冶金锅炉常用汽包液位计类型及应用

锅炉汽包液位计是锅炉的重妥附属设备，汽包液位过高会影响汽水分离效果，容易造成过热器和汽轮机通流部 分结垢，引起过热吉普像管，机级热效率降低 。因锅炉里的水在高温时汽化，水利汽损耗较大，要不断地补充水 ，才能使锅炉 的水位保持一定高度 ，当水位高到 一定程度，蒸汽就会带水， 可能引起破坏性事故 。锅炉有爆炸的危险 。汽包液 位讨在实际运行 中存在诸多因素，属于仪表中比较难处理的 一类 。

1.双窒平衡容器

简介。双窒平衡容楼是 中、高压锅炉常用的差压式液位 计， 一般资料均有简要介绍及分析，但 由于双窒平衡容榕对应用 技术姿求相对较高，很多人仍无法正常使用双室平衡容器，甚至将双窒 )(单室使用，造成资源浪费 。

目前双室平衡容器仍以其无法比拟的准确性和良好的适应性， 在中、高lli‘锅炉水位控制 中， 仍作为首选的水位输入信号 。对 此，在《防止电力生产重大事故的 二十五项重点要求》第 8.3 条 中就明确规定:对于过热器出口压力为 13.5MPa  及以上的锅 炉，其汽包水位计应以差压式(带 压力修正回路)水位讨为 慕准。 汽包水位信号应采用 三选中值的方式进行优选 。

(2)双室平衡容糕特性。双室平衡容器是内部结构复杂、具 有一定向我补偿能力的汽包水位测景装置，结构见阁 1所示。在 基准杯上方的圆环形漏斗结构，将接个双室平衡容器分隔成上 下两个部分，故称为双室平衡容量替 。

在理想状态下，来自汽包的饱和水蒸汽经过凝 汽室时释放掉汽化潜热，形成饱和的凝结水供给摸准杯及后 续环节使用 。基准杯的作用是收集来自凝汽室的凝结水 ，并将 凝结水产生的压力导出容器，传向差i运测景仪表(差压变送 棒，简称交送榕〉的正 ).li侧。基准杯的容积有限， 当凝结水充满后则溢出流向滋流室 。由于获准杯的杯口高度固定，故而称为基准杯。

溢流窒占据'了容苦苦的大部分空间，主要功能是收集 获准杯 世进出的凝结水，并将:凝结水排入锅炉下降管，在流动过程 中为搭 个容器进行加热和苔热，确保与汽包 中的温度达到一敛。正常愉 况下，由于锅炉下降管 中流体的动力作用，激流室中幕本上没有 积水或只有少最积水。T 字形连通苦苦， t水平部分一端按汽包，另 一端接入变 送榕的负).1:侧，作用是将汽包 中动态水位产生的压力，传递给变 送榕的负压侧，与正压侧的( 基F的压力比较，以得知汽包中的水位。之所以被做成#JJ T 字形，是因为可以保证连通棋 中的介质 具有一定的流动性，防止其延伸到汽包之间的管线冬季栋结 。连通梅内部介质温度与汽包中的温度很可能不 一致，致使其中 的液位与汽包中不同，但由于流体的自平衡作用，对汽包7)汽包*位测景补偿方法通 常有两种， 一种是压力补偿，另一种是源度补偿 。树种方法但略有区别，温度补偿可以从 O"C开始(也可以从 100"C开始) ，而l:li 力 补偿只能从 100"C开始。这是因为温度可以 一一对应饱和密度 以及 100"C以下时的非饱和密度，而 压力却只能一一对应饱和 密度， fm 最低压力。时，只能对应 100"C时的饱和密度，故两种 方法构成的补偿系统，各自对应的补偿起始点不同， llrJ 差t巨变送 苦苦景程有所不同 。从容器的特性中可以看到，双室平衡容指不能完全满足生 产的需耍，原因是由于介质密度的变化所造成的  。因此必须采 取措施，进一步消除密度变化对汽包水位测景的影响，这种用来 消除密度变化带来影 H肉的捎施就叫做补偿 。(φ 双室容苦苦保温问题 。为了使容辙达到遐想」 二 作状态，容 器的外部必须做适    当保温  。关于容棒的凝汽室及顶部的保温问题目前有些争议，部分用户认为这里的保温可有可无，还有可能造成冷凝效果不好。但通过多年观察发现， 一般汽包均处 于最顶层，特别是北方，冬季极容易上派并出现假*位，即使 不冻，由仪表显示的汽包水位，冬季会比夏季低和 12阳U o    

分析原因，是因为 一般情况下凝汽室的温度都要比环境高 280-320"C， 甚至更高 ，因此其热辐射能力很强。当凝汽室外都没有 保温或保温条件比较 差时，尽管凝结水的速度会加快 并导致 更多的饱和水蒸汽流到凝汽窒并补充凝汽室的热景，但由于 凝汽室里的介质处于自然对流状态且受到管路阻力的制约， 使补充的热最难以维持凝汽室的温度，进而影  H向了测景的准 确性 。

