(已结束)工控仪表擂台第二十一期－－锅炉液位仪表的配置和维护 点击：1632 | 回复：27
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锅炉液位的显示控制一直就是个难点，特别实在锅炉刚刚开车的过程中，这个锅炉液位基本上是不准的，工艺人员除了让仪表人员维修外，也要到现场怕梯子看现场的玻璃板，实在是辛苦和憋屈。而仪表人员也没办法，这个修也是白修，因为这个锅炉系统的参数没有达到稳态，那么使用差压式检测液位的办法就是无效的，其显示的液位也是假液位。
在开车正常，锅炉运行平稳时，其液位就会稳定，假如装置内的蒸汽温度、压力波动也会造成液位的显示波动，还有就是仪表引压管内的冷凝水的脏污程度也会导致液位偏差较大。
偶厂的锅炉主要有两类一个是热源能够控制的锅炉，一类是热源波动频繁且无法控制的锅炉，这两类都是利用废热型的低压小型锅炉。
偶厂的小型锅炉检测液位能够远传的仪表大部分就是利用双室平衡器的差压液位计，这个最主要的难点不是差压计本身，虽然由于检测范围压差很小，但是现在微压变送器是有很多成熟的仪表的。这个难点就是引压管内的冷凝水。这个最主要的就是负引压管的冷凝水高度和脏污程度。
由于是双室平衡器装置检测压差，因此这个双室平衡器内负引压管内冷凝水的高度就是个难点。正常运行的锅炉，由于双室平衡器内冷凝水的挥发和冷凝达到一个平衡状态，因此其负引压管内的冷凝水是满着的，就是负引压管内双室平衡器的冷凝水达到负取压口的高度，整个差压计检测的压力差就是这个双室平衡器内负引压管冷凝水高度和双室平衡器内水（就是锅炉水的高度）的高度差。
当锅炉的压力、温度发生变化后，其双室平衡器内冷凝水的挥发和冷凝动态平衡被打破，于是负引压管内的冷凝水产生波动，造成差压计检测的压差波动，因此控制室显示液位波动频繁。
当锅炉开车过程中，由于锅炉内的水、蒸汽的压力、温度远远没有达到正常运行状态，因此其双室平衡器负引压管内的冷凝水始终处于挥发和冷凝的波动中，其动态平衡无法建立，因此液位显示不准。
当引压管内的冷凝水受到引压管内壁铁锈或者长时间运行冷凝水变质，其脏污程度导致差压计检测压差发生变化，其反应到液位上就是液位误差加大，这个仪表维修只能排放引压管内的冷凝水，由于正压室的冷凝水与锅炉相通，排污没有关系，但是负引压管内的冷凝水高度发生变化，其液位会显示不准。
为了快速的使负引压管内的冷凝水高度与负取压口相通，我们通常把双室平衡器内上部安装一个普通闸阀（内螺纹、法兰阀、承插焊都行），通过外漏的阀门向双室平衡器内注水，使其负引压管内水满。这个在实际操作中很不理想，因为注满水的双室平衡器一投入运行后，在注水时关闭正负取压阀，注水完成后打开，这个一打开，其锅炉的高压高温蒸汽，必会对刚刚注完水的双室平衡器的冷水产生影响，导致其挥发加大，造成负引压管冷凝水高度变小，引起液位误差变大，所以只能让其自然的达到动态平衡。
正是这个原因，导致使用差压计检测锅炉液位故障频繁，而锅炉液位又异常重要，因此只能设计冗余的措施。偶厂的锅炉基本上都是两套双室平衡器差压计，一个作为控制，另一路作为显示参考，维修一个差压计，不影响锅炉生产。再者就是安装现场玻璃板液位计，安装电极报警开关，作为现场工艺人员观察和锅炉保护。
