1、減少差壓式汽包水位測量誤差的一種方法吳京軍（貴溪發電有限責任公司 335400）摘 要：對汽包內置式平衡容器測量汽包水位的原理進行分析和研究。以貴溪300MW機組應用實例，通過采用汽包內置式平衡容器，提高了差壓式汽包水位測量的精確度，取得良好的改造效果。關鍵詞：平衡容器 鍋爐 汽包水位 測量 誤差分析1 引言：汽包水位是保證鍋爐安全運行的指標之一，準確測量和保持汽包水位在規定范圍內有其重要意義。由于汽包水位的對象特性復雜，水位測量存在很大的不確定性，其規律難以掌握，汽包差壓水位測量存在較大的技術問題。對汽包水位測量存在的問題，科研單位、電廠一直在進行研究與改進。曾經進行過的改造主要有兩種方法。

2、控制系統采用組裝儀表時期，在差壓式水位測量上，采用改進型雙室平衡容器和帶蒸汽罩補償式平衡容器，目的是力求將參比端溫度接近飽和水溫度，但是，由于增加了下降管與排水管連接，使測量系統復雜，影響因素增多，水位補償根據額定工況及零水位值設計，導致調試復雜，鍋爐啟動時和汽包壓力與額定值偏差大時，產生測量誤差。水位偏離正常值時，產生測量誤差。不能滿足高參數汽包水位測量要求。控制系統采用DCS系統時期，在DCS系統引入汽包壓力信號補償，消除汽包壓力對飽和蒸汽密度和飽和水密度的影響，提高了測量的準確性，使普通外置單室平衡容器廣泛應用，但參比水柱的溫度變化對水位測量的影響沒有很好的辦法消除。近幾年，在汽包水位測

3、量技術理論研究上取得了突破與創新， “多測孔接管”技術，解決了安裝多套水位取樣孔問題。無盲區低偏差雙色水位計和高精度電接點水位計采用補償原理，解決了測量筒溫度低于汽包內飽和水溫度造成測量值偏低問題，就地水位計可信賴度得到提高。汽包內置式平衡容器，克服了傳統單室平衡容器的參比水柱溫度變化造成測量誤差，提高了差壓式汽包水位測量的精確度。在汽包內設計平衡容器的新思想，引起了電廠技術人員極大興趣，汽包內置平衡容器經理論研究與應用實踐表明，是目前減少差壓式水位測量誤差的最好方法之一。2、汽包內置平衡容器測量原理分析圖一 汽包內置平衡容器原理圖差壓水位計測量原理是在容器上安裝平衡容器，利用液體靜力學原理把

4、水位高度變化轉換成差壓變化來測量水位，這種轉換是通過平衡容器形成參比水柱來實現，參比水柱溫度變化，引起密度值發生變化，導致差壓值變化，影響測量結果。內置平衡容器是將平衡罐安裝在汽包內，使平衡罐及引出水接近飽和水溫度，這樣可以通過壓力補償，有穩定的計算參數，可以消除因參比水溫度變化對水位測量的影響。在內置式平衡容器中，由于參比水柱的平均密度等于汽包內水的密度，變送器所測得的差壓值為浸泡在汽段的參比水柱（飽和水）所形成的靜壓和相同高度的飽和汽所形成的靜壓之差。內置式平衡容器汽包水位測量公式如下：H （-）g.L-P （公式1）g(- )因，所以差壓計算公式可簡化為：=（LH）*（）g式中：變送器所

5、測參比水柱靜壓與汽包內飽和蒸汽和水位的靜壓的差值H：汽包內水位 L：參比水柱高度：參比水柱的平均密度：汽包內水的密度：飽和蒸汽密度g：重力加速變送器差壓補償公式大為簡化，消除了平衡容器參比水柱溫度變化對水位測量值的影響，提高了測量精度及可靠性。3、貴電公司差壓汽包水位測量改造3.1 設備介紹貴溪發電有限責任公司2*300MW燃煤發電機組鍋爐采用東方鍋爐廠產DG1025/17.54型。2005年投產發電。正常運行時，鍋筒的水位應控制在正常水位的±50mm范圍內。鍋爐汽包水位保護采用3臺差壓水位計信號，汽包水位保護三取二邏輯判斷及二取一與一取一邏輯的轉換功能在DCS系統實現。DCS系統選

6、用MAXDNA分散控制系統。鍋爐汽包水位測量共安裝3臺差壓水位計、2臺電接點水位計和2臺云母水位計。差壓水位計測量采用傳統的單室外置平衡容器，在DCS系統引入汽包壓力信號補償，消除汽包壓力對飽和蒸汽密度和飽和水密度的影響，提高了測量的準確性。但參比水柱的溫度變化對水位測量的影響一直未能徹底消除。原設計補償公式中參比水柱溫度是，采用熱電阻所測的溫度來自動校正水位誤差，因測量可靠性差和實際測得溫度不能代表真實的參比水柱溫度變化，改為手動設定參比水柱基準溫度50，在DCS系統進行補償試驗，參比水柱溫度100時，誤差達到70mm，尤其季節變化時表現明顯，各水位計之間正常運行時出現過最大偏差達100mm

