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摘要：在我国现阶段，经济的高速运转带动着各行各业的不断革新。在当下的锅炉汽包水位仪表的安装过程也在不断的变更，其中也有不少的问题产生。本文就针对锅炉汽包水位仪表的安装进行简单的分析，希望能够与同行进行交流，与之共勉。
关键词：锅炉汽包水位仪表；安装；测量原理
中图分类号：TK223文献标识码： A
锅炉水位测量仪表常用的有差压式水位测量仪表、电接点式水位仪表、双色水位仪表、玻璃板式水位仪表。双色水位仪表和玻璃板式水位仪表都是直读式仪表。电接点式水位仪表只要接线正确、电极完好无污染，该仪表就能正常工作。锅炉汽包水位是锅炉运行的重要参数，它直接关系到锅炉的运行安全和运行质量。因此，要确保锅炉水位测量仪表的准确可靠。下面主要介绍差压式水位远传式测量仪表的测量原理和安装注意事项：
1、差压式水位测量仪表是远传式仪表，它能够把测量信号送入微机，实现汽包水位集中监视和自动调节。差压式水位测量仪表有三种形式：（1）单室平衡容器：如图1
（2）双室平衡容器：如图2
（3）补偿式平衡容器：如图3
图1
图2
图3
2、下面以双室平衡容器为例，其工作原理如下：
本文以东方锅炉厂DG670-13.73-8A型锅炉所采用的测量范围为±300mm双室平衡容器为例加以介绍（如图4所示）
图4
（1）双室平衡容器是一种结构巧妙，具有一定自我补偿能力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衡容器分隔成上下两个部分，为了区别于单室平衡容器，故称为双室平衡容器。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。
（2）凝汽室理想状态下，来自汽包的饱和水蒸汽经过这里时释放掉汽化潜热，形成饱和的凝结水供给基准杯及后续环节使用。.凝汽室它的作用是收集来自凝汽室的凝结水，并将凝结水产生的压力导出容器，传向差压测量仪表——差压变送器的正压侧。
（3）基准杯的容积是有限的，当凝结水充满后则溢出流向溢流室。由于基准杯的杯口高度是固定的，故而称为基准杯。
（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结水，并将凝结水排入锅炉下降管，在流动过程中为整个平衡容器进行加热和蓄热，确保与汽包中的温度达到一致。正常情况下，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。
（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。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，是因为可以保证连通器中的介质具有一定的流动性，防止其延伸到汽包之间的管线冬季发生冻结。连通器内部介质的温度与汽包中的温度很可能不一致，致使其中的液位与汽包中不同，但是由于流体的自平衡作用，对使汽包水位测量没有任何影响。
（6）差压的计算：通过前面的介绍可以知道，凝汽室、基准杯及其底部位于容器内部的导压管中的介质温度与汽包中的介质温度是相等的，即γw=γ`w，γs=γ`s。故而不难得到容器所输出的差压。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结水压力，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，其中的最后部分压力，由于其中的介质为静止的且距容器较远，介质密度应为环境温度下的密度。
因此P+= PJ +320γw+(580－320) γc
式中P+ —— 容器正压侧输出的压力
γw —— 容器中的介质密度（γw= γ`w）
γc ——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)γs + hwγw
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
γs ——汽包中饱和水蒸汽的密度
因此差压
ΔP=P+－P－=320γw+260γc－(580－hw)γs－hwγw
即ΔP=260γc+320γw－580γs－(γw－γs)hw （1）
（7）计算式应用注意事项：(1)式中环境温度下水的密度γc，通常情况下它会随着季节的变化而变化，它的变化将会影响汽包水位测量的准确性。当环境温度由25℃升高到50℃时，由于密度的变化对于差压产生的影响为－2.3mm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+2.3～5.5mm之间。通常情况下这样的误差是可以忽略的，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，必须恰当地确定这里的温度。确定温度可以遵循这样一条原则，就高不就低，视当地气候及冬季伴热等因素确定。比如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℃，则可以令这里的温度为35℃。这是因为水的密度随着温度升高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统的影響更小。当温度从0℃升高到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℃升高到50℃所带来的影响却为+2.3～5.5mm之间。故而，确定温度应就高不就低。
