安裝鍋爐汽包液位測量平衡容器的總結(jié)

張學(xué)瑞（中國石油工程建設(shè)公司 100120）

汽包在工業(yè)應(yīng)用中極為普遍，尤其在煉廠電站鍋爐裝置中，汽包液位的測量對于汽包正常的工作起著至關(guān)重要的作用，如水位過低，鍋爐可能被燒干；水位過高，生產(chǎn)的蒸汽含水量高，水還可能溢出造成危險(xiǎn)，因此水位控制是保證鍋爐正常生產(chǎn)必不可少的。恩賈梅納煉廠電站有五臺上海四方鍋爐廠生產(chǎn)的鍋爐帶動(dòng)杭汽的五臺汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，總?cè)萘渴?臺12兆瓦發(fā)電機(jī)組，主要供煉廠裝置和后期城市用電。

平衡容器主要包括單室平衡容器、雙室平衡容器及蒸汽罩補(bǔ)償式平衡容器。恩賈梅納煉廠電站項(xiàng)目工程鍋爐汽水系統(tǒng)汽包液位測量在最初設(shè)計(jì)中采用雙室平衡容器，但在后期運(yùn)行中誤差比較大，后改造為蒸汽罩補(bǔ)償式雙室平衡容器。現(xiàn)就在處理過程中的各種平衡容器優(yōu)缺點(diǎn)分析如下。

一、單室平衡容器

單室平衡容器的原理：如圖一所示。正壓側(cè)壓力由于平衡容器內(nèi)有恒位水柱而維持不變，負(fù)壓側(cè)則隨被測容器水位的變化而變化。差壓計(jì)的差壓值，也就隨著水位的變化而變化。差壓可用下式計(jì)算：

△P=ρgH-[ρ′gH1＋ρ″g（H-H1）]=(ρ-ρ″)gH-(ρ′-ρ″)gH1

式中△P:汽包水位差壓,Pa；H:平衡容器水位最大測量范圍，m；H1:以最低水位為基準(zhǔn)的容器水位高度，m；ρ、ρ′、ρ″：平衡容器、汽包內(nèi)飽和水及飽和蒸汽的密度kg/m3；g:重力加速度，m/s2。單室平衡容器的結(jié)構(gòu)簡單，但是測量誤差比較大。當(dāng)介質(zhì)參數(shù)偏離額定值運(yùn)行或環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，即使水位不變，其差壓也會(huì)發(fā)生變化。

二、雙室平衡容器

雙室平衡容器的原理：如圖二所示。差壓計(jì)的正壓管維持在恒定水柱，負(fù)壓管置于平衡容器內(nèi)，上部比水平正取壓管下緣高出10mm左右，下部與被測容器相連通，負(fù)壓側(cè)隨被測容器液位的變化而變化，差壓計(jì)的差壓值也隨之變化。雙室平衡容器的優(yōu)點(diǎn)是正、負(fù)兩根導(dǎo)壓管內(nèi)的溫度比較接近，減小了正、負(fù)壓側(cè)水的密度不同所引起的測量誤差。但是，由于平衡容器內(nèi)的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于被測容器的溫度，所以負(fù)壓管的水面比受壓容器的水面要低，因而產(chǎn)生測量誤差，當(dāng)運(yùn)行參數(shù)或平衡容器環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，這個(gè)誤差也會(huì)隨之變化。

三、蒸汽罩補(bǔ)償式雙室平衡容器

為了減小測量誤差，我們將雙室平衡容器改造為蒸汽罩補(bǔ)償式雙室平衡容器。如圖三、圖四所示：用蒸汽罩對恒位水槽加熱，使槽內(nèi)的水在任何情況下都接近為汽包壓力下的飽和水的密度不受環(huán)境溫度的影響。蒸汽罩的加熱蒸汽取自汽包蒸汽空間，凝結(jié)水經(jīng)疏水管流至下降管。由于蒸汽罩的作用，平衡容器內(nèi)凝結(jié)水的密度與汽包飽和水的密度同為ρ′，不受環(huán)境溫度的影響。此時(shí)，汽包水位的差壓為：△P=ρ′gH-[ρ′gH1＋ρ″g（HH1）]=（H-H1）（ρ′-ρ″）g改寫為水位表達(dá)的方式：H1=H-△P/（ρ′-ρ″）g

式中△P：汽包水位差壓，Pa；H：平衡容器水位最大測量范圍，m；H1：以最低水位為基準(zhǔn)的容器水位高度，m；ρ′、ρ″：汽包內(nèi)飽和水及飽和蒸汽的密度kg/m3；g：重力加速度，m/s2。為了使疏水管內(nèi)的水在任何壓力下都不倒入平衡容器，應(yīng)適當(dāng)選擇疏水管的長度，并且不加保溫，以使其中的水能充分冷卻。一般疏水管長度在10米以上即可滿足要求。

