第五章水位測量

1、2.靜壓式 靜壓式液位傳感器是基于流體靜力學(xué)中一定液柱高度的液體產(chǎn)生一定壓力的原理。液位壓力轉(zhuǎn)換的方式主要有壓力式和差壓式。 3.電氣式 電氣式液位測量是直接將液位轉(zhuǎn)換為電阻、電容、電感等量值的變化 。4.聲波式三、鍋爐汽包水位測量 火電生產(chǎn)過程中一般都是采用云母水位計、差壓水位計和電接點式水位計等測量汽包水位。 由于汽包內(nèi)汽水界面不像一般儲水容器中那樣分明，所以汽包水位的測量目前都是測量汽包內(nèi)的重量水位。所謂重量水位，即假想某一瞬時汽包出口與入口都封閉起來，汽側(cè)中的水回到水一側(cè)，水側(cè)中的汽回到汽一側(cè)，而且汽、水平靜下來時的水位。此時，在汽包水位測量基準(zhǔn)線開一導(dǎo)壓口所引出的壓力與假想前運行狀態(tài)

2、時在該導(dǎo)壓口處引出的壓力是相同的。所引出壓力的變化代表了水位的變化， 第二節(jié)第二節(jié) 云母水位計及雙色水位計云母水位計及雙色水位計 一、云母水位計 云母水位計是鍋爐汽包一般都裝設(shè)的就地顯示水位表。它是一連通器，結(jié)構(gòu)簡單，顯示直觀，如圖所示。 由于云母水位計溫度低于汽包內(nèi)溫度，因此云母水位計的示值水柱高度低于汽包重量水位高度。式中 汽包內(nèi)飽和蒸汽密度； 汽包內(nèi)飽和水密度； 云母水位計測量管內(nèi)水柱的平均密度； 汽包內(nèi)重量水位; 顯示值。 二、 雙色水位計 雙色水位計是采用把普通光經(jīng)濾光玻璃(紅、綠兩種)使紅光、綠光透過，再經(jīng)被測液體或氣體折射，在光路上設(shè)置窗口予以顯現(xiàn)，可測知光路上是液體或氣體， H

3、HswsaswaHH 第三節(jié) 差壓水位計 它是靜壓式液位測量儀表，在汽包水位、高加水位、除氧器水位測量中都能得到應(yīng)用。 一、水位差壓轉(zhuǎn)換原理 水位差壓轉(zhuǎn)換裝置又稱平衡容器，其結(jié)構(gòu)形式如圖所示，(a)為簡單平衡容器，(b)為雙室平衡容器，(c)為結(jié)構(gòu)補償式雙室平衡容器。 1.簡單平衡容器 對圖(a)中所示簡單平衡容器輸出的差壓為 ，按照流體靜力學(xué)原理，有 =pppgHHLgHHgLpswa)()(00HggHgLswswsa)()()(0HggHgLswswsap)()()(0pgHHLgHHgLppsww)()(00gHHLsw)(0gHHLswp)(0gHHglLglpppwaw)()(0g

4、HHLs)(0glLgHHLgHHlasw)()()(00HgHHLgHHlpsw)()(00ll0HgHlgHlpsw)()(00 如果在時使壓力的影響所產(chǎn)生的輸出的誤差為零，則有 按上式計算的的長度就是在 條件下(正常水位)完全消除工作壓力影響時補償管的尺寸。式中， 、 是汽包工作壓力與額定工作壓力時的飽和水、汽的密度差， 。 由前述知， 的計算還取決于 值。 值的不同將影響差壓信號的大小。 當(dāng)與平衡容器配套的差壓計量程上限一定或要求平衡容器輸出上限 一定時，則要根據(jù)差壓計的量程上限 來確定 值。在 和工作壓力為補償范圍下限壓力 時，平衡容器輸出最大，故有g(shù)HlgHlsw)()(00000

5、00)()(HHLHHLlws0HwswrwsrslLLLmaxpmaxp0HHxp00max)()(HHLlglLgLglpssxwx解上述方程組，得 4.雙差壓平衡容器 為了進一步改善結(jié)構(gòu)補償式平衡容器的特性，近年來已研制出了雙差壓結(jié)構(gòu)補償式平衡容器，其中一種結(jié)構(gòu)形式如圖所示。 圖中的平衡容器輸出的差壓 為信號差壓， 為補償差壓。 可看出，兩差壓信號經(jīng)過處理計算后得到的信號Y只與平衡容器的結(jié)構(gòu)尺寸和水位有關(guān)，而與汽包工作壓力無關(guān)，達完全消除了工作壓力的影響。 000max)()()()(1 (HHLlgggHpLwxasxawxappppppgHHLsw)(0ppppppgLsw)(111

6、010LHLHLLHHLppYpgHHLsw)(0swgp / )715. 28 .908(swLHH0pp715. 28 .908)(0HLHpp715. 28 .908swswswppp 2.校正計算的實施方法 校正計算式可以采用模擬儀表計算實現(xiàn)，也可以采用智能化壓力校正計算系統(tǒng)。實現(xiàn)具有壓力校正計算的差壓水位測量系統(tǒng)框圖如圖。 三、差壓水位系統(tǒng)與零點遷移 在火力發(fā)電廠，差壓水位系統(tǒng)一般有三種組成形式：就地顯示、信號遠傳顯示記錄、信號遠傳輸出。差壓水位測量系統(tǒng)如圖所示。 對于平衡容器式水位差壓轉(zhuǎn)換，其輸出的差壓與水位呈負線性關(guān)系。為使顯示或輸出的電氣信號適合人們的正常習(xí)慣(水位升高、顯示的

