锅炉汽包水位丈量体系过失要素剖析

2017-06-10 08:09分类：机械维修阅读：

锅炉汽包水位丈量体系过失要素剖析
汽包水位是电厂的首要监控参数之一，精确丈量汽包水位是锅炉安全作业确实保。传统的丈量办法有：就地双色水位计、电接点水位计、差压式水位计（单室或双室平衡容器赔偿式）。就地水位计、电接点水位计的丈量过失受锅炉压力、散热心况、设备办法、实习水位的影响，很难精确核算。因而高参数、大容量机组多以各种赔偿差压水位计作为汽包水位丈量的首要外表，但这种水位计丈量过失也准则遭到许多要素的影响。这篇文章经过剖析汽包水位计的丈量办法和水位丈量过失的要素，并对特定工况下汽包水位的丈量进行定量核算剖析，提出削减水位丈量过失的办法和办法。
　　
　　1、就地水位计：
　　
　　就地水位计是设备在锅炉本位上的直读式外表，是锅炉厂必配的根柢设备，大容量机组均选用工业电视远传到集控室监督，通常都配有两套，别离设备在汽包的两头。
　　
　　就地水位计有玻璃、云母和牛眼之分，作业原理都是连通管原理，连通管原理是：在液体密度准则的条件下，连通管中各个支管的液位均处于同一高度。就地水位计如图1所示。

　　
　　式中：
　　
　　h——汽包正常水位距水侧取样的间隔，mm
　　
　　△h——水位计中的水位与汽包中水位的差值，mm
　　
　　Ps——饱满蒸汽密度，kg/m3
　　
　　Pw——饱满水密度，kg/m3
　　
　　Pa——水位计中水的均匀密度，kg/m3
　　
　　Ps'——水位计中蒸汽的密度，kg/m3
　　
　　对就地水位计来说，汽包内的水温是对应压力下的饱满温度，饱满蒸汽经过汽侧取样孔进入水位计，水位计的环境温度远低于蒸汽温度，使蒸汽不断凝聚成水，并迫使水位计中剩余的水经过水侧取样管流回汽包。
　　
　　从水和蒸汽的特性表可看出：在常温常压下，汽包和水位计中的水密度是持平的，从式（1）可见，水位计中的水位与汽包内的水位也是准则的，且与h值无关；跟着汽压的添加，汽包中的水密度变小，蒸汽密度变大；而就地水位计因散热的影响，水位计中的水密度也变小，但改动凹凸不如汽包内水的大；蒸汽密度虽也有增大，但改动凹凸没汽包内的大，即Ps是不该等于Ps'的，但其影响只需保温处理的好，可疏忽不计，下面的核算均是按Ps=Ps，来进行的；致使水位计中水位和汽包内水位的差值也随之增大，这一差值一贯是就地水位计中水位低于汽包水位的首要要素；并且当h值改动时，水位差值也会改动。
　　
　　为了给电厂供应参看，有的锅炉厂给出了就地水位计和汽包正常水位差值的参看数据见表1。

　　
　　从表1所列数据，对于亚临界锅炉来说，在额外汽压下，就地水位计的水位比汽包内的水位要低100～150mm。下面以我厂（东方锅炉厂）在汽包额外压力18.2MPa下时汽包水位违横竖常水位的状况进行剖析，依据式（1），取汽包水位为零时h=400mm，核算水位改动±1OOmm时水位计闪现状况。Pw、Ps为定值，假定Pa也为定值，取均匀温度为300℃时的值。h'=h—△h，为就地水位计中的水柱高度，核算作用如表2所示。