就是这两套双室平衡器液位检测也有时显示不准，偶厂的催化外取热器锅炉，由于热源不可控且波动频繁，造成内部蒸汽压力、温度频繁波动，其双室平衡器无法检测，后把一台改为耐高温的双法兰差压计，但是由于双法兰的滞后性及锅炉液位的频繁波动还是不行，工艺人员高度紧张，仪表人员也天天维修，但是问题始终无法解决，最后万般无奈下，把现场的摄像头安装在现场玻璃板液位计前方，通过电视监控工艺人员进行操作，实在是无奈之举，但也是解决了问题。
两个双室平衡器有其优点，必有其弊端。优点是一台液位计维修或出现故障时，其工艺人员参考另一台可以正常操作，不会影响工艺生产，也对锅炉安全提供保障。
但是其缺点就是，由于两个双室平衡器内的负引压管内的冷凝水始终处于动态平衡，其每台没有百分百的负引压管冷凝水与负取压口一样高度，若有个小小波动，其两者高度会跟着波动，如是既是是锅炉正常运行，两个液位高度也不一样，其两者的差值也是经常变化，因此工艺人员会经常找仪表人员维修，其说法就是：两者差值过大，让你们看看那个准，这个你和其解释双室平衡器原理那是没有任何作用的，但是越是维修越是不稳，不稳还的维修，工艺人员、仪表人员都是整天忙，而且越忙越乱，无休无止。
偶画了一个双室平衡器的简图：
其里面的重点就是怎样保证双室平衡器内负引压管内冷凝水充满。
其变送器的差压就是锅炉液位H2与负双室平衡器内负引压管冷凝水高度H1的静压差。其双室平衡器外部的引压管由于环境温度一样，高度一样，因此正负引压管冷凝水产生的压差为零。
理论上锅炉水的密度与双室平衡器内水的密度和负引压管内冷凝水的密度一样，但是由于锅炉的温度波动及双室平衡器散热性和两者间的距离导致两者温度不同，因此三者间的密度不同，这在锅炉开车过程中尤为突出，由于负引压管内水的密度比正常运行时大，因此其差压比正常时小，而变送器测量范围是按照正常运行时的密度设定的，因此差压计显示的液位不准。
且怎样保证负引压管内冷凝水的高度，是个难点和重点，所以这个双室平衡器的自身缺陷是不容忽视的。
1、水位测量系统的配置
1新建锅炉汽包应配备2套就地水位表和3套差压式水位测量装置，2套就地水位表中的1套可用电极式水位测量装置替代。在役锅炉汽包可根据现场实际和新建锅炉的配置要求进行相应的配置。
2锅炉汽包水位的调节、报警和保护应分别取自3个独立的差压变送器进行逻辑判断后的信号，并且该信号应进行压力，温度修正。
3就地水位表可采用玻璃板式、云母板式、牛眼式。
2、就地水位表的安装
就地水位表的零水位线应比汽包内的零水位线低，降低的值取决于汽包工作压力,若现役锅炉就地水位表的零水位线与锅炉汽包内的零水位线相一致，应根据锅炉汽包内工作压力重新标定就地水位表的零水位线，具体降低值应由锅炉制造厂负责提供。锅炉汽包水位的监视应以差压式水位测量装置显示值为准。
锅炉汽包液位水位计配置与分析
国外的锅炉汽包通常配置1—2套就地水位表和3套差压式水位表，而锅炉汽包水位的监视、自动控制、越限报警和跳闸保护完全依靠3套差压式水位表来实现。目前我国部分成套引进的锅炉，也按照上述原则配置。新建锅炉汽包可配置具有独立测点的1—2套就地水位表和3套差压式水位表。就地水位表可以采用玻璃板式、云母板式、牛眼式、磁性翻板式、电极式水位表。考虑到各地的习惯，2套就地水位表中可以有一套采用电极式水位表。锅炉汽包水位调节和水位保护的信号应采用有压力、温度补偿的差压式水位表的信号
为了保证锅炉汽包的水位测量准确，水位表的安装应满足如下要求。
(1)水位表都应具有独立的取样孔，不得在同一取样孔上并联多个水位测量装置，以避免相互影响，降低水位测量的可靠性。
