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1、锅炉汽包水位测量锅炉汽包水位测量 系统系统 CR-603XCR-603XCR-603XCR-603X系列锅炉汽包液位计系列锅炉汽包液位计 什么是锅炉什么是锅炉？ 锅炉是一种以消耗化石燃料为主的供热设备锅炉是一种以消耗化石燃料为主的供热设备。 据据考证，公元前考证，公元前200200200200年左右，古希腊一位叫希罗（年左右，古希腊一位叫希罗（HeroHeroHeroHero）的人发明了）的人发明了 一种可供宫庭欣赏之用的装置。由于下部容器中的水受热后转变成为一种可供宫庭欣赏之用的装置。由于下部容器中的水受热后转变成为 蒸汽，在反冲力的作用下使得上方的圆球旋转。据认为，这是利用水蒸汽，在反冲力
2、的作用下使得上方的圆球旋转。据认为，这是利用水 蒸气产生动力最早的装置，也因此被认为是最早的锅炉。蒸气产生动力最早的装置，也因此被认为是最早的锅炉。 但但直到工业革命之前，所谓的锅炉几乎没有发展。工业革命在英国迅直到工业革命之前，所谓的锅炉几乎没有发展。工业革命在英国迅 速发展后，由于矿井抽水的需要，对动力的需要增大，瓦特（速发展后，由于矿井抽水的需要，对动力的需要增大，瓦特（WattWattWattWatt） 在纽卡门（在纽卡门（NewcomenNewcomenNewcomenNewcomen）的发明基础上，完善了蒸汽机。但当时用于）的发明基础上，完善了蒸汽机。但当时用于 产生蒸汽的锅炉主要
3、为圆筒形，筒外加热。产生蒸汽的锅炉主要为圆筒形，筒外加热。 随着工业的发展，锅炉向两个方向发展：随着工业的发展，锅炉向两个方向发展： （1 1 1 1）在圆筒内部增加受热面积）在圆筒内部增加受热面积 （2 2 2 2）增加筒外部的受热面积，即增加水筒的数目）增加筒外部的受热面积，即增加水筒的数目 我国锅炉工业现状：我国锅炉工业现状： 截止截止2006200620062006年底全国在用锅炉年底全国在用锅炉54.3054.3054.3054.30万台，万台， 其中电站锅炉其中电站锅炉0.860.860.860.86万台；工业锅炉万台；工业锅炉31.4731.4731.4731.47万台；生活锅炉
4、万台；生活锅炉21.9821.9821.9821.98万万 台。国情决定了我国的锅炉燃料要以煤为主，并且这种状况在今后相台。国情决定了我国的锅炉燃料要以煤为主，并且这种状况在今后相 当长得时期内都不会发生根本变化。当长得时期内都不会发生根本变化。 锅炉工作过程示意图锅炉工作过程示意图 锅炉工作现场锅炉工作现场 四川资阳四川资阳 锅炉的四个参数锅炉的四个参数 蒸发量蒸发量 （t/ht/ht/ht/h，吨每小时），吨每小时） 蒸蒸汽压力汽压力 （MPaMPaMPaMPa） 蒸蒸汽温度汽温度 （） 给给水温度水温度 （） 中国电站锅炉参数系列中国电站锅炉参数系列 按出口工质压力可分为按出口工质压力可
5、分为： 常压锅炉：压力为零常压锅炉：压力为零 微压锅炉：几十个微压锅炉：几十个PaPaPaPa 低压锅炉：一般小低压锅炉：一般小 于于1.275MPa1.275MPa1.275MPa1.275MPa 中压锅炉：一般为中压锅炉：一般为 3.825Mpa3.825Mpa3.825Mpa3.825Mpa 高压锅炉：一般为高压锅炉：一般为9.8Mpa9.8Mpa9.8Mpa9.8Mpa 超高压锅炉：一般为超高压锅炉：一般为 13.73Mpa13.73Mpa13.73Mpa13.73Mpa 亚临界压力锅炉：亚临界压力锅炉：16.67Mpa16.67Mpa16.67Mpa16.67Mpa 超临界压力锅炉：
