到“滿水”值。關(guān)閉排水門，緩慢開啟排污門，水位逐漸下降至“缺水”值。其間儀表應(yīng)發(fā)出高低1、2、3值報(bào)警信號(hào)。因此，水位保護(hù)實(shí)際聯(lián)動(dòng)校驗(yàn)快、準(zhǔn)、易行，并可在鍋爐運(yùn)行中定期校驗(yàn)。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量第五節(jié)差壓水位計(jì)

它是靜壓式液位測(cè)量?jī)x表，在汽包水位、高加水位、除氧器水位測(cè)量中都能得到應(yīng)用。

一、工作原理利用平衡容器將水位轉(zhuǎn)換成差壓信號(hào)，通過(guò)測(cè)量差壓來(lái)得到水位。水位—差壓轉(zhuǎn)換裝置稱為平衡容器，其結(jié)構(gòu)形式如圖所示，(a)為簡(jiǎn)單平衡容器，(b)為雙室平衡容器，(c)為結(jié)構(gòu)補(bǔ)償式雙室平衡容器。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量1.簡(jiǎn)單平衡容器

對(duì)圖(a)中所示簡(jiǎn)單平衡容器，輸出的差壓為，按照流體靜力學(xué)原理，有思考：這種差壓式水位計(jì)在測(cè)量水位時(shí)有哪些因素使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差？華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量由上式容易看出：

只有在水側(cè)水柱溫度保持不變及汽包壓力保持不變時(shí)，輸出的差壓和水位為單值對(duì)應(yīng)關(guān)系。

實(shí)際測(cè)量過(guò)程中：

（1）水側(cè)水柱溫度隨環(huán)境溫度而變；

（2）汽包內(nèi)壓力也經(jīng)常變化。

因此固定水柱溫度和汽包壓力的影響都是不可忽視的。

注意：水位計(jì)是按汽包工作在額定工作壓力下進(jìn)行的，實(shí)際工作壓力偏離額定工作壓力會(huì)使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量以L=600mm為例，計(jì)算表明：

(1)壓力愈低，差壓信號(hào)的相對(duì)誤差愈大。

以工作壓力P=17MPa為基準(zhǔn)，并假定ρa(bǔ)為40℃時(shí)的密度值，汽包水位在H=300mm處，則當(dāng)工作壓力P=11MPa時(shí)，誤差為-4.1％；當(dāng)P=5MPa時(shí)，誤差為-9.17％；當(dāng)P=3MPa時(shí)，誤差達(dá)到-12.4％。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

(2)根據(jù)某電廠具體情況下的計(jì)算，參比水柱平均溫度對(duì)水位測(cè)量的影響如下表所示

從上表可知，如果參比水柱的設(shè)定溫度值為40℃，當(dāng)其達(dá)到80℃時(shí)，其水位測(cè)量附加正誤差33.2mm；當(dāng)參比水柱溫度達(dá)到130℃時(shí)，其水位測(cè)量附加正誤差高達(dá)108mm。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量2.雙室平衡容器

在圖(b)所示的雙室平衡容器中，給固定水柱增裝了蒸汽保溫室，使得固定水柱的溫度達(dá)到了汽包內(nèi)的汽水溫度，因而消除了固定水柱非飽和狀態(tài)時(shí)溫度的影響。其輸出差壓為

=

思考：這種水位計(jì)的輸出在水位不變時(shí)還隨汽包壓力的變化而改變嗎？華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量由上式看出：輸出的信號(hào)差壓與成負(fù)線性關(guān)系(壓力不變時(shí))。汽包壓力變化時(shí)，輸出仍受壓力的影響(水位不變時(shí))不同水位時(shí)壓力影響所產(chǎn)生的誤差是不同的，在水位不變的情況下，汽包壓力的變化所產(chǎn)生的輸出誤差為

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量例二:設(shè)L=600mm,H0=300mm,求P1=10MPa和△H=0時(shí)的輸出差壓△P10=？若壓力降為P2=5MPa,再求△H=0時(shí)的輸出差壓△P5=？已知:P1=10MPa時(shí),ρw10=688.4kg/m3,ρs10=55.6kg/m3;P2=5MPa時(shí),ρw5=777.7kg/m3,ρs5=25.4kg/m3;華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量由若以△P10為分度值,則誤差為由△P5計(jì)算此時(shí)顯示的水位為:華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量思考：如何減小或消除汽包壓力變化的影響？有兩種途徑（1）改進(jìn)平衡容器的結(jié)構(gòu)；（2）對(duì)水位信號(hào)引入汽包壓力的校正。二、減小或消除汽包壓力變化的影響的方法1.采用結(jié)構(gòu)補(bǔ)償式雙室平衡容器分析:若想消除汽包壓力變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,則希望華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

圖(c)中所示的結(jié)構(gòu)補(bǔ)償式雙室平衡容器是一種從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行汽包壓力補(bǔ)償?shù)乃弧顗恨D(zhuǎn)換裝置。固定水柱的管段稱為補(bǔ)償管段，它的長(zhǎng)度是經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)而確定的。按照流體靜力學(xué)原理，補(bǔ)償式雙室平衡容器的輸出為

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量在不變的情況下，汽包壓力的變化所產(chǎn)生的輸出誤差為

