1、汽包水位差壓式液位計工作原理
差壓式液位計是將液位高低信號轉換成相應差壓信號來實現(xiàn)液位測量的儀器。它是由平衡容器（又稱液位-差壓轉換容器）、壓力信號導壓管及差壓變送器三部分組成的。液位信號首先由平衡容器轉換成差壓信號，然后差壓變送器測出差壓值的大小，并將液位信號轉換成電流信號，遠傳至控制室進行連續(xù)液位指示、記錄，并為水位三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供液位信號。差壓變送器準確測量汽包水位的關鍵在于液位與差壓之間的準確轉換，這種轉換是通過平衡容器來實現(xiàn)的。
圖1 差壓式水位計與平衡容器
△P=P+ - P-=Lρ1g -［Hρ′g+（L-H）ρ″g］=L（ρ1-ρ″）g-H（ρ′-ρ″）g
公式中，H為汽包水位高度；ρ1為平衡容器中水的密度；ρ′為汽包飽和水密度、ρ″為汽包內(nèi)飽和蒸汽的密度；L為汽包上、下連通管間距離。由公式可知，平衡容器結構確定后（即L為已知常數(shù)），在汽包壓力維持恒定（ρ′、ρ″確定）以及ρ1一定的條件下，正、負導壓管的差壓輸出△P與汽包水位H呈單值函數(shù)關系。因此，若P+、P-接差壓變送器，就可根據(jù)所測出的差壓數(shù)值知道相應的液位值。
2、差壓式液位計測量誤差分析
由前面的公式可以看出，要想保持△p與H成單值線性關系，必須使ρ′、ρ″和ρ1為恒定值。但是汽包工作壓力變化以及環(huán)境溫度變化都會使ρ′、ρ″和ρ1產(chǎn)生變化，因而導致測量誤差。由此可見，密度變化是汽包水位測量產(chǎn)生誤差的主要原因，因此必須了解其變化規(guī)律，并采取相應的措施。飽和水及飽和蒸汽的狀態(tài)只取決于壓力（或溫度），當壓力（或溫度）波動時，汽包內(nèi)飽和水及飽和蒸汽的密度也相應發(fā)生變化。當汽包壓力升高時，飽和水密度ρ′減小，飽和蒸汽密度ρ″增大。當上升到臨界壓力時，飽和水和飽和蒸汽的密度相同。由公式可知，汽包工作壓力變化時，主要是負壓頭［Hρ′g+（L-H）ρ″g］的變化使差壓△P發(fā)生改變。而ρ′與ρ″隨壓力變化的方向相反，因此負壓頭中的兩項變化可互相抵償。但因ρ′與ρ″的變化率不同，所以這兩項變化不能完全抵消，而且在液位H不同時，這兩項隨壓力變化的數(shù)值也不相同。
3、差壓式液位計誤差產(chǎn)生的原因及消除方法
本文以單室平衡容器安裝為例來分析產(chǎn)生誤差的原因，主要包括以下3種：安裝不規(guī)范或錯誤安裝、維護不及時或誤操作、工藝系統(tǒng)或工況改變。
3.1 安裝不規(guī)范或錯誤安裝
3.1.1 測壓點取的位置不合適一般來說測壓點不會搞錯。主要是上部單室平衡容器的進口必須與汽包上連通管在同一水平上，要嚴格按設計圖紙來安裝。安裝時還要注意測壓點是否有不潔物，如有要及時清理干凈，防止安裝后堵塞。
3.1.2 導壓管路安裝不規(guī)范
安裝導壓管路的主要目的是傳遞壓力，不規(guī)范安裝會造成正、負壓側產(chǎn)生附加誤差，從而產(chǎn)生測量誤差。
①導壓管路太短或太長。
根據(jù)一般技術規(guī)定，導壓管路應在3-50m之間，太短時測量波動大，太長則測量滯后；且在測量時應保證水平管線有1∶12的坡度，保證管道內(nèi)充滿液體，以免產(chǎn)生測量誤差。消除方法是按照技術規(guī)定和設計來施工。
②導壓管路正、負側裝反。
從測壓點扯過導壓管往差壓變送器上裝時正、負側裝錯，等投用后出現(xiàn)問題還不容易查出原因，因為這點極易被忽視。導壓管與差壓變送器的連接請參閱《鍋爐水位平衡容器氣相管應連接差壓變送器的高壓室還是低壓室》技術文章。
③受熱不均勻或離熱源太近。
平衡容器及連接管安裝后，水側連通管應加保溫。但為使平衡容器內(nèi)蒸汽凝結加快，汽側連通管與平衡容器上部都不應加保溫。
3.1.3 差壓變送器安裝不規(guī)范
差壓變送器安裝環(huán)境太差，如震動大、塵土大或者有強腐蝕介質(zhì)。消除辦法就是按照有關技術規(guī)定選擇合適的位置來安裝差壓變送器，若屬特殊情況必須在此環(huán)境中安裝，則應按照現(xiàn)場實際情況采取防護措施，如增加防護箱或固定支架等。
3.2 維護不及時或誤操作
為了保證汽包水位計的長周期穩(wěn)定運行，精確進行各種計量，就要求相關人員平時精心維護儀器。否則由于維護不及時或誤操作，都會引起測量誤差的產(chǎn)生。
3.2.1 導壓管三閥組堵或漏消除方法
按時巡檢，發(fā)現(xiàn)問題要及時處理，漏則用工具緊固，堵則排污清洗，用手壓泵或其他工具疏通，保證壓力的正常傳遞。
3.2.2 冷凝液由于誤操作流失消除方法
工作壓力較低的平衡容器（如凝汽器、除氧器等）安裝時，可在平衡容器頂部加裝水源管或灌水絲堵，以保證平衡容器內(nèi)有充足的凝結水，并能較快地投入差壓式液位計。
3.2.3 差壓變送器的飄零消除方法
要定期校驗變送器的零點和量程。
3.3 工藝系統(tǒng)或工況改變
在高參數(shù)機組里，實際運行的參數(shù)隨時都在發(fā)生變化。當壓力發(fā)生變化時，ρ′、ρ″和ρ1也在發(fā)生變化。因此，液位的波動會比較大，從而給液位測量的準確度帶來比較大的影響。消除方法：在平衡容器和汽包之間加入一凝結水管，這樣可以使平衡容器內(nèi)的水得到一定的緩沖，壓力與密度相對比較穩(wěn)定，如圖2所示。
圖2 單室平衡容器與差壓變送安裝示意圖
4、結語
綜上所述，建議通過以下步驟查找差壓式液位計的測量誤差原因：
①對于剛施工投用的液位計，其測量誤差產(chǎn)生的原因多是安裝不規(guī)范或錯誤安裝；
②對于長期使用的液位計，測量誤差產(chǎn)生的原因多是維護不及時或誤操作；
③對于技改后出現(xiàn)的測量誤差，多是系統(tǒng)或者工藝方面的原因。
本文作者：廣東粵電集團靖海發(fā)電有限公司 李堅(男，四川達州人，工程師，研究方向：熱力控制)
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