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1、精品学习资源汽包水位双室平稳容器2021-03-31 09:20分类：默认分类字号： 大中小践为基础，剖析了双室平稳容器的工作原理与特性；重点论述了补偿系统的建立方法与步骤，同时指出了应用中的常见错误并提出明白决方案；关键词：水位测量 汽包水位 双室平稳容器 补偿本文以实践为基础，剖析了双室平稳容器的工作原理与特性；重点论述了补偿系统的建立方法与步骤，同时指出了应用中的常见错误并提出明白决方案；汽包水位是锅炉及其掌握系统中最重要的参数之一，双室平稳容器在其中充当着不行或缺的重要角色；但是由于一些用户对于双室平稳容器及其测量补等方面缺少全面的必要的明白或者疏漏，致使应用中时有错误发生，甚至形成安
2、全隐患；例如成功油田成功发电厂一期工程，该工程投入运行早期其汽包水位测量系统的误差竟达 7090mm，特殊情形下误差将会更大曾因此造成汽包满水停机事故；迄今为止，据不完全明白，目前仍有个别用户存在一些类似的问题或者其它问题；汽包水位是涉及机组安全与和运行的重要参数和指标，因此不答应任何人为的误差；为使用户能够更好地把握双室平稳容器在汽包水位测量中的应用，谨撰此文；不足之处，请不吝指正；3.1. 简介双室平稳容器是一种结构奇妙，具有肯定自我补偿才能的汽包水位测量装置；它的主要结构如图 1 所示；在基准杯的上方有一个圆环形漏斗结构将整个双室平稳容器分隔成上下两个部分，为了区分于单室平稳容器，故称为
3、双室平稳容器；为便于介绍，这里结合各主要部分的功能特点，将它们分别命名为凝汽室、基准杯、溢流室和连通器，另外文中把双室平稳容器汽包水位测量装置简称为容器；欢迎下载精品学习资源3.2. 凝汽室抱负状态下，来自汽包的饱和水蒸汽经过这里时释放掉汽化潜热，形成饱和的凝聚水供应基准杯及后续环节使用；3.3. 基准杯它的作用是收集来自凝汽室的凝聚水，并将凝聚水产生的压力导出容器，传向差压测量外表差压变送器后文简称变送器的正压侧；基准杯的容积是有限的，当凝聚水布满后就溢出流向溢流室；由于基准杯的杯口高度是固定的，故而称为基准杯；3.4. 溢流室溢流室占据了容器的大部分空间，它的主要功能是收集基准杯溢出的凝聚
4、水，并将凝聚水排入锅炉下降管，在流淌过程中为整个容器进行加热和蓄热，确保与汽包中的温度到达一样；正常情形下，由于锅炉下降管中流体的动力作用，溢流室中基本上没有积水或少量的积水；3.5. 连通器倒 T 字形连通器，其水平部分一端接入汽包，另一端接入变送器的负压侧；毋庸置疑， 它的主要作用是将汽包中动态的水位产生的压力传递给变送器的负压侧，与正压侧的基准压力比较以得知汽包中的水位；它之所以被做成倒T 字形，是由于可以保证连通器中的介质具有肯定的流淌性，防止其延长到汽包之间的管线冬季发生冻结；连通器内部介质欢迎下载精品学习资源的温度与汽包中的温度很可能不一样，致使其中的液位与汽包中不同，但是由于流体
5、的自平稳作用，对使汽包水位测量没有任何影响；3.6. 差压的运算-8A 型锅炉所采纳的测量范畴为 300mm双室平稳容器为例加以介绍如图1 所示；通过图 1 可知，容器正压侧输出的压力等于基准杯口所在水平面以上总的静压力，加上基准杯口至 L 形导压管的水平轴线之间这段垂直区间的凝聚水压力，再加上L 形导压管的水平轴线至连通器水平轴线之间，位于容器的外部的这段垂直管段中的介质产生的压力；显而易见，其中的最终部分压力，由于其中的介质为静止的且距容器较远，因此其中的介质密度应为环境温度下的密度；因此P = PJ 320 w 580 320 c式中 P 容器正压侧输出的压力 w 容器中的介质密度 w=
6、 w c 环境温度下水的密度PJ 基准杯口以上总的静压力负压侧的压力等于基准杯口所在水平面以上总的静压力，加上基准杯口水平面至汽包中汽水分界面之间的饱和水蒸汽产生的压力，再加上汽包中汽水分界面至连通器水平轴线之间饱和水产生的压力，即P = PJ 580 hw s hw w 式中 P 容器负压侧输出的压力hw 汽水分界线至连通器水平管中心线之间的垂直高度 s 汽包中饱和水蒸汽的密度因此差压P=P P=320 w 260 c 580 hw s hww 即 P=260 c 320w580 s w shw 1这里有一点需要说明， 1 式中环境温度下水的密度 c，通常情形下它会随着季节的变化而变化，它的
