平衡容器在略鋼鍋爐汽包水位測量中的應用實踐

摘 要：論述了用平衡容器法測量鍋爐汽包水位的原理和方法，介紹了應用該方法對差壓變送器的零點遷移。

關鍵詞：鍋爐；液位測量；平衡容器；零點遷移

1 引言

汽包水位是鍋爐安全運行的重要參數，同時還是衡量鍋爐汽水系統物質是否平衡的標志。因而汽包水位控制系統倍受重視。根據汽包水位的動態特性，工程人員研究出許多控制方案，如汽包水位單沖量、雙沖量、三沖量控制以及串級、數字控制系統等等。任何一種控制方案，均離不開汽包水位這個參數，因此準確測量汽包水位是一個至關重要的關鍵環節。而平衡容器測量法是普遍采用的汽包水位測量方法。本文針對平衡容器測量法在略鋼的應用實踐，對平衡容器測量法的原理和使用方法略作論述。

2 測量原理

平衡容器法測量水位其實是一種差壓式液位測量方法。其工作原理是把液位高度變化轉換成差壓變化，此轉換通過平衡容器得以實現。

常用的平衡容器是雙室結構，雙室平衡容器法測量汽包水位如圖（1）所示。負壓側從寬容器中引出，正壓頭從置于寬容器中的汽包水側連通管中取得。寬容器中的水面高度是一定的，當水面增高時，水便通過汽側連通管溢流入汽包，當水面降低時，由蒸汽冷凝來補充。

差壓變送器正壓室與汽包底部連通端相接，差壓變送器負壓室與平衡容器的寬容器端相接。

P+=P0+ρgh2+ρgh1

P-=P0+ρgh+ρgh1

差壓ΔP=P+-P--=ρgh2-ρgh=ρg（h2-h）

式中：ΔP為差壓變送器的差壓；P+為差壓變送器正壓室壓力；P-為差壓變送器負壓室壓力；ρ為汽包內水的密度；g為重力加速度；h為工藝零點到時汽包上取壓口的高度；h2為汽包工藝液位；h1為差壓變送器到工藝液位零點的高度。

工藝零位確定后，h即為一個常數，工藝液位h2與差壓變送器所接受的差壓信號ΔP有了一一對應的關系。而差壓信號通過變送器的輸出（4～20mA）表現出來，因此差壓變送器的輸出能反映汽包的工藝液位。

3 差壓變送器的零點遷移

差壓變送器輸入為差壓信號ΔP，輸出為4～20mADC，當差壓變送器的輸出為4mA，其對應輸出ΔP=ΔPmin（即為差壓變送器的零點）；當差壓變送器的輸出為20mA時對應輸入ΔP=ΔPmax

差壓變送器的量程為ΔPmax-ΔPmin

差壓變送器一般使用：零點為ΔPmin=0，變送器輸出為4mA，ΔPmax的值為量程上限時，變送器輸出為20mA。

用平衡容器法測量液位時，ΔP=P+-P-=ρgh2-ρgh，h2總是小于或等于h，即ΔP總是負值。ΔPmin=-ρgh差壓變送器的輸出為4mA；ΔPmax=0時差壓變送器輸出為20mA。

所以差壓變送器的零點為ΔPmin=-ρgh，量程為ΔPmax-ΔPmin=0-（-ρgh）=ρgh

因此在調校采用平衡容器法測量汽包水位的差壓變送器時，可依照差壓變送器的一般使用方法將零點和量程調整好，再進行零點遷移。若選用智能變送器，可用智能終端將零位和量程調整好，變送器訂貨時，注明零點遷移是負遷移，遷移量為100%。

零點遷移是在不改變量程的條件下改變零點，零點遷移量為ΔPmin，當ΔPmin>0，為正遷移；當ΔPmin=0時，測量輸入起始點是從零開始的，為無遷移；當ΔPmin<0，為負遷移，遷移量為100%。本公司鍋爐容量為20t/h，汽包水位測量范圍0～440mm，采用雙容平衡容器，該平衡容器選用型號為FD-6.4B，規格為±220mm，故差壓變送器的量程為440mmH2O，用平衡容器法在略鋼電廠測量汽包水位時，差壓變送器采用負遷移，遷移量為100%。差壓變送器遷移前、后的輸入、輸出關系圖為圖（2）、圖（3）。

根據上述原理，用平衡容器法測量汽包水位方法還應用到該發電廠的除氧器水位；汽機熱井水位測量系統中，均取得很好的測量效果。

4 實踐體會

我們在略鋼兩臺20t鍋爐的儀表設計、安裝及調試。工作中，組織并參與了6套雙室平衡容器安裝、調試工作。深深體會到在應用中必須注意以下幾點事項，否則水位測量系統難以正常運行。

a、差壓變送器的正、負壓室不能接錯。其正壓室應接汽包底部引壓管，負壓室應接雙容平衡容器的寬容器的引壓管。正壓室壓力比負壓室壓力小。

b、校驗差壓變送器時，接差壓變送器一般調校方法調好零位和量程后，進行零點遷移。若直接接實際零點（工藝零位）進行調校，調整時零點和量程會越調越亂。

c、經常對所用差壓變送器進行排污。

d、正、負取壓口以及管路系統必須保證無泄漏。

e、平衡容器與汽包間的連接管應盡量縮短。

f、平衡容器必須垂直安裝，嚴禁傾斜。

g、幾個差壓儀表不得共用同一平衡容器。

只要嚴格按上述要求進行安裝、調試，平穩容器測量法在汽包水位測量系統、除氧器水位測量系統及熱井水位測量系統均可得到正常應用。

參考文獻

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