对于额定 工作压力为 16MPa 的锅炉而言，如果仪表冬季显示的汽包水位比真实*位低 8-12mID，将意味着容吉普内部的温 度比饱和温度低 7"C。所以，为确保汽包水位测景的准确性，凝 汽室必须加以适 当保温。但夏天务必将保温取消，否则极易造 成汽室冷凝水不够，引起误差 。

伪双窒平衡容器差 E正式液位测最方式的缺陷。①不能实施 全工况测景，存在假水位测量，在锅炉启停、排空、连排、事故等 不稳定运行工况下，建立稳定差  压条件时间较长、恢复时间较长 或干脆不能建立正常差 压 ，需要人工干预。②在稳定工况条件 下，由于结构限制，不能彻底解决因水侧绝漏造成的系统测最误 差的补偿问题 。在锅炉缺、满*等事故 工况条件下，系统测景误 差过大可能带来严重后果 。③结构复杂，静密封点多，施 工规模 大并存在冬季保温问题。④测景时滞较长，不能即时反应锅炉水 位变化，测景信号调节质最差  。⑤仪表需要定期排污，且排污后 恢复时间较长 。由于仪表_[作在高静l五、小最程的条件下，所以 负lli管的微小不平衡压差均会对测景结果产生较大的误差 。⑥ 由于存在冷凝筒放熟，使用成本极高 。

2.双包液位讨

(1) 双色液位计，主要用于锅炉设备现场液位测景与控制 。 选用优质不锈饷足进口电   子元件制造，显示部位采用高亮度 LED 双色发光管，组成柱状显示屏，通过山光柱的红绿变化 来检测所测液位的高低 ;显示亮度高，可视距离远，标尺清晰，显 示角度大，产品 更具系列化，智能化。全过程测景防雨防霄，防腐 防爆，可耐高温、高 l:L 高密封、防泄漏、无 盲 区，显示'应日，读数

直观，且测景范  围磊，适用于各种塔、罐、槽球形容器及锅炉等设

备的介质液位测景  。选配限位开关，可实现液位上、下限报警和 控制 ;选 配液位变送器，可将液位信号转换成 直流 4-20mA 模 拟未准信号，实现远距离检测、指示、记录与控制，亦可与计算机 系统直 接通信。

ω 双色液位计原理该类型的仪表都有 一个容纳浮球的腔

体 (称为 主体管或外挡，胶体通过法 兰或其他接口与容棋组成

一个连通糕。仪表胶体内的液丽 与容彬内的液而是相同的高度， 所以腔体内的浮球会随着容器内液 丽的升降而升降，此时并不 能看到液位，所以在腔体外  商装一个翻柱显示棒，因为制造浮球 时，在浮球沉入液体与浮山部分的交界处安装了磁钢，与浮球槌 液丽升降时，其磁性透过外先传递给翻柱显示器，椎动磁翻柱翻 转 1800。由于磁翻校是由红、自阀个半圆柱合成的困校体，所以翻转 180。后，朝向翻柱显示器外的会改变颜色 (液而 以下红色、以上 臼包)，两色交界处tllJ 是液雨的高度 。

为扩大使用范围，可根据相关标准及要求稍加液位变送装置，以输出多种电信号(如电阻信号、电 压信号或电流信号〉 。 其中 4-20mA 电流信号是比较常用的一种。比如在监测液位的 同时，磁控开关信号可用于对液位进行控制或报警 ;在翻柱液位讨的孩础上增加 4-20mA 变送传感梯，在现场监测液位的同 时，将液位的变化通过交送传感器、线缆及仪表传到控制室，实现远程监测和控制 。

(5)双包液位计可结合 工业电视辅助。设讨简单、紧凑可靠寿命长。尤维护工作景，能长年在户内外安装使用 。远传一 体化结构，使 工业向动化管理变得轻松方便 。电子发光双色显 示，适宜在光线暗的场所中应用，夜间观察更醒目。目前有厂家 采用独特的进口雾状散光型 LED 发光管，显示效果穿透性强、 清晰不刺眼，供 工业摄像头远程滔晰监控  。还可选配荒流中2001A液位变送棒，实现远距离集中测景与控制。

(θ 缺点。」二业电视辅助测量系统是 由石英管液位计、摄像

头和显示器组成，其本身就需要人  工参与及受现场环境影响(如 反n�)等。锅炉运行时看不见真实液位，所见的液位  一定是假液 位。这是为防止石英体受气蚀而采取的降温措施造成的内外容 器液体密度差形成的，误差达可视结果的 25% Q3彩色石英管液位i"1'(以下简称彩色液位vl-)