3、差压式水位测量仪表的安装
（1）平衡容器安装
平衡容器应垂直安装，安装时要了解平衡容器的结构，保证管路连接正确。
（2）导压管路和变送器安装
为了防冻和便于检修，变送器一般集中安装在变送器室内。因此，连接平衡容器和差压变送器的导压管路就比较长。导压管路除严密不漏之外，还要做到以下两点：（1）仪表工作时，导压管内应充满水，不能积存气体。因此，变送器的安装高度应低于平衡容器的高度，使导压管水平敷设时，沿平衡容器到差压变送器方向，有向下倾斜的坡度。（2）两根导压管应近距离平行敷设，使两根导压管所处环境温度相同。
3、差压式水位测量仪表调试
（1）仪表显示量程的确定
仪表显示量程应和平衡容器的测量范围一致。如果汽包与平衡容器的上下连通管高度差为H，汽包中心线为“0”水位，那么对于单、双室平衡容器而言，显示仪表的刻度范围是：-H/2——+H/2；对于补偿式双室平衡容器而言，显示仪表的刻度范围是：-H/2——+[H/2-(H-h)]。
（2）差压变送器测量量程的确定
差压变送器的测量量程应等于平衡容器测量范围内，最低水位和最高水位之间的水位差形成的压力ΔP。即：ΔP=Δh*ρ*g
ΔP：差压值；Δh：高、低压室的水位高度差；ρ：水的密度；g：重力加速度。
值得注意的是，因为平衡容器的不同，汽包和平衡容器内水的密度ρ是不同的。这主要是因为汽包和平衡容器内水的温度不同，而水的热膨胀系数较大造成的。锅炉运行时，汽包内水的温度是由汽包压力决定的，其温度与汽包压力下的饱和蒸汽温度基本相同；平衡容器内的水温因其结构不同而不同。单、双室平衡容器内的水温受环境影响，接近于环境温度。在保温良好的情况下，补偿式平衡容器内的水温接近于汽包水温，受环境温度影响较小。
4、测量误差分析
差压式水位测量仪表的结构，决定了测量误差的存在。在仪表系统安装正确，仪表单校合格的情况下，还有以下因素影响测量精度：
（1）汽包压力波动。因为汽包工作压力波动，导致汽包内水温波动，水的密度发生了变化，致使仪表的测量误差加大。
（2）平衡容器与差压变送器的安装高度差较大时，导压管路的伴热与保温不好。两根导压管路的伴热与保温不均匀，会形成两根导压管路内的水温不同，导致管内水的密度不同，在两根导压管内同样满水的情况下，形成了水压差，从而产生了测量误差。
（3）气候环境温度变化。气候环境温度的变化，会使平衡容器内水温变化，水的密度发生变化，形成了仪表的测量误差。
综上所述，只有在安装和调校的各个环节，把好技术质量关，在锅炉运行较稳定的情况下，才能保证差压式水位测量仪表准确可靠。
关键词：锅炉汽包水位仪表；安装；测量原理
中图分类号：TK223文献标识码： A
锅炉水位测量仪表常用的有差压式水位测量仪表、电接点式水位仪表、双色水位仪表、玻璃板式水位仪表。双色水位仪表和玻璃板式水位仪表都是直读式仪表。电接点式水位仪表只要接线正确、电极完好无污染，该仪表就能正常工作。锅炉汽包水位是锅炉运行的重要参数，它直接关系到锅炉的运行安全和运行质量。因此，要确保锅炉水位测量仪表的准确可靠。下面主要介绍差压式水位远传式测量仪表的测量原理和安装注意事项：
1、差压式水位测量仪表是远传式仪表，它能够把测量信号送入微机，实现汽包水位集中监视和自动调节。差压式水位测量仪表有三种形式：（1）单室平衡容器：如图1
（2）双室平衡容器：如图2
（3）补偿式平衡容器：如图3
图1
图2
图3
2、下面以双室平衡容器为例，其工作原理如下：
本文以东方锅炉厂DG670-13.73-8A型锅炉所采用的测量范围为±300mm双室平衡容器为例加以介绍（如图4所示）
图4
（1）双室平衡容器是一种结构巧妙，具有一定自我补偿能力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衡容器分隔成上下两个部分，为了区别于单室平衡容器，故称为双室平衡容器。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。
（2）凝汽室理想状态下，来自汽包的饱和水蒸汽经过这里时释放掉汽化潜热，形成饱和的凝结水供给基准杯及后续环节使用。.凝汽室它的作用是收集来自凝汽室的凝结水，并将凝结水产生的压力导出容器，传向差压测量仪表——差压变送器的正压侧。
（3）基准杯的容积是有限的，当凝结水充满后则溢出流向溢流室。由于基准杯的杯口高度是固定的，故而称为基准杯。
（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结水，并将凝结水排入锅炉下降管，在流动过程中为整个平衡容器进行加热和蓄热，确保与汽包中的温度达到一致。正常情况下，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。
（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。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，是因为可以保证连通器中的介质具有一定的流动性，防止其延伸到汽包之间的管线冬季发生冻结。连通器内部介质的温度与汽包中的温度很可能不一致，致使其中的液位与汽包中不同，但是由于流体的自平衡作用，对使汽包水位测量没有任何影响。