　　
　　从表中核算作用来看，汽包水位改动±100mm时，就地水位计的闪现值只改动±68mm，仍是假定水位计中水的温度不变，即Pa是定值的状况下核算的。实习上，当汽包内水位改动时，水位计中水的均匀温度和密度均会跟着改动的，汽包水位添加时，由于水的散热面添加，均匀温度会下降，密度增大，水位计的指示也比表中核算的要低；而当汽包水位下降时，水的散热面减小，其均匀温度添加，密度减小，水位计的指示应比表中核算的要高。当汽包水位改动±100mm时，就地水位计的改动还达不到±68mm，仅仅±50mm分配，并且就地水位计的过失并非是安稳值，在禁绝则条件下有所改动，同一锅炉，在禁绝则工况下，在禁绝则的时节里，过失的改动还恰当显着。所以依托就地水位计来监督汽包水位是不安全、禁绝确的。有必要改动作业中以为就地水位计的指示是精确的，并央求其它水位计的指示要与其一同。就地水位计可作为额外压力下核对其它水位计正常水位值（零位）的参看。
　　
　　2、电接点水位计
　　
　　电接点水位计的作业原理与就地水位计的彻底准则，归于连通管式，运用与受压容器相连通的丈量筒上的电接点浸没在水中与露出在蒸汽中的导电率的区别，经过闪现外表闪现水位。通常只配有一套，设备在汽包的一端，经过信号线传到集控室监督，也有的将接点信号安静停炉保护体系。
　　
　　电接点水位计的作业原理与就地水位计准则，所以就地水位计存在的疑问，它准则存在，即电接点水位计闪现的水位与汽包实习水位存在过失，且不是固定的，汽包水位不坚守时其闪现不能与之对应。电接点水位计与就地水位计因构造、资料、形状、设备、散热心况的禁绝则，它们之间的闪现值也推重存在过失；电接点水位计还存在电接点因挂水而误发信号的疑问。所以在亚临界的锅炉上选用电接点水位计丈量水位是不安全的、禁绝确的，作为保护用信号是更不行取的。
　　
　　3、差压式水位计
　　
　　差压式水位计的作业原理是在汽包水位取样管上设备平衡容器，运用液体静力学原理使水位改换成差压，用引压管将差压信号送至差压计，由差压计闪现汽包不位。经过翻开如今选用智能式差压变送器来丈量汽包水位，分外核算机操控技能的安静，从技能功用、安全性、牢靠性都有了极大的跋涉，如今亚临界锅炉均选用差压式水位计作为汽包水位丈量的首要办法，并作为汽包水位操控、保护信号用。
　　
　　平衡容器又名凝聚球，依据丈量精确性的央求禁绝则，有以下几种平衡容器：单室平衡容器、双室平衡容器、带蒸汽罩赔偿式平衡容器。跟着核算机操控技能的安静，智能变送器的选用，其运算环节得出的作用远比经过赔偿批改的作用精确，所以亚临界锅炉均选用了构造简略的平衡容器丈量水位。下面就介绍单室平衡容器丈量水位的办法。
　　
　　单室平衡容器丈量水位的原理如图2所示：
　　
　　从汽包汽侧取样孔引一管至平衡容器，进入平衡容器的饱满蒸汽不断凝聚成水，剩余的水由于溢流原理自取样管流回汽包，使平衡容器内的水位坚持安稳。因而，差压变送器的正压头由于平衡容器有安稳的水柱而坚持不变，负压头则跟着汽包水位的改动而改动。为了避免汽包水位改动时，影响平衡容器内水位改动，而影响汽包水位丈量的精确性，容器的面积应满足大。
　　
　　由图2可得差压变送器差压和汽包水位之间的联络如下式所示：

　　
　　式中：
　　
　　H——汽水侧取样孔间隔，mm
　　
　　L——汽侧取样孔与汽包零水位的间隔，mm
　　
　　h——汽包水位过失零水位的值，mm
　　
　　△P——汽包水位对应的差压值，mmH2O
　　
　　Ps——饱满蒸汽密度，kg/m3
　　
　　Pw——饱满水密度，kg/m3
　　
　　Pa——平衡容器参看水柱密度，kg/m3
　　
　　式（2）中，H、L均是定值，Ps、Pw是汽包压力的函数，Pa除了受汽包压力的影响，还陡峭衡容器的散热心况、环境温度等有关。饱满蒸汽进入平衡容器不断凝聚为水，容器表里表的水温挨近于汽包内的饱满温度，平衡容器及其下部取样管受环境的冷却，温度不断下降，跟着高度的下降，取样管内的温度将挨近环境温度。参比水柱的水温高于环境温度，但远低于汽包内的饱满温度。参比水柱的水温通常选用取均匀值的办法，依照常数考虑，通常取50℃或60℃；如今一些电厂也选用直接丈量参比水柱温度的办法进行批改。
　　
　　由于汽水密度都是随压力改动的，因而同一汽包水位在禁绝则的压力工况下所发作的压差是禁绝则的。以我厂降服循环汽包炉为例，已知汽包内径1792mm，零水位在汽包机械基地线以下50mm，水侧取样孔距零水位以下400mm，汽侧距零水位以上360mm，H=400+360＝760mm，取参比水柱水的均匀温度为60℃，核算得出表3所示作用。
　　

