锅炉双室平衡容器测汽包水位原理

双室平衡容器滚筒水位测量及其补偿系统的应用-是摘要：本文在实践的基础上，分析了双室平衡容器的工作原理和特性。 着重论述了补偿体系的构建方法和程序，同时指出了应用中的常见错误，提出了解决办法。关键词：水位测量滚筒水位双室平衡容器补偿1 .摘要本文在实践的基础上，分析了双室平衡容器的工作原理和特性。 着重论述了补偿体系的构建方法和程序，同时指出了应用中的常见错误，提出了解决办法。2 .前言汽包水位是锅炉及其控制系统中最重要的参数之一，二室平衡容器在其中起着不可或缺的作用。 但是，有些用户对双室平衡容器及其测量补充等缺乏全面的理解和疏漏，在应用中出现了错误，进而形成了安全隐患。 例如胜利油田胜利电厂第一期工程中，该工程启动初期汽包水位测量系统的误差达到7090mm，特殊情况下误差进一步加大。 根据不完全的理解，目前个人用户仍然存在一些类似的问题和其他问题。 汽包水位是机组安全和运行的重要参数和指标，因此任何人的误差都是不允许的。 本文旨在帮助用户更好地把握双室平衡容器在滚筒水位测量中的应用。 有不足之处，请不要吝啬指正。3 .双室平衡容器工作原理3.1 .前言双室平衡容器结构巧妙，是一种具有一定自补偿能力的汽包水位测量装置。 其主要结构如图1所示。 在基准杯的上方有圆环状漏斗结构，将二室平衡容器整体上下分隔成两个，为了区别一室平衡容器，称为二室平衡容器。 为方便介绍，此处结合各主要部分的功能特征，分别命名为复气室、基准杯、溢流室和连通器，并在本文中将双室平衡容器的滚筒水位测量装置简称为容器。3.2 .冷凝水室在理想状态下，来自滚筒的饱和水蒸气通过此处后释放出汽化潜热，形成饱和的结露水供给基准杯和后续环节。3.3 .基准杯起到收集来自冷凝水室的冷凝水，将冷凝水产生的压力导入容器，向差压测定器差压变送器(以下简称变送器)的正压侧传递的作用。 基准杯的容积有限，结露水充满后溢出到溢流室。 基准杯的杯高是固定的，因此称为基准杯。3.4 .溢流室溢流室占容器的大部分空间，其主要功能是收集从基准杯溢出的结露水，排放到锅炉下降管中，在流动中加热和蓄热整个容器，确保与滚筒中的温度一致。 通常，在锅炉下降管流体的动力作用下，溢流室几乎没有积水和少量积水。3.5 .连接器倒t字形连接器的水平部分的一端与滚筒连接，另一端与变送器的负压侧连接。 当然，主要作用是将汽缸中的动态水位产生的压力传递到变压器的负压侧，与正压侧的(基准)压力进行比较，得知汽缸中的水位。 变成倒t字形是为了确保连通器中的媒体具有一定的流动性，防止滚筒之间延伸的线在冬天冻结。 连通器内部介质的温度与滚筒中的温度不一致的可能性较高，其中液位与滚筒中不同，但由于流体的自平衡作用对滚筒水位测量没有影响。3.6 .差压的计算由之前的介绍可知，冷凝水室、基准杯及其底部在容器内部的导压管中的介质温度与滚筒中的介质温度相等，w=w，s=s )。 要得到来自容器的差压是不容易的。 以东方锅炉厂DG670-13.73-8A型锅炉采用的测量范围为300mm的双室平衡容器为例进行了介绍(图1 )。由图1可知，容器的正压侧的压力在具有基准杯口的水平面以上的总静压力上，施加有从基准杯口到l字导管的水平轴线之间的垂直区间的冷凝水压力、以及从l字导管的水平轴线到歧管的水平轴线之间的位于容器外部的垂直管的区间的介质的压力。 很明显，其中最后一部分的压力应该是环境温度下的密度，因为其中的介质是静止的并且远离容器。 因此P=PJ 320 w (580-320) c式中，P 容器正压侧输出的压力 w 容器中的介质密度( w= w )。 