汽包差压式水位计测量分析及改进

北京巴布科克-威尔科克斯制造的B&Wl025/18.44M型锅炉，为亚临界参数、一次中间再热、单汽包自然循环水管式煤粉炉。其额定蒸发量为936.5t/h，zui大连续出力1004t/h;饱和蒸汽额定压力为19.53MPa，zui大连续出力时为20.5MPa;过热蒸汽额定压力为18.34MPa，zui大连续出力时为18.44MPa。

锅炉共安装有6台水位计，在汽包的炉后左、右侧各安装2台单室平衡容器差压式水位计、一台云母水位计;左侧差压式水位计一台用于满水测量，一台用于正常水位测量;右侧差压式水位计两台均用于正常水位测量。炉后两侧相邻的2个汽（水）侧取样孔中心距均为17.2m，而每侧的2个汽（水）侧取样孔中心距均为380mm;汽包上所有水位计的汽侧连通管与水侧连通管分别距汽包中心线为335mm，且汽包的正常水位线（零水位线）与汽包几何中心线重合。

二、巴-威公司原设计平衡容器剖析

1.结构特点

巴-威公司原设计的平衡容器结构如图1。

A、B为两个等径的三通接头（320-20型）。1、2为汽侧连通管（D28×4，长分别为252、510）,3为冷凝筒（D133×16、高240），4为水侧连通管（D28×4，长为482），5为垂直连通管（DZ8×4，长为482）。不难看出，它与我国目前测量汽包水位所使用的单室平衡容器在结构上存在着差异。汽侧连通管与水侧连通管之间有一根垂直连通管与二者相连，它与水侧连通管的交点位于水侧连通管的水平段上（水侧三通接头B），而与汽侧连通管的交点（汽侧三通接头A）低于汽侧连通管的水平段（距汽包中心线13Omm）。其技术特性为:正常水位时平衡容器输出差压Ap0=4.23kPa，平衡容器输出zui大差压△pmax=6.35kPa。

2.问题及原因分析

当汽包水位在汽侧三通接头A以下变化时，平衡容器输出的差压值与汽包水位成线性关系，这与一般的单室平衡容器测量汽包水位的原理相同。而当汽包水位上升并淹没汽侧三通接头A时，汽侧连通管内的饱和蒸汽至凝筒的管路上就不是连续的饱和蒸汽，而是由垂直连通管内的饱和水将汽侧连通管中的饱和蒸汽分为两段，一段与汽包相连，另一段与冷凝筒相连。由于汽侧连通管内形成水封，靠近冷凝筒侧的汽压随温度的降低而下降，平衡容器冷凝筒内液面上所受的压力小于汽包压力（额定值19.53MPa），且形成水封的时间愈长，冷凝筒液面上所受的压力相对原来愈小，这时汽包压力作用于单室平衡容器正、负压侧的压力值不相等，即正压侧小于负压侧。因此，单室平衡容器输出的差压值就不仅仅是正、负压侧的静差压值，而且还增加了汽侧连通管内形成

水封时汽包压力作用于正、负压侧的差值。由于汽包压力值相对较大，所以该差值（绝对值）远远大于单室平衡容器的静差压值（定性分析）。如果将一台差压变送器（按使用要求校验好，量程为0~6.35kPa）接至平衡容器，将差压变送器正侧接平衡容器的水侧，负侧接平衡容器的负压侧，再将差压变送器的零点进行全程负迁移，在差压变送器正常投入、锅炉汽包压力升至额定、而汽包水位上升至汽侧三通接头A时，差压变送器所受的差压值己经超过其量程下限（OkPa），其输出的电信号就会以一定的速度沿"高水位"的方向"飞升"。

3.原设计平衡容器的工作原理

由以上分析得知，当汽包水位指示异常时，汽包实际水位线正好为原设计的高水位保护动作值（13Omm）。只要汽包实际水位高于13Omm-指示值就出现异常，以一定的速度向其测量上限（+335mm）"飞升"，且水位与时间的函数为连续函数。若高水位保护的动作值在+13Omm~+335mm范围内，汽包水位保护必然动作。因此，原设计平衡容器的测量范围应为-13Omm~+335mm。

三、改进方案

1.改进原因

高水位为+1OOmm，zui低水位为-1OOmm。不难看出，巴-威公司的平衡容器设计是正确的，而原高水位保护动作值+30Omm没有实际意义。要想使汽包水位的保护设定值+30Omm有实际意义，有必要对原有平衡容器进行改进。

2.改进方案

为避免汽包水位升至一定高度时汽侧水位天通管内形成水封，以至在测量中发生"飞升"现象，需将原平衡容器中的垂直连通管去掉，使汽侧连通管与水侧连通管完全隔离;平衡容器应垂直安装且与汽包的距离为45Omm，如图2所示。或者，便垂直连通管垂直且相交于汽侧连通管，交点位于汽侧连通管的水平段上，使得汽侧连大

管向上、向汽包方向倾斜，水侧连通管向下、汽包方向倾斜，斜度至少为1:100，如图3所示。

四、结束语

改进后的平衡容器在测量汽包水位时，只有汽包水位的测量值等于高水位保护的动作值时，高水位保护才能动作。由此可见，改进前、后的平衡容器在测量汽包水位时，其效果是不同的，各有特点。可见，巴—威公司原设计的平衡容器结构新颖，它不但能测量汽包水位，而且还有种特殊的功能，既汽包水位的"机械"保护，在应用上具有独特的内涵。