　　表3的作用闪现：在大气压下，汽包水位到汽侧取样孔时，压差最小，等于零；降至水侧取样孔时，压差最大，等于760mmH2O。因而，丈量汽包水位的变送器量程为760～0mmH2O，便是汽水侧取样孔之间的间隔。跟着汽压的添加，准则的汽包水位改动量所对应的压差改动量减小。汽包水位改动土250mm，大气压下压差改动500mmH2O，压力升到9Mpa时压差改动为329mmH2O，添加到18Mpa时，压差改动仅为205mmH2O，并且水位越高，受压力的影响越大，水位越低受的影响相对较小。因而，压力的改动会给水位的丈量带来恰当大的过失，但该过失仅仅由于压力的改动而发作的，所以，在差压式水位计的丈量回路中参与压力批改，可以将压力致使的丈量过失消除。
　　
　　压力批改原理如下：
　　
　　由（2）式可得

　　
　　依据（3）式，可得出图3所示的批改回路，批改汽包水位丈量受汽包压力影响构成的过失。批改回路中的F1（x）、F2（x）两函数，经过核算机操控体系能很便当的完毕和完毕。批改回路如图三所示。

　　
　　平衡容器参比水柱因受环境的影响，温度分配不均，平衡容器上部温度挨近饱满温度，向下逐步减小直到挨近环境温度，按均匀温度来核算，也推重存在过失；且参比水柱的高度受汽包压力、工况、设备等的影响，也会发作过失。
　　
　　当参比注柱均匀密度改动△pa时，汽包水位丈量过失将为：

　　
　　参比水柱均匀温度改动时，挨近于20℃时发作的过失如表4所示。

　　
　　从表4看出，参比水柱均匀温度改动时对汽包水位丈量过失的影响，跟着汽包压力的添加而增大，并且跟着均匀温度的增大而增大，50℃及以下影响相对小些；因而，参比水柱均匀温度应尽量小，并且散布应均匀。
　　
　　参比水柱高度改动时，设高度过失为△H汽包水位丈量发作的过失为：

　　
　　4、影响汽包水位丈量的要素
　　
　　依据对几种水位丈量办法的剖析，影响水位丈量的要素首要有以下几个方面：
　　
　　4.1汽包水位计设备条件、方位、环境的影响，水位计定位过失通常在10～50mm，各水位计地址的环境存在着禁绝则，影响散热；
　　
　　4.2汽包设备条件的影响，汽包设备时的水平度央求应≤5mm，但在锅炉作业几年后，均会发作改动，抵达15～20mm，水位计设备时是依据汽包基地线为规范，致使水位计设备时发作过失；
　　
　　4.3从给水、水冷壁进入汽包内的水的影响，给水温度因受各加热环境的影响，不或许安稳不变，且水温低于相应压力下的饱满温度；水冷壁进入的水含许多的汽泡，并不断蒸腾，其密度将小于相应温度、压力下水的密度；
　　
　　4.4下降管的影响，锅炉作业中，汽包内的水不断地高速进入下降管，使得汽包内的水位不是一个志向的水平面，会跟着下降管的安顿方位发作凹凸禁绝则的禁绝则，禁绝则可达40～60mm；
　　
　　4.5丈量外表自身固有的过失，尽管外表的精度已很高，但仍存在着丈量、设备误
　　
　　5、减小汽包水位丈量过失的办法和办法
　　
　　5.1合理的取样方位，应高于水位保护定值的高度，并有推重的余量；
　　
　　5.2合适的取样管路管径，以减小流转阻力，避免水位闪现滞后；
　　
　　5.3尽量缩短联接纳路的长度，减小流转阻力，跋涉连通管内的介质温度，平衡容器前的水平段应有满足的长度，以利于汽的凝聚；
　　
　　5.4在汽水取样管之间加一连通管作为阻尼，缓冲汽包水位不坚决大时对水位丈量的影响；
　　
　　5.5每个水位计应选用独立的取样孔、取样管路、平衡容器，废寝忘食相互发作烦扰；
　　
　　5.6汽侧取样管向汽包歪斜，以利于凝聚的水回流，确保平衡容器内的水面安稳；
　　
　　5.7合理的管路保温，既能确保介质的温度，又能充涣散热。