7、數(shù)值增大),則需要進行零點遷移。 第四節(jié) 電接點水位計 電接點水位計是一種電氣式水位測量儀表，它將水位直接轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的相應(yīng)數(shù)目的電接點信號。這種水位計組成的測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，工作原理簡單，電接點信號可以遠傳，時延很小，不存在儀表的機械變差及分度誤差，不存在儀表復(fù)雜的校驗和調(diào)整，顯示直觀，可靠性高，是火電廠鍋爐汽包、高壓加熱器、除氧器水位測量中普遍應(yīng)用的一種水位計。 電接點水位計是由水位測量筒(水位傳感器)和顯示儀表組成的。一、水位轉(zhuǎn)換原理與水位測量筒的結(jié)構(gòu) 水位測量筒通過連通方式形成相應(yīng)水柱高度，該水柱的壓力平衡壓力容器內(nèi)的被測量水位的壓力。在水位測量筒的筒壁上安裝了數(shù)個電接點。由于鍋爐爐水

8、，其電阻串一般在103cm以下，蒸汽的電阻率一般在106cm以上，筒內(nèi)的水浸沒的電接點和未被浸沒而處于汽(氣)中的電接點的狀態(tài)(低阻、高阻)相差甚遠。水位的轉(zhuǎn)換就是利用了上述的特性。 電接點水位測量筒的結(jié)構(gòu)組成如圖所示。水位測量筒一般用20號鋼無縫鋼管制成。電接點在水位方向上單個安裝，在測量筒圓周方向，上下電接點呈120的布置，如圖 (b)所示。電接點的結(jié)構(gòu)及電接點固定座如圖 (c)、(d)所示。電接點的絕緣材料有超純氧化鋁(適用于高壓)和聚四乙烯(適用于中壓)，相鄰電接點之間的距離按統(tǒng)設(shè)計，在零水位附近電接點間距要小一些。對于火力發(fā)電廠鍋爐汽包水位的測量一般采用19點的測量筒。 15點：0，

9、15，30，50，100，。150，200，250(單位：mm) 17點：0，15，30，50，100，150，200，250，300(單位：mm) 19點：0，15，30，50，75，100，150，200，250，300(單位：mm) 在使用時，電接點的極芯與筒壁之間的高阻或低阻狀態(tài)反映了該電接點是否被水浸沒。 二、顯示儀表 水位顯示采用燈光電路顯示較為方便。每個電接點對應(yīng)一套燈光顯示電路。目前顯示儀表種類較多，有紅綠燈顯示儀表、發(fā)光二極管顯示儀表、電子發(fā)光屏顯示儀表、氖燈顯示儀表。如果用數(shù)字電路對電接點狀態(tài)進行邏輯判斷，其水位用數(shù)字顯示也較為容易。目前也有相應(yīng)的電接點數(shù)字水位顯示儀表與水

10、位測量筒配套。 1.紅綠燈光顯示儀表 與電接點水位測量筒配套的紅綠燈光顯示儀表包括了與電接點數(shù)目相同、電路結(jié)構(gòu)一樣的燈光電路。由于水位測量有報警或保護輸出，其中相應(yīng)的顯示電路略有不同。目前國產(chǎn)的與電接點水位測量筒配套的各種紅綠燈光顯示儀表，其電路是大同小異。一種紅綠燈光顯示電路如圖所示。 2.發(fā)光二極管顯示儀表 近年來已有與電接點配套使用的發(fā)光二極管顯示儀表，UDZ型就是其中的一種。 UDZ電接點水位表與19點水位測量筒配套使用實現(xiàn)水位顯示。它能實現(xiàn)土50mm水位報警顯示。當(dāng)水位低于一50mm時，或達到及高于十50mm時，儀表面板發(fā)光二極管給出報警顯示，同時有報警繼電器接點信號輸出。它還能實現(xiàn)

11、土200mm水位保護顯示，當(dāng)水位低于一200mm時，或達到及高于十200mm時，儀表面板發(fā)光二極管給出保護顯示，同時有保護繼電器接點信號輸出。UDZ電接點水位表中共有19套電路。（1）不帶報警、保護的電接點顯示電路 這種電路在儀表中共有15套。 (2)高水位顯示報警電路 該電路對應(yīng)的電接點為DJl3(十50mm)，只有一套。（3）高水位顯示保護電路 該電路對應(yīng)的電接點為DJ17(200mm)，只有一套 。 （4）低水位顯示報警電路 該電路對應(yīng)的電接點為DJ7(一50mm)，只有一套。（5）低水位顯示保護電路 該電路對應(yīng)的電接點為DJ3(一200mm)，只有一套。 3.數(shù)字電接點顯示儀表 與電接點水位測量筒配套的數(shù)字顯示儀表不同于一般的工業(yè)數(shù)字顯示儀表。由于水位測量筒輸出的是數(shù)字信號(電接點狀態(tài))，因此顯示儀表中沒有AD轉(zhuǎn)換部件。又由于水位測量筒只有19個電接點，因此顯示儀表只顯示19個水位數(shù)字量。下面對火電廠普遍應(yīng)用的DYS19數(shù)字電接點水位表做一介紹。 DYS19適用于發(fā)電鍋爐汽包水位測量，配套使用19電接點的水位測量筒。其功能為： （1)顯示 三位數(shù)字和十、一號(顯