c 环境温度下污水的密度PJ 基准杯口以上的总静压负压侧的压力除了基准杯口所处的水平面以上的总静压力以外，还加上从基准杯唾液平面到滚筒中的水蒸气界面的饱和水蒸气产生的压力，再加上从滚筒中的水蒸气界面到连通器的水平轴线的饱和水产生的压力P-=PJ (580-hw) s hww式中，P-容器负压侧输出的压力从hw 汽水边界线到连接器水平管中心线的垂直高度 s 滚筒中饱和水蒸气的密度因此压差p=p-p-=320w 260c-(580-HW )s-HWw即p=260c 320w-580s-(w -s ) HW (1)在此，需要说明(1)式中环境温度下的下水的密度 c通常随季节的变化而变化，其变化对滚筒水位测量的准确性有影响。 在本例的容器中，环境温度从25上升到50时，密度的变化对压差的影响为-2.3mm水柱，通过补偿系统补偿的结果，对最终得到的滚筒水位的影响在2.35.5mm之间。 通常，这种误差可以忽略，即认为这里的温度是恒定的。 但是，为了尽量减小误差，必须适当决定这里的温度。 确定温度可以遵循这个原则，不管高不低，都是由当地气候和冬季伴随的热量等因素确定的。 例如，这里的周围温度一年通常在050之间变化，平均温度为25，这里的温度可以是35。 这是因为随着水的密度变高，变化梯度变大，温度变高，环境温度的变化对系统整体的影响变小。 在本例的容器中，温度从0上升到25时，温度的变化对测定系统的最终结果的影响仅为1mm左右，与此相对，周围温度从25上升到50的影响在2.35.5mm之间。 因此，确定温度既不高也不低。4 .双室平衡容器工作特性容器的工作特性对滚筒水位测量和补偿系统非常重要，了解这一特性有助于掌握用户的应用和应用中的技术。 调查饱和水与饱和水蒸汽密度表可以在各种压力下得到饱和水和饱和水蒸气的密度。 将0、50、100mm等滚筒的水位分别代入式(1)，可得到容器输出的一系列压差，请参照下表1 双室平衡容器固有补偿特性参照表。 根据表1可知双室平衡容器的工作特性。从表1可以看出，与各水位相对应的来自容器的压差随着压力的变化(相关饱和蒸汽、水密度)而变化。 在此，首先关注与0水位相对应的压差，其变化规律与其他水位明显不同，仅在狭小范围内变动。 由于该容器的设计压力为13.73MPa，在14.5MPa以下时变动范围更小，仅在5mm水柱以内。 也就是说，滚筒中的水位为0水位时，无论压力如何变化，无论没有补偿系统，对0水位测量的影响极小或几乎没有。 对于其他水位，滚筒水位越接近0水位，其压差受压力变化的影响越小，反而越大。因此，双室平衡容器是具有一定自补偿能力的滚筒水位测量装置。 其能力主要表现为汽缸水位越接近0水位，其输出压差受压力变化的影响越小，即汽缸水位测量的影响越小。 当然，容器的特性是由容器本身的构造决定的，因此也被称为固有补偿特性。 表1中，0MPa与2行的差压值相对应，其原因将在后面叙述。 双室平衡容器之所以具有这样的特性，是因为双室平衡容器在设计制造时采取了特殊的结构，这种结构最大限度地减弱了汽水密度的变化对正常运转水位差压的影响。 尽管如此，并不完全满足生产的需要，必须继续补偿。转载到中国论文下载中心5 .补偿系统5.1 .基础知识和基本概念由于容器的特性，双室平衡容器不能完全满足生产需要。 其原因是介质密度的变化。 因此，必须采取一定措施，进一步消除密度变化对汽包水位测量的影响。 补偿消除这种密度变化影响的措施。 通过补偿正确测量滚筒中的水位。汽包水位测量补偿的方法通常有压力补偿和温度补偿两种，无论用哪种方法补偿效果都相同。 但是，温度补偿可以从0开始，与此相对，压力补偿只能从100开始，在这一点上有若干不同。 这是因为温度能够一一对应饱和密度和100以下的非饱和密度，但压力只能一一对应饱和密度，也就是说最低压力0MPa只能对应100的饱和密度。 因此，用这两种方法配置的补偿系统在压差振荡器范围内的补偿开始点的对应不同。 表1中的0MPa的差压值对应2条线，其原因是其中前一行对应温度补偿，下一行对应压力补偿。 