(2)水位表安装时，均应以汽包同一端的几何中心线为基准线，必须采用水准仪精确确定各水位表的安装位置，不应以锅炉平台等物作为参照标准。
(3)水位表汽水侧取样阀门安装时应使阀杆处于水平位置，以避免在阀门内形成水塞。为了缓冲汽包水位快速波动对测量的影响，可以在水位表侧汽水取样管间加装连通管。
(4)水位表的开孔位置、取样管的管径应根据锅炉汽包内部设备的结构、布置和锅炉的运行方式，由锅炉制造厂负责确定和提供。
(5)就地水位表的安装：
1)就地水位表的零水位线应较汽包内的零水位线低，降低的值取决于汽包工作压力。
2)安装取样管时应保证管道的倾斜度不小于100：1。对于汽侧取样管应使取样孔侧高，对于水侧取样管应使取样孔侧低。
3)就地水位表汽水取样管、取样阀门和连通管均应保温。
(6)差压水位表的安装。
1)差压水位表的平衡容器应为单室平衡容器，即直径约lOcm的球体或球头圆柱体(容积为300—800mm3)容器前汽水取样管应有连通管。
2)安装取样管时应保证管道的倾斜度不小于100：1。对于汽侧取样管应使取样孔侧低，对于水侧取样管应使取样孔侧高。
3)禁止在连通管中段取样作为差压水位表的汽水取样管，由于其存在着较大的测量误差。
4)差压水位表汽水取样管、取样阀门和连通管均应保温。平衡容器及容器下部形成参比水柱的管道不得保温。引到差压变送器的两根管道应平行敷设共同保温，并根据需要采取防冻措施。
要求锅炉水位的监视以就地水位表为基准，其存在的主要问题如下：
1)就地水位表显示的水位始终低于锅炉汽包的实际水位。
就地水位表是按照连通管原理测量水位，在液体密度相同的条件下，连通管各支管的液位处于同一高度。但是就地水位表因受外界环境的影响，就地水位表内水的平均温度低于汽包内水的饱和温度，使就地水位表内水的密度比汽包中水的密度高，从而造成水位表水位低于汽包的实际水位，并且随着锅炉压力的升高，就地水位表指示值愈低于汽包真实水位。表8-1给出不同压力下就地水位计的正常水位示值和汽包实际零水位的差值△h。对于亚临界锅炉，在额定汽压下，就地水位表的正常水位比汽包内的正常水位要低150mm。
2)在额定汽压下，当汽包水位偏离零水位时，就地水位表显示的水位变化值较汽包中的水位实际变化值要小。
锅炉汽包水位升高时，水位表中水的散热面增加，水位表中水的温度将进一步降低，水位表中水的密度进一步加大，造成水位表显示的水位升高变化值小于汽包中水位的实际变化值；当汽包水位降低时，水位表中水的散热面减少，水位表中水的温度相对升高，水位表中水的密度相对降低，也造成水位表显示的水位降低变化值要比汽包中水位的实际水位变化值小。当汽包压力为19MPa时，如汽包水位变化±lOOmm，就地水位表显示值仅变化±50mm。
就地水位表的误差为非定值，在不同工况下，其误差的变化有很大的差异。因此，就地水位表全程指示最为准确的观点必须改变。
(2)电极式水位计。
电极式水位计的基本工作原理与就地水位表完全相同，都是连通管原理，故其存在的问题与就地水位表完全一样，即电极式水位表的零水位与汽包正常水位之间存在偏差，且汽包水位波动后电极式水位表内水位波动不能与之对应。由于电极式水位表和就地水位表之间的结构、形状和散热条件不同，这两种水位表同时使用时，它们的显示值也存在明显偏差。因此，采用电极式水位表监视超高压、亚临界锅炉的汽包水位也是不合适的。
(3)差压式水位表。