從輸出表達(dá)式的形式上看，結(jié)構(gòu)補(bǔ)償式平衡容器并沒(méi)有消除汽包壓力對(duì)輸出的影響。的長(zhǎng)度是經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)確定的，只要適當(dāng)選擇的長(zhǎng)度就可以在一定水位上使得壓力的影響減小到最低程度。

的長(zhǎng)度是經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)確定的，方法如下：

當(dāng)時(shí)：

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

令時(shí)使壓力的影響所產(chǎn)生的輸出的誤差為零，則有按上式計(jì)算的的長(zhǎng)度就是在條件下(正常水位)完全消除工作壓力影響時(shí)補(bǔ)償管的尺寸。式中，、是汽包工作壓力與額定工作壓力時(shí)的飽和水、汽的密度差，。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量由前述知，的計(jì)算還取決于值。值的不同將影響差壓信號(hào)的大小。當(dāng)與平衡容器配套的差壓計(jì)量程上限一定或要求平衡容器輸出上限一定時(shí)，則要根據(jù)差壓計(jì)的量程上限來(lái)確定值。在和工作壓力為補(bǔ)償范圍下限壓力時(shí)，平衡容器輸出最大，故有華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量解上述方程組，得這種水位計(jì)的補(bǔ)償效果如何？華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量2.采用雙差壓平衡容器可進(jìn)一步改善結(jié)構(gòu)補(bǔ)償式平衡容器的特性。圖中的平衡容器輸出的差壓為信號(hào)差壓，為補(bǔ)償差壓。兩差壓信號(hào)經(jīng)過(guò)處理計(jì)算后得到的信號(hào)Y只與平衡容器的結(jié)構(gòu)尺寸和水位有關(guān)，而與汽包工作壓力無(wú)關(guān)，完全消除了工作壓力的影響。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量采用雙差壓平衡容器的差壓式水位測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是水位測(cè)量不再受汽包壓力及環(huán)境溫度等諸多因素影響。但是它有下列缺點(diǎn)：(1)平衡容器結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

(2)雖然不需要裝設(shè)校正用壓力變送器，但卻要裝設(shè)校正用差壓變送器。差壓變送器及其管路系統(tǒng)相對(duì)較復(fù)雜，測(cè)量可靠性差，容易產(chǎn)生附加誤差。

因此，這種系統(tǒng)目前很少采用。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量汽包水位平衡容器華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

3.采用汽包水位的壓力校正方法

（1）校正原理

差壓水位的壓力校正是指對(duì)簡(jiǎn)單平衡容器或雙室平衡容器輸出的差壓信號(hào)，通過(guò)引入汽包壓力信號(hào)進(jìn)行一定的校正計(jì)算，從而消除壓力對(duì)測(cè)量影響的一種補(bǔ)償方法。

例如：對(duì)于雙室平衡容器，輸出

對(duì)于式中()因子可采用如下近似公式：

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量為了保證在將汽包壓力與密度差關(guān)系近性化時(shí)有足夠精確度，一般按分段進(jìn)行線性化逼真，也就是說(shuō)，汽包壓力在不同變化內(nèi)時(shí)，這些常數(shù)取值也不同。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量（2）校正計(jì)算的實(shí)施方法校正計(jì)算式可以采用模擬儀表計(jì)算實(shí)現(xiàn)，也可以采用智能化壓力校正計(jì)算系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)具有壓力校正計(jì)算的差壓水位測(cè)量系統(tǒng)框圖如圖。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量三、差壓水位系統(tǒng)與零點(diǎn)遷移在火力發(fā)電廠，差壓水位系統(tǒng)一般有三種組成形式：就地顯示、信號(hào)遠(yuǎn)傳顯示記錄、信號(hào)遠(yuǎn)傳輸出。差壓水位測(cè)量系統(tǒng)如圖所示。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

對(duì)于平衡容器式水位—差壓轉(zhuǎn)換，其輸出的差壓與水位呈負(fù)線性關(guān)系。為使顯示或輸出的電氣信號(hào)適合人們的正常習(xí)慣(水位升高、顯示的數(shù)值增大),則需要進(jìn)行零點(diǎn)遷移。

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量第六節(jié)鍋爐汽包水位測(cè)量系統(tǒng)誤差的評(píng)定

目前，鍋爐汽包水位測(cè)量主要采用基于聯(lián)通器式和差壓式原理的兩種方法。令人遺憾的是至今沒(méi)有一種可以準(zhǔn)確判別汽包發(fā)生“假水位”時(shí)的真實(shí)水位位置的水位計(jì)，更沒(méi)有一種可以作為標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)鍋爐汽包水位計(jì)，大多只能采用下列兩種方法來(lái)檢查汽包正常水位附近汽包水位計(jì)的準(zhǔn)確性：

華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量

(1)在鍋爐汽包正常水位上下焊接排汽(水)管的方法。校驗(yàn)時(shí)，運(yùn)行人員將汽包水位保持在正常水位附近[通過(guò)化驗(yàn)汽包正常水位上下排汽(水)的導(dǎo)電度來(lái)確認(rèn)]，此時(shí)即可觀察到汽包水位表在汽包正常水位點(diǎn)處的誤差了。這種方法可以在線核對(duì)，但操作特別復(fù)雜，也不是所有鍋爐上都焊接有這種排汽(水)管。華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表第七章水位測(cè)量(2)停爐后進(jìn)入汽包內(nèi)部觀察長(zhǎng)期運(yùn)行的汽水分界面水垢線，核對(duì)與汽包水位表的正常水位(零水位)是