很明显，温度补偿也可以从100开始。5.2 .建立补偿体系的程序第一步是确定双室平衡容器的0水位位置容器的0水位位置一般容易确定，可通过查阅锅炉制造商的滚筒(学名锅筒)和附件的图纸和资料，进行比较和计算得出。 本文例示的容器0水位位于连通器水平管轴线的365mm以上，即位于基准杯唾液所在平面的215mm下方。 但是，由于图纸忽略，零水位确定的相关数据不足，无法计算零水位的位置，确定变得复杂。 如图1所示，数据不足。 这种情况下，只能根据容器的自补偿特性出现在0水位的特征，反复进行管理。 因为容器本身是用这样的方法反复管理而设计的，所以管理方法正确，通过管理得到的数据是可靠的。 当然，这仅限于附图不为人所知的情况。 由于篇幅有限，此处只提供构想，具体管理方法不在本文介绍。 有兴趣的读者可以试试。步骤2确定差压变送器的范围差压变送器的范围由滚筒水位的测量范围、容器的0水位位置、补偿系统的补偿开始点等3个要素决定。 一些用户一般只考虑前面的两个因素，忽略补偿起点的因素，甚至有些用户简单地从汽包水位的测量范围确定变送器范围，引起较大的测量误差。 一般来说，忽略容器的0水位位置引起的误差在7090mm之间，忽略补偿开始点引起的误差在30mm以下，特别是误差变大。 另外，在此特别提醒用户在进行滚筒水位测量作业时，如果没有确认变送器的范围，则不能仅依赖于设计部门的设计图。 事实上，设计部门往往采用这种设计，在选择变送器时只设置基本范围，不给予应用范围。决定发射器的范围吧。在本论文的例子中，容器的0水位位置在连通器水平管轴线以上365mm。 由于该容器的量程为300mm，因此(1)式中的hw的最大值和最小值分别为665mm和65mm。 采用压力补偿，将饱和水与饱和水蒸汽密度表到100的饱和水和饱和水蒸气的密度代入(1)式，再将665mm和65mm代入(1)式，即可得到最小差压Pmin=-70.5mm水柱最大差压和Pmax=504mm水柱这两个压差值是变送器的范围(参照表1的与0MPa对应的下行)，即-70.5504mm水柱。 采用温度补偿，从0开始补偿，由于水的密度极接近1mg/mm3，误差可以忽略，蒸汽密度为0。 用同样的方法可以得到-85515mm水柱(参照表1中对应0MPa的上行)。 实际上，完全不需要从0开始补偿，所以在此没有必要提及。步骤3确定数学模型数学模型是补偿系统中最重要的环节。 用式(1)得到(2)相对于规定0水位的滚筒水位h=hw-365mm(3)式中h 是相对于规定的0水位的滚筒水位w 饱和水的密度 s 饱和水蒸气的密度 c 环境温度下污水的密度P差压(3)式是补偿系统的数学模型。 式中 c是常数，设周围温度为30时， c=0.9956mg/mm3(4)(4)式是最终的数学模型。 显然，与(3)式的作用完全相同。 在补偿系统中可以选择其中一个。步骤4确定函数，完成系统(3)式和(4)式都包含与“320 w-580 s”和“ w- s”的饱和水和饱和水蒸气密度相关的两个子式。 查看饱和水与饱和水蒸汽密度表可以获得这两个子类型的压力和温度函数曲线。 将得到的曲线和(3)式或(4)式输入执行运算任务的硬件设备，即可完成补偿系统。从补偿系统的构建过程可以看出，补偿系统是基于某种特定结构的容器而构建的。 因此，在构建补偿系统时，必须基于不同的容器构建不同的补偿系统。 建立补偿系统时，确定压差计算公式后，只需重复此步骤即可得到新的汽缸水位测量补偿系统。6 .关于容器保温问题的解释众所周知，为了使容器达到理想的动作状态，必须对容器的外部进行适当的保温。 但是，关于容器的冷凝水室和顶部的保温问题目前存在争议，一些用户正在考虑这里的保温是否可行。 笔者在此阐述了个人观点。 笔者经多年观察发现，如果此处无保温，冬