第十一章汽包水位检测.ppt

1、物位测量的基本概念和分类,物位测量的范围：是液位、料位、界位的总称。 物位测量传感器的分类：连续式物位传感器、开关式物位传感器（也叫物位开关）。,一、工业锅炉水位控制系统构成,容器（开口或密封）中液体介质液面的高低液位；,两种液体介质的分界面的高低界位；,固体块、散粒状物质的堆积高度料位；,电容式限位开关在物位测量控制中的使用演示,物位测量的主要方法和分类,图1 火电厂生产流程,汽包水位测量的重要性,空气,给水泵,去烟囱,凝汽器,空预器,空气,空气,燃料,汽包,省煤器,再热器,过热器,水冷壁,汽轮机,锅炉,灰斗,发电机,爆管,水位过低,汽包水位测量的背景知识,电厂的水位测量：汽包、除氧器、凝汽器、高低压加热器等。,为什么火电厂中汽包水位的测量难度最大？,汽包中汇集了具有高温、高压的沸腾水和饱和蒸汽，汽包内壁也布置了不对称的上升管和下降管，在机组参数(负荷、汽压、汽温)的不断变化中，汽包内的汽和水的两相物质很难有个稳定的界面。,2、电厂的水位测量,汽包水位的名称有三种：,实际水位：汽包内每根垂线上取出汽水混合物湿度变化率最大的这个点，然后由无数个这样的点所连成的液面。 实际应用中，目前尚未能测出这种实际水位。 重量水位实际上是将水位上、下联管间的测量段的汽水混合物密度，折合成汽包工作压力下饱和水密度时相应的水位，称为“重量水位”。 之所以称为“重量水位”，是因为此时此境的水位最理想地表征锅炉运行中所包含的蓄水量（重量）水位。也表征着锅炉蒸汽负荷量（输出）与给水流量（输入）的平衡程度。 指示水位：无论哪种水位计所测出的汽包水位值都称为指示水位。,设计和制造出某种水位计，能使指示水位值等于重量水位值，方可确保锅炉说为的正常运行。,二、连通器式水位测量仪表,连通式水位测量仪表,玻璃管式,云母片式,双色式,电接点式,连通式水位测量仪表的种类,1、玻璃管式,玻璃管式水位计测量的优点？能用于汽包水位就地指示吗？,常压锅炉玻璃管水位计原理：,处于连通，状态参数相同的，且在同一水平面上的压强相等。,该面上压强=2h2g+p0,该面上压强=1h1g+p0,锅炉内大气压和玻璃管内大气压相同，只要两者密度相同（温度相同），h1=h2,2、云母水位计 云母水位计是连通式水位计中使用最早、结构最简单、运行最可靠的水位显示装置。它只能用连通管在汽包附近适当位置就地安装，属于就地式仪表。在过去仪表不发达的年代，主要靠这种仪表监视汽包水位。 现在，随着仪表的发展和更新，通过摄像机将云母水位直接传递到控制室，作为水位的参考信号供运行人员分析使用。,一般情况下，有 a w s 故有H H,列写云母水位计实际水位和示值水位关系式？,改进了云母水位计的结构，辅以光学系统，利用光从空气进入蒸汽或水产生不同的折射，使汽水分界面显示成红、绿两色的分界面，显示清晰，并有利于电视远传 双色水位计的优点：显示清晰、结构简单、水位图像还可用视频信号远传到控制室，因此应用越来越广泛。,3、双色水位计,双色水位计显示效果：汽红水绿，即蒸汽在缝隙处显示红色，饱和水在缝隙处显示绿色。,二、电接点水位计,电接点水位计主要用于各种汽包水位的监控及高、低压加热器、除氧器、蒸发器、直流锅炉启动分离器、水筒等的水位测量。 1.测量原理 电接点水位计的水位检测是利用水和蒸汽的电阻率明显不同的特性来实现水位和电信号之间转换。实验证明，在360°C 以下的纯水，其电阻率小于104 · m，而蒸汽的电阻率大于106 · m（数据说明同样体积水的电阻仅为同样体积蒸汽电阻的1%左右）。 电接点水位计是将汽包内水位转换成相应电接点的通断状态，然后通过电信号远传来指示水位的。 电接点水位计由水位传感器和显示仪表两部分组成。 电接点水位计由测量桶、若干电接点、信号电缆、电源及显示器等组成。,4、电接点水位计,利用与受压容器相连通的测量筒上的电接点浸没在水中与裸露在蒸汽中的电导率的差异，通过显示指示灯来显示液位的。,为了避免极化现象，采用交流供电。,采用交流电源可能带来的问题？,电接点水位计的输出信号变化带有阶跃性，接点之间的水位变化不能反映，有死区，,三、差压式水位计,1、压力式水位计,直接在底部容器安装一块压力表，利用底部压力与液位的关系来测量液位。,问题：这种压力式水位计能直接测量汽包水位吗？,由水位平衡容器（水位检测元件）、差压变送器和显示或控制仪表三部分组成。 平衡容器的作用：将水位变换成压差。,2、差压式水位计的结构,平衡容器,(a)为单室平衡容器， (b)为双室平衡容器， (c)为结构补偿式双室平衡容器。,3、单室平衡容器,任务：推导水位压差关系式。 问题：压差和水位关系成正比还是反比？压差变化是否代表水位变化？,H p,线性，负斜率,误差原因:平衡容器水柱温度和汽包压力的变化。,由上式容易看出：输出的差压信号受汽包压力和平衡容器侧水柱温度的影响。,4、双室平衡容器,任务：推导水位压差关系式。 问题：压差和水位关系成正比还是反比？压差变化是否代表水位变化？,当汽包水位偏离正常水位变化H时，平衡容器的差压输出p为：,当汽包水位在正常水位H0（即零水位）时， 平衡容器的差压输出p0为：,H p,线性，负斜率,误差原因：,环境温度越低，冷凝水密度1增大， 则p H 读数比真实值小，指示带有负误差。,解决方法：改进平衡容器结构,饱和水密度和饱和蒸汽密度受汽包压力变化很大,1）温度影响,2）汽包压力变化的影响,造成差压计指示水位偏低，低水位比高水位误差大,解决方法：进一步改进平衡容器结构，或采用汽包压力补偿措施。,H p,线性，负斜率,5、智能水位计,双室平衡容器智能水位运算原理图,水位测量方程肯定是正确的，只是由于使用上出现问题（只能输入一个参数），如果所有参数都能输入，这和一般的接方程一样，结果肯定是没有误差的。但在计算机仪表产生前，输入多个参数是不可能的。而且有些参数是不能直接输入的，例如蒸汽密度等，只能靠压力来查表。但现在计算机仪表都可以作到。,锅炉汽包水位对于锅炉的安全运行极为重要。,云母水位计,指示直观， 但监视不便,差压式水位计,远距离监视， 但示值受汽包压力变化影响较大,电接点水位计,示值受汽包压力变化影响较小；信号易远传， 指示不连续,物位检测复习总结 了解物位检测的基本概念； 了解超声波、电容式、射线式物位计的工作原理； 了解锅炉汽包水位的基本概念； 掌握云母水位计的工作原理； 掌握差压水位计的工作原理； 掌握电接点水位计的工作原理及优缺点；,