（6）差压的计算：通过前面的介绍可以知道，凝汽室、基准杯及其底部位于容器内部的导压管中的介质温度与汽包中的介质温度是相等的，即γw=γ`w，γs=γ`s。故而不难得到容器所输出的差压。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结水压力，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，其中的最后部分压力，由于其中的介质为静止的且距容器较远，介质密度应为环境温度下的密度。
因此P+= PJ +320γw+(580－320) γc
式中P+ —— 容器正压侧输出的压力
γw —— 容器中的介质密度（γw= γ`w）
γc ——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)γs + hwγw
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
γs ——汽包中饱和水蒸汽的密度
因此差压
ΔP=P+－P－=320γw+260γc－(580－hw)γs－hwγw
即ΔP=260γc+320γw－580γs－(γw－γs)hw （1）
（7）计算式应用注意事项：(1)式中环境温度下水的密度γc，通常情况下它会随着季节的变化而变化，它的变化将会影响汽包水位测量的准确性。当环境温度由25℃升高到50℃时，由于密度的变化对于差压产生的影响为－2.3mm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+2.3～5.5mm之间。通常情况下这样的误差是可以忽略的，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，必须恰当地确定这里的温度。确定温度可以遵循这样一条原则，就高不就低，视当地气候及冬季伴热等因素确定。比如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℃，则可以令这里的温度为35℃。这是因为水的密度随着温度升高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统的影響更小。当温度从0℃升高到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℃升高到50℃所带来的影响却为+2.3～5.5mm之间。故而，确定温度应就高不就低。
3、差压式水位测量仪表的安装
（1）平衡容器安装
平衡容器应垂直安装，安装时要了解平衡容器的结构，保证管路连接正确。
（2）导压管路和变送器安装
为了防冻和便于检修，变送器一般集中安装在变送器室内。因此，连接平衡容器和差压变送器的导压管路就比较长。导压管路除严密不漏之外，还要做到以下两点：（1）仪表工作时，导压管内应充满水，不能积存气体。因此，变送器的安装高度应低于平衡容器的高度，使导压管水平敷设时，沿平衡容器到差压变送器方向，有向下倾斜的坡度。（2）两根导压管应近距离平行敷设，使两根导压管所处环境温度相同。
3、差压式水位测量仪表调试
（1）仪表显示量程的确定
仪表显示量程应和平衡容器的测量范围一致。如果汽包与平衡容器的上下连通管高度差为H，汽包中心线为“0”水位，那么对于单、双室平衡容器而言，显示仪表的刻度范围是：-H/2——+H/2；对于补偿式双室平衡容器而言，显示仪表的刻度范围是：-H/2——+[H/2-(H-h)]。
（2）差压变送器测量量程的确定
差压变送器的测量量程应等于平衡容器测量范围内，最低水位和最高水位之间的水位差形成的压力ΔP。即：ΔP=Δh*ρ*g
ΔP：差压值；Δh：高、低压室的水位高度差；ρ：水的密度；g：重力加速度。
值得注意的是，因为平衡容器的不同，汽包和平衡容器内水的密度ρ是不同的。这主要是因为汽包和平衡容器内水的温度不同，而水的热膨胀系数较大造成的。锅炉运行时，汽包内水的温度是由汽包压力决定的，其温度与汽包压力下的饱和蒸汽温度基本相同；平衡容器内的水温因其结构不同而不同。单、双室平衡容器内的水温受环境影响，接近于环境温度。在保温良好的情况下，补偿式平衡容器内的水温接近于汽包水温，受环境温度影响较小。
4、测量误差分析
差压式水位测量仪表的结构，决定了测量误差的存在。在仪表系统安装正确，仪表单校合格的情况下，还有以下因素影响测量精度：
（1）汽包压力波动。因为汽包工作压力波动，导致汽包内水温波动，水的密度发生了变化，致使仪表的测量误差加大。
（2）平衡容器与差压变送器的安装高度差较大时，导压管路的伴热与保温不好。两根导压管路的伴热与保温不均匀，会形成两根导压管路内的水温不同，导致管内水的密度不同，在两根导压管内同样满水的情况下，形成了水压差，从而产生了测量误差。
（3）气候环境温度变化。气候环境温度的变化，会使平衡容器内水温变化，水的密度发生变化，形成了仪表的测量误差。
综上所述，只有在安装和调校的各个环节，把好技术质量关，在锅炉运行较稳定的情况下，才能保证差压式水位测量仪表准确可靠。