7、变化将会影响汽包水位测量的精确性；就本例中的容器而言，当环境温 度由 25上升到 50时，由于密度的变化对于差压产生的影响为水柱，经过补偿系统补偿后对最终得到的汽包水位的影响将为2.3 之间；通常情形下这样的误差是可以忽视的，也就是说可以认为这里的温度是恒定的；但是为了尽量减小误差，必需恰当地确定这里的欢迎下载精品学习资源温度；确定温度可以遵循这样一条原就，就高不就低，视当地气候及冬季伴热等因素确定； 比方此处的环境温度一年当中通常在 0 50之间变化，平均温度为 25，就可以令这里的温度为 35；这是由于水的密度随着温度上升它的变化梯度越来越大， 确定的温度高些， 将会使环境温度变化对整个系
8、统的影响更小；就本例中的容器而言，当温度从 0上升到25时，温度的变化对测量系统的最终结果影响只有 1mm左右，而环境温度从 25上升到50所带来的影响却为 2.3 之间；故而，确定温度应就高不就低；4. 双室平稳容器的工作特性容器的工作特性对于汽包水位测量和补偿系统来说特别重要，明白这种特性利于用户的应用和把握应用中的技巧；查饱和水与饱和水蒸汽密度表可以获得各种压力下饱和水与饱和水蒸汽的密度；把 0、 50、 100mm等汽包水位分别代入 1式，可得到容器输出的一系列差压，见下表 1双室平稳容器固有补偿特性参照表；通过表 1 可以得知双室平稳容器的工作特性；从表 1 中可以看到，各水位所对应
9、的由容器所输出的差压随着压力的变化相关饱和汽、水密度各自发生着不同的变化；这里第一留意0 水位所对应的差压，它的变化规律较其它水位有明显不同， 只在一个较小的范畴内波动； 由于该容器的设计压力为 13.73MPa， 因此 14.5MPa以下它的波动范畴更小，仅在5mm水柱以内；也就是说当汽包中的水位为0 水位时，无论压力如何变化，即使在没有补偿系统的情形下，对0 水位测量影响都微小或者基本没有影响；关于其它水位，就当汽包水位越接近于0 水位，其对应的差压受压力的变化影响越小，反之就大；因此，双室平稳容器是一种具有肯定的自我补偿才能的汽包水位测量装置；它的这种才能主要表达在，当汽包中的水位越接近
10、于0 水位，其输出的差压受压力变化的影响越小， 即对汽包水位测量的影响越小；毫无疑问，容器特性由于容器的自身结构打算的，故又称为固有补偿特性；表 1 中， 0MPa对应两行差压值，其缘由后文将会提到；之所以双室平稳欢迎下载精品学习资源容器会有这种特性其实质，是由于双室平稳容器在设计制造时实行了特殊的结构，这种结构最大限度地减弱了汽水密度变化对常规运行水位差压的影响；但是尽管如此，它并不能完全满意生产的需要，仍旧需要连续补偿；5.1. 基础学问与基本概念淡定器的特性中可以看到，双室平稳容器不能完全满意生产的需要；究其缘由，是由于介质密度的变化所造成的；因此，必需要实行肯定的措施，进一步排除密度变
11、化对汽包水位测量的影响；这种被用来排除密度变化带来的影响的措施就叫做补偿；通过补偿以精确地测定汽包中的水位；汽包水位测量补偿的方法通常有两种，一种是压力补偿，另一种是温度补偿，无论采取哪种方法补偿成效都一样； 但是它们之间略有区分， 即温度补偿可以从 0开头， 而压力补偿只能从 100开头；这是由于温度可以一一对应饱和密度以及100以下时的非饱和密度，而压力却只能一一对应饱和密度，即最低压力0MPa只能对应 100时的饱和密度；故而由这两种方法构成的补偿系统各自对应的补偿起始点有所不同，即差压变送器量程有所不同；表 1 中 0MPa对应两行差压值，其缘由即在于此；其中上一行对应的是温度补偿，下
12、一行对应压力补偿； 很明显， 温度补偿也可以从 100开头；5.2. 建立补偿系统的步骤第一步 确定双室平稳容器的 0 水位位置容器的 0 水位的位置一般情形下比较简洁确定，通过查阅锅炉制造厂家有关汽包学名锅筒及附件方面的图纸和资料，进行比较和运算即可获得；文中例举的容器 0 水位位置位于连通器水平管轴线以上 365mm处，即基准杯口水所在的平面下方 215mm处；但是， 有时由于图纸的疏漏缺少与确定 0 水位相关的数据，无法运算出 0 水位的位置，那么确定起来就比较复杂；如图 1 中就缺少数据；这种情形下就只有依据容器的自我补偿特性在 0水位所表达的特点通过反复验算来获得；由于容器本身就是用
