浅谈单室平衡容器差压式汽包水位计的原理和维护

浅谈单室平衡容器差压式汽包水位计的原理和维护

金伟

（黄石市热电分公司湖北435002）

摘要：本文简要介绍了单室平衡容器差压式汽包水位计的组成结构、工作原理以及汽包水位计误差产生的原因，常见故障的排除。

关键词：单室平衡容器；差压式水位计；参比水位；水位保护；水位自动；伴热

发电厂常用汽包水位测量仪表共有3种类型：1.差压式水位计，主要用于汽包水位的自动调节和保护，采用单室平衡容器测量原理进行水位测量。2.电接点水位计，主要用于汽包水位监控。3.云母水位计，主要用于汽包水位监控。

本文介绍的主要内容为采用单室平衡容器差压式水位计，其他类型的水位计不再赘述。

单室平衡容器是一款将被测量容器内的水位通过平衡容器转换成差压信号,利用正压侧、负压侧形成的差压信号到变送器，变送器将差压信号转换成毫安电流信号送到DCS内进行计算，从而实现水位的测量。汽包差压式水位计主要用于汽包水位的显示、自动调节和联锁保护，是发电厂保障机组安全经济运行的重要设备。

单室平衡容器与被测容器汽侧相连通，平衡容器安装时必须确定汽包的零水位线高度，汽包的零水位线一般为汽包几何中心线下50mm处，平衡容器必须垂直安装，连通平衡容器取样管管壁的最低点即为水位测量高量程。汽侧取样管斜度≥100:1,平衡容器侧略高于汽包侧，以利于平衡容器内的饱和蒸汽凝结水向汽包方向溢流，从而保持汽包水位参比端水位高度恒定，即输送到变送器的参比压力保持恒定。汽包容器下部水侧也有取样管与之相连，汽侧和水侧的差压即反映了汽包内水位的高度值。

我厂汽包差压式水位计是采用零差压满水位的测量方式，平衡容器汽侧接至变送器正压侧，汽包水侧接到变送器负压差侧。因此电信号送到DCS必须在组态逻辑中必须进行反向。

我厂用于给水自动调节和汽包水位保护的差压式水位计一共有6套，测点分布在汽包两侧，每侧有3套。我厂水位自动调节系统和水位保护系统分别使用彼此独立的信号，各取3个水位信号作为锅炉FSSS水位保护信号和自动调节信号。由于水位计是设计在汽包额定工作压力下工作的，因此如果偏离额定工作压力，就会由于饱和水密度发生变化而产生误差，因此需要引入汽包压力信号进行补偿。我厂汽包压力补偿信号使用三个独立的测量信号，采取三取中值的方式送到差压式水位测量模块参与水位的计算。

这6套差压汽包水位计在2015年曾经出现过偏差过大的现象，最高值与最低值之差最多时超过了100毫米，且部分测点与电极水位计比对也出现较大的偏差，直接危及机组运行安全。我们对6台汽包水位差压变送器、平衡门、一、二次门、进行仔细检查，均未发现问题。对就地平衡容器进行检查发现两个相邻的单室平衡容器的高度差达到几十毫米。于是我们推测单室平衡容器由于取样管在热胀冷缩的作用下发生形变，使平衡容器的高度变化造成水位计的汽侧凝结水参比水位偏离设计的高度，基准发生变化，误差便由此产生了。

然后，我们以汽包零水位线基准高度线为基准，对6个单室平衡容器的高度进行了测量，发现均偏离设计位置，且最高和最低差值居然达到78mm，我们推测由于平衡容器端没有进行固定，在机组运行当中由于热胀冷缩的影响积累，相连接的取样管的形变逐渐扩大，使得平衡容器的高度与设计位置严重偏离。

我们依据汽包零水位线基准高度线，并依照汽包水位平衡容器的设计安装图纸对单室容器进行了校正，使平衡容器的溢水线处于设计测量上限高度，并用槽钢进行了固定。机组运行后我们发现6个差压式水位计的显示基本一致，之间的最大偏差缩小到了25mm以内，与其他类型的汽包水位计进行多次比对，示值也基本相符。

伴热电缆铺设不规范同样会造成差压式水位计的测量误差。在寒冷的冬季，由于差压式汽包水位计安装位置一般均较高，取样管道在冬季寒风不断的作用下容易结冰，造成水位测量参数的偏离，严重时可能会造成汽包水位联锁和保护的误动。因此，在冬季气温较低时我们需要及时将伴热电缆投入使用，防止测量介质结冰。

伴热电缆应沿取压管道均匀敷设，如果差压管路正负压侧受热不均匀，则会产生较大的测量误差。我厂在冬季投入伴热时，便遇到以上所说的情况。我厂的6个差压式汽包水位计在伴热投入半个小时之后，汽包同一侧的水位计之间的偏差出现逐渐增大的情况，直接危及机组的运行安全。我们对比电接点水位计、云母水位计，判断测量数值产生了较大的偏差。我们根据投入伴热的时间和水位发生变化的时间，推断是伴热投入后两侧取压管加热不均匀造成了测量偏差，及时关闭伴热后，水位计测量逐渐恢复正常。

为了解决差压式汽包水位计的冬季伴热问题，在锅炉专业无法配合彻底对伴热进行彻底的改造的情况下，我们采取了应急措施。我们根据水位计在投入伴热后，数据开始发生偏差在半个小时左右的情况，加装定时器将加热时间控制在20分钟以内，设置整点进行加热，每天加热20次。此后，我们对测量数据进行观察，并与其他类型汽包水位计测量参数进行比较得出结论，在冬季气温较低的时候，采取以上办法基本保证汽包水位测量的准确性、可靠性。

汽包差压式水位计长时间运行后，取样管内会产生杂质，如果杂质较多集聚在一起便会堵塞取压管道，使测量数据偏离实际值。因此在机组停机检修后，我们应对汽包水位计的取压管道进行排污。我们一般选择在水压试验进水时汽包上水过程中给各平衡容器和变送器取样管注水，待锅炉做完水压试验后，锅炉泄压至2-3Mpa时对水位变送器取压管道进行排污，冲出管道内的杂质。排污操作时最好将排污门尽量开大，避免有杂质贴附在阀门芯上造成阀门内漏。同时我们在排污时应注意，尽量在汽包处于满水位时对汽侧取压管道进行排污，防止在汽包水位较低时排掉了汽侧的凝结水，使汽包水位平衡容器需要长时间凝结建立参比水柱，从而长时间影响到汽包水位的正常测量。

汽包水位差压变送器排污门内漏也会产生水位的测量误差，我们在运行过程中检查排污门是否有内漏的情况，可以检查取样管的温度，如果排污门有内漏的情况，该路取样管温度会升高，明显高于其他管路。

差压式汽包水位计是锅炉重要的测量表计，它的准确性和可靠性直接影响到机组的安全经济运行，我们必须重视日常对它维护检修工作，对设备的健康情况进行密切的跟踪，保证其测量的准确性和稳定性。