一種用于鍋爐汽包的水位測量系統(tǒng)及其測量和校驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鍋爐汽包水位測量領(lǐng)域，具體地說是一種能夠?qū)崟r動態(tài)精確地測量汽 包內(nèi)水位的水位測量系統(tǒng)及其測量方法、水位測量系統(tǒng)的校驗方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽包水位測量技術(shù)，涉及熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)、材料力學(xué)、熱工測量技術(shù)，測 量誤差理論等多學(xué)科，是多函數(shù)、多自變量、動態(tài)、實時、瞬變的物理量的綜合測量過程。在 測量過程中參雜了許多不確定的附加誤差、隨機誤差難于分離。
[0003] 歷年來，汽包水位測量值，沒有"標(biāo)準(zhǔn)計量傳遞"，汽包水位表沒有精度規(guī)定值。由 于工業(yè)生產(chǎn)的需要，各種新型測量原理的水位表不斷出現(xiàn)，終因高溫、高壓、熱力學(xué)參數(shù)工 況條件惡劣，外界影響因素較多，水位示值誤差不確定、易壞易漏、沒有連續(xù)量、易故障、易 停用、維護量大、壽命短、易輻射、成本高等原因沒能得到推廣。
[0004] 過去水位測量多采用汽包外置式熱套水位平衡容器或簡單的單室水位平衡容器。 當(dāng)水位表水位示值不準(zhǔn)時，即用差壓變送器零位線性調(diào)整裝置進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后改變了差 壓變送器校驗值，工作差壓量程出現(xiàn)死區(qū)、量程電量出現(xiàn)溢出，檢修校驗中，差壓變送器調(diào) 前、調(diào)后讀數(shù)不符，不但改變了水位與差壓的熱力學(xué)關(guān)系特性，同時校驗記錄失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是提供一種能適應(yīng)高壓爐、超高壓爐汽包水位表啟爐就準(zhǔn)、免維護、不 用調(diào)整，水位表運行值與水位表校驗值相符，并在滑參數(shù)運行、安全門動作過程中，能正常 顯示汽包內(nèi)水位值的水位測量系統(tǒng)及其測量和校驗方法。
[0006] 本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種用于鍋爐汽包的水位測量系 統(tǒng)，包括水位測量裝置、恒溫器、均密度測量器、壓力取樣門、壓力變送器、溫度變送器、差壓 變送器和全程水位表；所述水位測量裝置與鍋爐汽包的汽側(cè)門和水側(cè)門連接，通過恒溫器 與差壓變送器連接，還通過壓力取樣門與壓力變送器連接；所述恒溫器連有均密度測量器， 均密度測量器與溫度變送器連接；所述壓力變送器、溫度變送器、差壓變送器均與全程水位 表連接。
[0007] 所述水位測量裝置為同心圓聯(lián)體結(jié)構(gòu)，密封的圓柱體容器底部設(shè)有與其同軸心的 圓管，圓管底端探出圓柱體容器，頂端位于圓柱體容器內(nèi)部；圓管內(nèi)部構(gòu)成負(fù)壓室；圓柱體 容器內(nèi)徑與圓管外徑構(gòu)成正壓室；所述圓柱體容器上部設(shè)有入汽口，通過汽側(cè)管與鍋爐汽 包的汽側(cè)門連接；圓管的下部設(shè)有入水口，通過水平設(shè)置的水側(cè)管與鍋爐汽包的水側(cè)門連 接；圓柱體容器下部和圓管的下部分別設(shè)有正壓取樣口、負(fù)壓取樣口，與恒溫器連接。
[0008] 所述圓管的內(nèi)徑為水側(cè)管內(nèi)徑的2倍。
[0009] 所述圓管頂端到水側(cè)管軸心的垂直高度與全程水位表量程相等。
[0010] 所述恒溫器包括正壓恒溫器和負(fù)壓恒溫器，均為密閉容器，上部設(shè)有入口，底部設(shè) 有出口；正壓恒溫器入口與圓柱體容器正壓取樣口連接，出口通過均密度測量器與差壓變 送器連接；負(fù)壓恒溫器入口與圓管的負(fù)壓取樣口連接，出口與差壓變送器連接。
[0011] 所述均密度測量器包括四個鉑電阻，由上向下均勻固定于正壓恒溫器與差壓變送 器連接的鋼管上且位于正壓恒溫器出口處的垂直部分；兩只奇數(shù)順序的鉑電阻串聯(lián)，與另 外兩只偶數(shù)順序串聯(lián)的鉑電阻構(gòu)成并聯(lián)電路后，與溫度變送器連接。
[0012] 所述差壓變送器的正、負(fù)壓輸入端分別通過正壓門、負(fù)壓門連有正壓集氣器和負(fù) 壓集氣器；所述正壓集氣器和負(fù)壓集氣器均為密閉容器，上部設(shè)有出口，底部設(shè)有入口；所 述正壓集氣器和負(fù)壓集氣器的入口分別與正壓恒溫器、負(fù)壓恒溫器連接，并分別與正壓門、 負(fù)壓門連接，還分別與正壓排污門和負(fù)壓排污門連接；所述正壓集氣器和負(fù)壓集氣器的出 口分別連有排氣門。