彩色液位计是利用自然光在液体 中的折、反射原理，测量时 借助红、绿片 ，使液相显示绿色，气相显示为红色 。由于液气相显 示反差大，指示鲜明清晰，所以对远距离操作和夜巡视更为有 利。如果带 LED 光源则显示会更清晰，因此广泛用于石汹、化 工  、电力、冶金等行业的各种透明液体容器和锅炉上，如水、汽 油、液化气、液氮、两烧、丙烯、劳经、酸等油品和化 工原料的液位 测景。

对于两种不同介质密皮的界 而测景，可选用三包界而石英

管液位计。三色界而石英管液位计是利用浮力与比重差的原理 而设计的，石英管 中的小浮子悬浮于两种介质的分界部分，由于 浮子呈黑色，上下部分液体颜色有异，所以显示醒目 ，从而解决 了一离 困扰在石油化工生产过程中两种混合介质界丽分辨不清 的难题，是目前国内外最理想的宣读式液位讨 。

根据《蒸汽锅炉安全技术监察规程》第 156 条规定，锅炉远 程控制水位讨必须有两个独立的同时运行 中必须保证一个离读 7}(位计正常工作。可见:商读式水位计在汽包液位中占据相当重 要的位置 。

U创 (UNS) 系列彩色石英管液位训，它成功地克服 了普通

板式液位计笨重、密封丽和、大、易渗漏、显示不清晰、近距离不易 判断的缺点 。液、气相显示清晰、无盲区、密封性能好、耐高温耐 高压、防劲稠、霆景轻、寿命长且无泄漏 。结构简单，安装维护方 便，无需电源、防燥 。材料是特制的 99.99%Si02 透明石英管 ，变 形点在 1077'C，软化点 1730'C，膨胀系统数 5.5xl 0-7o 经特殊工 艺处理后具有耐高温、高压和优良的机械特性 。

因汽包压力或水混过高或水质问题，对石英管有 一定腐蚀 性，另外石英管液位讨制作厂家较多，根据多年经验， 石英管液位讨会出现石英管爆裂 ，使用一定时间后石英管模糊 不清的问题。

云母水位讨

云同:7J<位讨是玻璃水位计的 一种，属于直读式液位计 。因云

./jJ:是品体结构的，所以其受热很均匀，不容易损坏 。云母水位计 直接与汽包连  i匾，不需要媒介和传递，可 直观可靠地指示汽包 7)( 位。启动初期应以云母水位讨和电接点水位计为准，控制汽包水 位。电接点水位计是根据汽和水导电率不同的原理测景水位，指 示债不受汽包压力变化影响 。而其他水位训，如差 E巨型低置7JC位 计 ，由"水位、差压"转换装置等组成，转换装置包括热套管、正压 室、漏斗传压管等，在启动初期由于正 压室还未充满饱和水时， 就不能正确反应汽包内水位 。

(1) 工作原理。被璃液位的上端通过阀门与被测容器中的气

相连接，下端经阀门与被测容器 中液相连接。按照连通器液柱静 压平衡的原理 ，只要被测容楼内和玻躏管内液体的温度相同，两 边的液校高度必然相等 。若两侧介质温度不同，可按式(1)进行 修正。

H=h 巾(1)

式中  H一容器内液位高度 h一液位计读数

p 一液位讨 中介质在温度 l' 时的窑皮

p一容楼中介质在温度 A     时的密度

ω 云母水位讨 的使用。玻璃管(板)一旦被打碎肘，为保证

上、下阀内的小制球能自动密封，要耳求介质Eti.力必须  >2x l05Pao

液位计投入使用时，先开启连接液位 计上端 的阀门，后开启连接 液相的阀门。当设备停止运行时，要先停止液位讨的使用 。定期清洗玻璃管(板)内外唐污垢.使液位显示清晰。用根据被测介质的压力和温度合理选用液位计，不得把低 压产品用在高压设备上。当以液位指示值来计算大容苦苦内的介质数最时，应考虑到 介质温度，也力等影响及容器形状不规则而引起的误差 。

电接点液位计由多个电极按不同高度排列构成，当水位达 到(或低于〉某个电极 肘，电极间的导电率发生改变，从而检出水 位是否达到这个电极所在的位 置。多个电极组合就 构成电接点 液位计，特点是逐点指示液位，各点互不关联，坏掉 儿个点不影 响其他点的显示，可靠性极高 。所以在显示、报警、联锁保护回 路中经常用到，在大型锅炉是必备设备。缺点是分段显示，没有精度可言，损坏率极高，由于电板在 水中腐蚀或结垢， 一般半年左右就必须更换 。存在假7)C位和误 报警的现象，锅炉中的水经常处于翻滚状态，水汽混合物对电接 点式水位计形成误显示和误报警现象 。密封点多、导线多，维护 工作最大。这些缺点都是其测量原理本身存在的先天不足，无法 改进，不适宜做液位调节系统 。