7、，經常需要人工修正參比水柱溫度。因參比水柱溫度不確定，使水位測量存在著較大的誤差，影響水位保護的可靠投入，帶來安全隱患。3.2 改造實施通過對國內火電機組汽包水位測量系統研究與調查，結合現場水位測量存在的問題，吸收、引進汽包水位測量新技術，貴電公司與秦皇島華電測控公司合作，進行大膽嘗試與創新，改造3只DNZ型汽包內置式差壓水位計和2只GJT2000高精度電接點水位計，使5套水位測量裝置的測量誤差都在允許范圍之內，在DCS系統對水位測量系統重新進行組態調試。拆除外置平衡容器，利用原來的取樣孔位置，不對汽包進行開孔，將三臺平衡容器安裝在汽包內，測量管道及變送器不需要變動。三臺內置式單室平衡容器各帶

8、一臺差壓變送器，差壓信號引入DCS，并分別作壓力補償，汽包壓力變送器采用三選中值對內置式平衡容器測量的水位值進行壓力補償。根據內置式平衡容器水位補償公式，把平衡容器安裝尺寸參數和飽和水密度、飽和汽密度函數，代入差壓水位計補償公式，可在DCS完成水位補償公式組態。h=Lh0P /(2-1)h 汽包水位 L 正壓側參比水柱高度 h0 水側取樣管中心線距汽包0水位線的距離 P 差壓變送器的差壓值 2 飽和水密度 1 飽和汽密度 3.3 改造效果汽包水位測量系統調試合格后投入運行，各水位計相互之間的偏差穩態時不超過20mm，瞬態時不超過30mm。起爐前實現汽包水位保護可靠投入。汽包水位測量系統投運效果

9、良好，其安全性、可靠性、準確性有了明顯提高，達到了改造效果。將三套內置式差壓水位計和兩套高精度電接電水位顯示趨勢做在DCS系統同一畫面上，5條線幾乎重合。為了比較外置式平衡容器的測量誤差，與汽包水位4（備用未改造的）進行比較，其最大誤差達到50mm。貴溪#5爐汽包水位趨勢圖（汽包壓力：16.8MPa）： 3.4 改造中應該注意問題汽包內置平衡容器安裝工藝復雜，水位測量熱態調試困難，生產現場一般不愿意冒風險進行汽包水位熱態全量程傳動。改造工作需開汽包人孔門施工，現場也沒條件在汽包上開孔。安裝、調試工作必須一次成功。中間任何環節出現問題，將影響企業的安全性及經濟性。因此要在現有機組進行改造，必須做

10、好幾個關鍵工作。1、 改造前的可研工作，整體方案思路，研究平衡容器安裝位置，取樣孔布置及材質。2、 確保汽包內平衡容器的施工質量。3、 重新設計汽包水位測量組態方案，汽包水位保護邏輯接口。4、 做好冷、熱態上水傳動試驗。 5、 冷凝罐設計上，應能適應工況變化時，保證平衡罐有足夠的飽和水。采用汽包內置平衡容器的差壓式水位測量系統，是否能消除機組甩負荷或安全門動作時汽包壓力突變所產生的誤差，目前由于沒有動態模擬試驗，沒有得到準確結論。內置平衡容器出現意外維護困難，采用內置平衡容器測量汽包水位還有一些問題有待于進一步研究與改進。4 結束語差壓式汽包水位測量采用內置平衡容器，參比水柱溫度恒定，能全程對

11、汽包壓力進行補償，水位補償公式簡化，測量誤差小，可靠性高。對提高鍋爐安全運行，防止鍋爐汽包滿、缺水事故發揮了重要作用。保證了切實落實防止電力生產重大事故的二十五項重點要求中的有關要求，為機組的安全運行提供了保證。汽包內置平衡容器在貴電公司300MW機組亞臨界鍋爐的成功應用，起到很好的示范作用，標志著汽包水位測量新技術在高參數汽包爐的應用在不斷地向前發展，對提高差壓式汽包水位測量精度取得良好效果，值得新建機組在汽包水位平衡容器設計上首選，也可以在現有機組上進行改造。參考文獻：1侯子良,劉吉川，侯云浩,等， 鍋爐汽包水位測量系統M.北京:中國電力出版社2005。HOU Zi-liang,LIU J

12、i-chuan,HOU Yun-hao,et al，The water survey system of the boiler steam drum，MBejing: China Electric2劉吉川于劍宇褚得海汽包水位測量新技術.中國電力（2006第3期New technology in drum water level measuremen，LIU Ji-chuan , YU Jian-yu , CHU De-hai3蘭景玉 , 程穎 , 趙鳳毅 單室平衡容器在汽包水位測量中的應用自動化技術與應用 2004第7期The Application of Single- compartment Balance Container for Measuring Water Level of Boiler Drum4馬曉瓏 汽包水位測量偏差產生的原因及消除對策 華中電力 2006年03期, Cause of drum water level measuring deviation and countermeasure5陳廣華 , 楊飛 鍋筒式鍋爐差壓式水位計的溫度補償研究 熱能動力工程 2001年04期Temperature Compensation Study of the Differential-pressure Water