[0013] 一種用于鍋爐汽包的水位測量方法，包括以下步驟：：
[0014] 水位測量裝置產(chǎn)生的水柱差壓，經(jīng)差壓變送器轉(zhuǎn)換成差壓值A(chǔ)P送至全程水位 表；
[0015] 汽包內(nèi)的飽和壓力經(jīng)壓力變送器轉(zhuǎn)換成壓力值Ps送至全程水位表；
[0016] 室溫溫度經(jīng)均密度測量器轉(zhuǎn)換成溫度值ta送至全程水位表；
[0017] 全程水位表內(nèi)的CPU根據(jù)水位補償計算公式得到實時的水位高度。
[0018] 所述水位補償計算公式如下：
[0019] h= [Hm(pta_p" )_L(Pta-P' ）_(q-HM/2)(pta_p' ）_AP]/(p'-p")-B
[0020] 其中，h為水位高度，HM為全程水位表量程，B為設(shè)定常數(shù)，AP為差壓變送器測 量的水位測量裝置內(nèi)正、負(fù)壓室水面之間的差壓值，q表示水位表水位示值修正系數(shù)，為 設(shè)定值；飽和水密度P'、飽和汽密度P"均根據(jù)壓力變送器（9)測量的壓力值Ps和均 密度測量器（5)測得的溫度值ta通過查詢飽和蒸汽參數(shù)表得到；室溫參比水密度Pta= 1001. 13+0. 44(P+0.l)-0. 0171XtaL7；
[0021] L= (2pta_p' -p" -p20-c )/2 (pta_p'）XHm
[0022] 式中，L為水位測量裝置動態(tài)特征系數(shù)，P2(rc為試驗室校驗水柱20°C時水的密度， Pta為均密度測量器測量的溫度值對應(yīng)的水密度。
[0023] 一種用于鍋爐汽包的水位測量系統(tǒng)的校驗方法，包括以下步驟：
[0024]1)在水位測量裝置與水側(cè)門之間設(shè)置的校驗門下，通過四通分別連接加水門、玻 璃管和放水門；
[0025] 2)將一注水箱置于水位測量裝置上面，用水管連通注水箱和加水門；
[0026] 3)將玻璃管豎直放置且頂端與注水箱等高，底端低于水位測量裝置底部；
[0027] 4)關(guān)閉水側(cè)門，打開汽側(cè)門，汽包里的氣體進(jìn)入水位測量裝置，此時汽包與水位測 量裝置同處于大氣壓力條件下；
[0028] 5)打開校驗門并關(guān)閉放水門；打開加水門，根據(jù)連通器原理注水箱內(nèi)的水經(jīng)水管 向水位測量裝置內(nèi)自動注水；
[0029] 6)當(dāng)玻璃管內(nèi)水面達(dá)到正壓室外滿水鋼印處時，負(fù)壓室和正壓室水面也達(dá)到滿水 鋼印處即正壓室內(nèi)圓管頂端高度，此時水位測量裝置內(nèi)正壓室水面與負(fù)壓室水面的壓差為 零；全程水位表將差壓變送器測量的壓差進(jìn)行顯示；如果顯示最高水位值，則水位上升校 驗成功；
[0030] 7)關(guān)閉加水門，打開放水門，玻璃管內(nèi)水位下降到零水位鋼印處即汽包內(nèi)的零水 位高度時，表示此時正壓室水面與負(fù)壓室水面間的壓差為1/2的最大差壓值；全程水位表 將差壓變送器測量的壓差進(jìn)行顯示，如果全程水位表顯示水位值是量程的1/2刻度值，則 水位下降第一階段校驗成功；
[0031] 8)保持打開放水門使玻璃管內(nèi)水位下降到水側(cè)管中心線處，此時負(fù)壓室內(nèi)水面也 在水側(cè)管中心線處；差壓變送器將測量的壓差送至全程水位表，如果全程水位表顯示負(fù)水 位量程刻度值，則水位下降第二階段校驗成功；
[0032] 9)水位上升校驗、水位下降第一階段校驗和水位下降第二階段校驗全部成功，水 位測量系統(tǒng)的校驗結(jié)束。
[0033] 本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點：
[0034] 1.本發(fā)明設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，因是汽包外置式，可視、可測，檢查方便；通過檢查恒溫 器的溫度是否超過室溫，可快速判斷故障：恒溫器溫度超過室溫，則可立刻判斷為水位測量 系統(tǒng)的傳壓管系泄露，便可及時處理。
[0035] 2.本發(fā)明的水位測量裝置內(nèi)部的同心圓聯(lián)體結(jié)構(gòu)沒有焊口，根除了內(nèi)漏故障，與 鍋爐同壽命，并能實現(xiàn)無故障運行。
[0036] 3.在本發(fā)明中汽側(cè)管向正壓室方向傾斜，汽側(cè)管、門產(chǎn)生的凝結(jié)水流入水位測量 裝置，與裝置內(nèi)的凝結(jié)水集流共同由水側(cè)管流回汽包；熱量損失少，提高了裝置下部水溫， 提高了水位測量精度。本發(fā)明裝置體積小，重量輕，回收了熱量。
[0037] 4.本發(fā)明所用圓管的內(nèi)徑為水側(cè)管內(nèi)徑的2倍，使測量水位波動值<±5mm。
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