四、平衡容器安裝注意事項(xiàng)

1.安裝水位線的確定：平衡容器外部應(yīng)標(biāo)出安裝水位線。蒸汽罩補(bǔ)償式平衡容器的安裝水位線應(yīng)在平衡容器正壓恒位水槽的最高點(diǎn)。可用如圖五所示的方法檢查其負(fù)壓管的嚴(yán)密性和安裝水位線的高度。由玻璃管水位計(jì)處向平衡容器內(nèi)注水，待正壓取壓管向外排水時(shí)，靜置5分鐘，應(yīng)無滲漏現(xiàn)象。然后堵住正壓取壓口，在玻璃管水位計(jì)處繼續(xù)注水，待負(fù)壓取壓口向外排水時(shí)止，觀察玻璃管水位計(jì)的水位高度應(yīng)高出正壓取壓口管內(nèi)徑下緣10mm左右；

2.平衡容器與被測容器間的連接管應(yīng)盡量縮短，連接管上應(yīng)避免安裝影響介質(zhì)正常流通的元件。如接頭、鎖母及其它帶有縮孔的元件；

3.平衡容器取源閥門應(yīng)橫裝（閥桿處于水平位置），避免閥門集聚空氣泡而影響測量的精確度；

4.一個(gè)平衡容器只能供一個(gè)變送器使用；

5.平衡容器必須垂直安裝，不得傾斜，垂直偏差應(yīng)在2mm以內(nèi)；

6.可以通過頂部的灌水絲堵向平衡容器灌入充足的凝結(jié)水，以保證平使儀表能夠盡快地投入；

7.由于蒸汽罩補(bǔ)償式平衡容器自身較重，其重量應(yīng)由安裝支架承受，但是應(yīng)有防止因熱力設(shè)備熱膨脹產(chǎn)生位移而被損壞的措施；

8.蒸汽罩補(bǔ)償式平衡容器的疏水管應(yīng)單獨(dú)引至下降管，其垂直距離大約為10米左右，且不易保溫，在靠近下降管處應(yīng)加裝截止閥；

9.蒸汽補(bǔ)償式平衡容器的正、負(fù)壓引出管，應(yīng)在水平引出1米后再向下敷設(shè)，其目的是當(dāng)水位下降時(shí)，正壓導(dǎo)管內(nèi)的水面向下移動(dòng)（因差壓增大，儀表正壓室的液體向負(fù)壓室移動(dòng)所致），正、負(fù)壓管內(nèi)的溫度梯度在這1米的水平管上得到補(bǔ)償。

五、投用注意事項(xiàng)

1.為了使平衡容器能迅速達(dá)到工作狀態(tài)，在汽包與平衡容器的連接管之間裝有汽側(cè)閥門（正取壓門），鍋爐開始升壓時(shí)，要關(guān)閉該閥門，使較高壓力的鍋爐水由疏水管注入平衡容器，并迅速充滿正壓恒位水槽。這樣，待儀表管路沖洗后，打開該閥門，液位儀表即可投用。

2.實(shí)踐應(yīng)用中，由于鍋爐多屬壓力容器，建議平衡容器及其根部閥隨鍋爐廠家成套供應(yīng)，以避免熱膨脹時(shí)產(chǎn)生膨脹量不區(qū)配的問題，并在設(shè)備上留好下循環(huán)接口。鍋爐開工初期建立熱平衡前，差壓法（帶平衡容器）可能由于測壓托盤及測壓管內(nèi)液體不滿而造成假位，此時(shí)宜以現(xiàn)場實(shí)際觀測值為準(zhǔn)。另外，在汽液平衡建立之后，宜根據(jù)現(xiàn)場水位表對平衡容器內(nèi)水的密度ρ1進(jìn)行反向標(biāo)定，保證精度要求，調(diào)整量程。

在恩賈梅納煉廠電站項(xiàng)目的鍋爐熱控汽水系統(tǒng)液位儀表安裝過程中，由于此前沒有類似安裝工程的施工經(jīng)驗(yàn)，造成了鍋爐汽包液位儀表安裝的多次返工，通過此次對鍋爐汽水系統(tǒng)液位儀表的安裝，積累了類似安裝工程的寶貴施工經(jīng)驗(yàn)。通過對這些安裝經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，希望能對將來平衡容器的選型和安裝有一定指導(dǎo)作用。