差压式水位表是利用比较水柱高度差值原理测量水位。对应于汽包液面水柱的压强与作为参比水柱的压强进行比较，根据其压差转换为汽包的水位。当汽压和环境温度不变时，差压只是水位的函数。其存在的误差如下。
1)当汽包压力升高时，同样的汽包水位变化值所对应的压差变化减小，但是这一误差仅源于压力的变化，可在测量回路中引入压力修正予以消除。
2)参比水柱的温度，受环境温度波动产生误差，其可以通过引入温度补偿予以修正。
目前，电厂广泛应用DCS系统实施机组的监控，而且其锅炉水位监视信号也均来自于差压水位表，故很容易将压力修正和温度补偿引入差压式水位表的测量回路，以准确监视锅炉汽包水位。
因此，对于过热器出口压力为13．5MPa及以上的锅炉，其汽包水位的监视应以差压式(带压力修正回路)水位表为准。由于锅炉水位保护起动前应进行实际传动试验，所以在锅炉起动时差压式水位表已建立起参比水柱，差压式水位表可以满足各种工况下汽包水位监视的需要。
汽包压力（Mpa） 16.14-17.65 17.66-18.39 18.40-19.60
（△h mm） －76 －102 －150
目前，锅炉汽包水位保护存在的主要问题如下。
1)锅炉汽包无水位保护运行问题仍比较突出，原因可能是多方面的，但主要是重视不够。
2)锅炉汽包低水位保护无根据的设置延时，如有的机组为适应Run—Back工况的需要，竟将低水位保护延时设为60s，给机组安全运行留下了严重的隐患。
3)锅炉汽包水位保护的信号来源比较乱，有的来自电极式水位表，有的来自差压式水位表，有的来自电极式水位表和差压式水位表等的逻辑比较的结果。
因此，为了保证锅炉的安全运行，在此明确规定锅炉无水位保护严禁投入启动、运行。锅炉汽包高、低水位保护的设置、整定值和延时值随炉型和汽包内部设备不同而异，具体规定应由锅炉制造厂负责确定，各单位不得自行确定。尤其是低水位保护的延时值应按锅炉断水而出力为额定的蒸发量、锅炉汽包水位在低保护跳闸值工况进行核算。
在锅炉汽包上最常用的液位计（水位计）主要有三种：石英管式液位计、磁翻转液位计和高压玻璃板式液位计,我们公司两台10T锅炉汽包液位使用的是石英管式双色液位计。平时维护中主要注意：
1、石英管式液位计的主要部件是石英管，石英管硬而脆，安装前除了常规的检查外还应仔细检查石英管是否完整，安装过程中也应该轻拿轻放。
2、安装查看汽包上要安装液位计的上下法兰是否在一个垂直面上，中心距和观察面是否正确，如果都没有问题，就可以直接安装，否则应把表体与阀门或三通连接件之间的螺母松开，调节好液位计的中心距和观察面，再把液位计法兰与设备法兰固定好，最好把松开的螺母拧紧即可。如果汽包上的法兰不在一个垂直面上，相差比较大，应该先处理好法兰，然后再进行安装。强行安装会使液位计表体扭曲变形，最终导致石英管断裂。有条件的地方最好安装两个截止阀，液位计安装后不需要保温，这样液位计可以在相对低的温度下运行，有利于减少汽蚀，延长液位计的寿命。
3、投运时最好先开启水阀让少量的水进入表体进行暖表，几分钟后再开启水汽阀运行。汽蚀查看运行过程中不但要观察液位，而且还要观察石英管的汽蚀情况，因石英管的汽蚀都是发生在液面的以上部分，石英管的顶部最为严重，如果石英管的顶部孔径比下部孔径大一倍，这时石英管的上部管壁已经很薄了，为了安全起见，应及时更换石英管。
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