6、超临界压力锅炉：2325Mpa2325Mpa2325Mpa2325Mpa 超超临界压力锅炉：一般大于超超临界压力锅炉：一般大于 27Mpa27Mpa27Mpa27Mpa 锅炉汽包水位测量的重要性锅炉汽包水位测量的重要性 保持锅炉汽包水位在正常范围内是锅炉运行保持锅炉汽包水位在正常范围内是锅炉运行 的一项重要的安全性指标。由于负荷、燃烧工况及给水流的一项重要的安全性指标。由于负荷、燃烧工况及给水流 量的变化，汽包水位会经常变化。众所周知，水位过高或量的变化，汽包水位会经常变化。众所周知，水位过高或 急剧波动会引起蒸汽品质恶化和带水，造成受热面结盐，急剧波动会引起蒸汽品质恶化和带水，造成受热面结盐
7、， 严重时会导致汽轮机水冲击振动、叶片损坏；水位过低会严重时会导致汽轮机水冲击振动、叶片损坏；水位过低会 引起排污失效，炉内加药进入蒸汽，甚至引起下降管带引起排污失效，炉内加药进入蒸汽，甚至引起下降管带 汽，影响炉水循环工况，造成炉管大面积爆破。由于汽包汽，影响炉水循环工况，造成炉管大面积爆破。由于汽包 水位测量和控制问题而造成的上述恶性事故的情况时有发水位测量和控制问题而造成的上述恶性事故的情况时有发 生，严重影响火电厂运行的安全性。生，严重影响火电厂运行的安全性。 锅炉运行中，我们是通过水位测量系统来监锅炉运行中，我们是通过水位测量系统来监 视和控制汽包水位的。当汽包水位超出正常运行范围时
8、，视和控制汽包水位的。当汽包水位超出正常运行范围时， 报警系统将发出报警信号，保护系统将立即采取必要的保报警系统将发出报警信号，保护系统将立即采取必要的保 护措施，以确保锅炉和汽轮机的安全。因此，锅炉汽包水护措施，以确保锅炉和汽轮机的安全。因此，锅炉汽包水 位测量系统是机组安全运行的极端重要的系统。位测量系统是机组安全运行的极端重要的系统。 锅炉汽包水位测量的基本要求锅炉汽包水位测量的基本要求 1 1 1 1准确性好准确性好 众所周知，锅炉汽包水位相对主众所周知，锅炉汽包水位相对主 蒸汽压力、温度这类参数而言，并不是需要精确蒸汽压力、温度这类参数而言，并不是需要精确 控制的参数，一般情况下，二
9、个汽包水位测量示控制的参数，一般情况下，二个汽包水位测量示 值偏差在值偏差在 30mm 30mm 30mm 30mm 以内是可以接受的。而在正常条以内是可以接受的。而在正常条 件下保持这样的精确度不是十分困难的。但是，件下保持这样的精确度不是十分困难的。但是， 由于汽包水位测量对象十分复杂，而汽包水位测由于汽包水位测量对象十分复杂，而汽包水位测 量采用的联通管式或差压式测量原理，量采用的联通管式或差压式测量原理， 使得汽包使得汽包 压力和测量参比条件变化时会造成远远超出上述压力和测量参比条件变化时会造成远远超出上述 要求的非常大的误差。所以长期以来，保证汽包要求的非常大的误差。所以长期以来，保
10、证汽包 水位测量准确性一直是摆在我们面前的一个难点水位测量准确性一直是摆在我们面前的一个难点 和关键问题。和关键问题。 锅炉汽包水位测量的重要性锅炉汽包水位测量的重要性 2 2 2 2可靠性高可靠性高 汽包水位测量系统应从取样开汽包水位测量系统应从取样开 始，到信号转换控制和保护回路，以分可靠。此始，到信号转换控制和保护回路，以分可靠。此 外，除了提高装置本身的可靠性外，还应提高系外，除了提高装置本身的可靠性外，还应提高系 统的可靠性，包控制和保护系统的配置应采取严统的可靠性，包控制和保护系统的配置应采取严 格的余要求，应采用两种或以上工作则；锅炉汽格的余要求，应采用两种或以上工作则；锅炉汽