13、这样的方法经反复验算而设计制造的，只要验算的方法正确通过验算得到的数据会很精确牢靠，当然这只限于图纸不详的情形下；由于限于篇幅，这里只供应思路，详细的验算的方法本文不予介绍；对此感爱好的读者可以试一试；其次步 确定差压变送器的量程差压变送器的量程是由汽包水位的测量范畴、容器的0 水位位置以及补偿系统的补偿起始点等三方面因素打算的；一些用户一般只考虑了前两方面因素，而忽视了补偿起始点因素，甚至极个别的用户只简洁地依据汽包水位的测量范畴确定变送器的量程，造成很大的测量误差；一般情形下，忽视容器的0 水位位置所造成的误差在 7090mm之间，忽视补偿起始点所产生的误差在 30mm以下，特殊情形下误差
14、都将会更大；此外，这里特殊提示用户，在进行汽包水位测量工作时，关于变送器的量程，在没有得到确认的情形下，切不行单纯依靠设计部门的图纸；事实上，多数情形下，设计部门在进行此类设计，对变送器选型时，只确定基本量程，而不给出应用量程；下面来确定变送器的量程；欢迎下载精品学习资源本文的例子中容器的0 水位位置位于连通器水平管轴线以上365mm处；由于该容器的量程为 300mm，因此1式中的 hw的最大值和最小值分别为 665mm和 65mm；假如采纳压力补偿， 从饱和水与饱和水蒸汽密度表 中查出 100时的饱和水与饱和水蒸汽的密度代入1式，再分别将 665mm和 65mm代入 1式，即得最小差压Pmi
15、n=水柱 和最大差压Pmax=504m水m 柱这两个差压值就是变送器的量程范畴 见表 1 中 0MPa对应的下行 ，即 70.5 504mm水柱；假如采纳温度补偿，且从 0开头补偿，就由于水的密度极其接近1mg/mm，3 误差可以忽视，令蒸汽的密度为 0；用同样方法即可得到变送器的量程为 85 515mm水柱见表 1 中 0MPa对应的上行；实际上，从 0开头补偿是完全没有必要的，其缘由这里无需遨述；第三步 确定数学模型数学模型是补偿系统中的最重要环节；由1式得2由于相对于规定的 0 水位的汽包水位 h= hw 365mm，所以3式中 h 相对于规定的 0 水位的汽包水位w 饱和水的密度 s饱
16、和水蒸气的密度 c环境温度下水的密度P 差压3式即为补偿系统的数学模型；式中 c为常数，令环境温度为30，就 c=0.9956mg/mm3，所以欢迎下载精品学习资源44式为最终的数学模型；明显，它与3式的作用完全一样；在补偿系统中可以任选其一；第四步 确定函数、完成系统在3式和 4式中含都有“ 320 w580 s ”和“ w s ”关于饱和水与饱和水蒸汽密度的两个子式；查饱和水与饱和水蒸汽密度表，可以获得这两个子式关于压力或温度的函数曲线；将所得到的曲线以及3式或者 4式输入用以执行运算任务硬件设备，补偿系统即告完成；从补偿系统的建立过程可以发觉，补偿系统是依据某一特定构造的容器而建立的；因
17、此，建立补偿系统时应依据不同的容器，建立不同的补偿系统；建立补偿系统时，当确定差压的运算公式以后，只需重复这里的步骤即可得到新的汽包水位测量补偿系统；6.关于容器保温问题的释疑众所周知，为了使容器到达抱负工作状态，容器的外部必需作以适当的保温；然而， 关于容器的凝汽室及顶部的保温问题目前有些争议，部分用户认为这里的保温可有可无；笔者在这里阐述一下个人的观点；笔者通过多年观看发觉, 在这里没有保温的情形下，冬季由外表显示的汽包水位会比夏季低将近10mm；分析缘由，是由于一般情形下凝汽室的温度都要比环境高 300左右， 甚至更高， 因此它的热辐射才能很强； 当凝汽室外部没有保温或者保温条件比较差时，尽管凝聚水的速度会加快并导致更多的饱和水蒸汽流到这里补充这里的热量，但是由于这里的介质处于自然对流状态且受到管路等的阻力的制约，使补充的热量难以维护这里的温度，进而影响了测量的精确性；对于额定工作压力为13.73MPa的锅炉而言，假如冬季由外表显示的汽包水位比真实水位低10mm，将意味着容器内部的温度比饱和温度低 7左右；所以，为确保其包水位测量的精确性，这里必需加以适当的保温；笔者以为，这里的保温以保温层的外层温度不超过120为佳；欢迎下载