1-5 物位测量.docVIP

第一篇 热工测量 第五章 物位测量 第一节 综述 一、重要意义 在容器或设备中的物料（包括液体或固体）的高度称为物位。在火力发电厂，以液位参数（水位、油位等）居多，其中水位测量主要指汽包水位测量。其它常见的水位测量还有高加水位、低加水位、除氧器水位、凝汽器水位、各种水箱水位等。固体料位主要包括煤位、粉位、灰位。 物位测量可用于三种目的，一是生产监视；二是控制；三是计量。 汽包锅炉是我国火电机组的主力设备，汽包水位是汽包锅炉的重要测量参数。当汽包水位过高时，容易引起汽轮机的水冲击和叶片结垢；当汽包水位过低时，可引起水冷壁水循环恶化，造成水冷壁爆管。而高加水位、低加水位、除氧器水位、凝汽器水位也都关系到机组运行的安全性和经济性。因此，准确地测量水位是热工测量的重要内容，是保证机组安全运行和延长机组使用寿命的重要基础工作。 二、水位测量的分类 (一)、直读式液位计：这是使用最早、结构最简单的液位计。常见的类型有：玻璃管式、玻璃板式、云母式、牛眼式等。另外，这类液位计还可以配合工业电视系统进行远传显示。 (二)、差压式水位计：这是大型火电机组上最常用的汽包水位计。对于敞口容器，只要用压力表（或压力变送器）测出其液柱的压头，由液体的重度，即可得到液位的高度。对于密闭容器，则需要用差压表（或差压变送器）来进行测量。火电厂中的液位测量多属于密闭容器类。差压式水位计测量的过程是： 1、把水位转换成差压信号； 2、把差压信号转换成电信号； 3、把代表差压信号的量值经过计算，转换成代表水位信号的量值。 (三)、浮子式水位计：常用磁性材料制造。在水容器壁内部装一个可随水位升降的浮子，水容器壁外部装有一个感应部件。当浮子的高度低于感应部件时，输出为某种状态；当浮子高于感应部件时，输出切换为另一种状态。这类水位计是开关量输出，原理和结构都比较简单。 (四)、电接点式水位计：电接点式水位计是利用蒸汽和水的电导率不同进行工作的。其外形是一个园柱筒，筒上装有一系列电极。当水面埋没某个电极时，电路则导通；当水面低于该电极时，电路断开。通过显示仪表，即可看出水面的处于哪两个电极之间。 (五)、电容式物位计：它常用于测量粉状固体物料的物位。通过检测物料所处的两电极间的电容（其中一个电极插在物料中，另一电极常常是容器壁）来测量物位的。其探头从上部插入物料中，发送器常常装在容器的顶盖上。具有远传和连续输出功能。 (六)、超声波物位计：常用于测量煤仓的煤位或粉仑的粉位。从探测器发出的超声波经过物料表面的反射由接收器接收后，把从发射波到回波所用的时间换算成探测器与物料之间的距离，即得到物料物位的高度了。 应该强调指出：各种直读式水位计（主要包括电接点式水位计和牛眼式水位计）比（经过汽包压力补偿计算的）差压式水位计的测量误差大几倍。实际工作中，应以差压式水位计为主，以直读式水位计为辅。 三、差压式水位计的补偿计算 直接用差压变送器的输出表示汽包水位，曾经是中、低压汽包锅炉的常用方法。但是，这种方法存在着不足之处。随着汽包压力的提高，使这种直接测量方法的误差增大，而且其误差随着汽包压力的变化而改变，已经远远不能满足锅炉运行中参数显示和自动控制的需要。 为了减小汽包压力引起的汽包水位测量误差，高参数汽包炉在得到水位差压信号后，还必需进行汽包水位测量的补偿计算，间接得到汽包水位的测量值。直接测量法比较简单（比间接测量法少了补偿计算这一步骤），而且在大机组上已经被淘汰，所以本章重点介绍带有补偿计算功能的汽包水位测量方法。 第二节 汽包水位测量的一次转感器——平衡容器 平衡容器的任务是完成水位测量的一步，负责把汽包水位信号转化成差压信号。其外形多为园柱形的金属筒，称为平衡容器。常见的平衡容器有单室、双室、双室带补偿三种类型。平衡容器一般由主设备配套供应和管理。但因其结构和各部分的尺寸是补偿计算所必须使用的数据，所以在这里给出它们的结构示意图（图1-5-1、图1-5-2和图1-5-3），供大家参考。 第三节 汽包水位测量用的差压和压力变送器 有了代表汽包水位的差压信号，还必须用变送器把差压信号转变为电量信号，才能进行远距离传输和运算、存贮。因为补偿计算需要汽包压力信号，因此，需要使用差压变送器和压力变送器。（压力变送器和差压变送器的原理、结构、校验方法、故障消除等内容可参看关于压力测量的章节，这里从略）。 使用不同的平衡容器必须配合使用不同的补偿计算公式。但是各种平衡容器补偿计算公式的推导方法是相同的。下面列出常用的三种平衡容器补偿计算公式。 第四节 汽包水位的补偿计算 本节使用的符号含意和单位如下： （