11、包水位控制和保护用的水位测量信号应采取三重包水位控制和保护用的水位测量信号应采取三重 冗余等。冗余等。 冗冗 锅炉汽包水位测量的基本要求锅炉汽包水位测量的基本要求 3 3 3 3维护性好维护性好 锅炉汽包水位测量系统的维护应简锅炉汽包水位测量系统的维护应简 单、维护工作量应尽可能少，而且应便于进行在单、维护工作量应尽可能少，而且应便于进行在 线实际水位信号的保护联动试验等线实际水位信号的保护联动试验等。 汽包水位计的工作原理汽包水位计的工作原理 水和蒸汽的基本特性水和蒸汽的基本特性 汽包水位计的工作原理汽包水位计的工作原理 汽汽包内部结构包内部结构 现代大型锅炉汽现代大型锅炉汽 包内部结构。包
12、内部结构。 汽包长达汽包长达 20m 20m 20m 20m 左左 右，右， 汽包内部结构十分复杂。锅汽包内部结构十分复杂。锅 炉水冷壁的炉水冷壁的上升管上升管经联箱汇集经联箱汇集 后，通过较少的管路沿汽包长度后，通过较少的管路沿汽包长度 方向均匀分布地与汽包相联，而方向均匀分布地与汽包相联，而 下降管下降管则直接沿汽包长度方向均则直接沿汽包长度方向均 匀分布地与汽包相联匀分布地与汽包相联, , , ,两侧端头处两侧端头处 不联接上升管和下降管。汽包内不联接上升管和下降管。汽包内 装有装有旋风分离器旋风分离器，从上升管来的，从上升管来的 汽水混合物送入旋风分离器，分汽水混合物送入旋风分离器，分
13、 离出来的蒸汽通过汽包顶部的蒸离出来的蒸汽通过汽包顶部的蒸 汽导管引出至汽导管引出至过热器过热器，余下的水，余下的水 落入汽包内，再通过与汽包底部落入汽包内，再通过与汽包底部 联接的下降管至下降管联箱再回联接的下降管至下降管联箱再回 到水冷壁受热面继续受热。到水冷壁受热面继续受热。 锅炉锅炉 连续排污的连通管和加药管的连连续排污的连通管和加药管的连 通管布置在汽包正常水位线下不通管布置在汽包正常水位线下不 远的地方。远的地方。 汽包水位计的工作原理汽包水位计的工作原理 汽包汽包内部工况和水位实际情况内部工况和水位实际情况 汽包内水面很不平稳汽包内水面很不平稳 没没有明显的汽水分界面有明显的汽水
14、分界面 炉炉水表面可能有泡沫层水表面可能有泡沫层 沿沿汽包轴向和辐向的水位高低不同汽包轴向和辐向的水位高低不同 通过以上分析，我们明白，汽包内水位是一个非常复杂的参数，要通过以上分析，我们明白，汽包内水位是一个非常复杂的参数，要 正确测量汽包内的水位是一件不容易的事情。同时，我们知道，片面地追求几台正确测量汽包内的水位是一件不容易的事情。同时，我们知道，片面地追求几台 水位计指示一致是错误的。水位测量的任务，就是要向实验、运行人员提供汽包水位计指示一致是错误的。水位测量的任务，就是要向实验、运行人员提供汽包 各部位的水位正确数据，以使实验、运行人员不仅了解汽包水位的总状况，同时各部位的水位正确
15、数据，以使实验、运行人员不仅了解汽包水位的总状况，同时 也知道汽包内水位的分布状况。也知道汽包内水位的分布状况。 汽包水位计的测量方法和误差汽包水位计的测量方法和误差 概述概述 目前，从锅炉汽包水位测量的基本原理来目前，从锅炉汽包水位测量的基本原理来 看，广泛应用的主要是基于看，广泛应用的主要是基于联通管式联通管式( ( ( (重力式重力式) ) ) )和和差压式差压式两两 种原理的锅炉汽包水位计。由于锅炉汽包水位对象的复杂种原理的锅炉汽包水位计。由于锅炉汽包水位对象的复杂 性，以及联通管式和差压式测量原理的固有特性，性，以及联通管式和差压式测量原理的固有特性， 决定决定 了汽包水位测量的复杂性以及实际运行中存在着许多不确了汽包水位测量的复杂性以及实际运行中存在着许多不确 定性因素和较大的测量误差，以致多个汽包水位计间常常定性因素和较大的测量误差，以致多个汽包水位计间常常 有很大偏差，使运行人员无所适从，甚至酿成事故。有很大偏差，使运行人员无所适从，甚至酿成事故。 如如 何解决这些问题是长期来大家一直关心和研究的实际课题。何解决这些问题是长期来大家一直关心和研究的实际课题。 对上述两种锅炉汽包水位测量方法的原理及对上述两种
