一种用于锅炉汽包的水位测量系统及其测量和校验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锅炉汽包水位测量领域，具体地说是一种能够实时动态精确地测量汽 包内水位的水位测量系统及其测量方法、水位测量系统的校验方法。
【背景技术】
[0002] 汽包水位测量技术，涉及热力学、传热学、流体力学、材料力学、热工测量技术，测 量误差理论等多学科，是多函数、多自变量、动态、实时、瞬变的物理量的综合测量过程。在 测量过程中参杂了许多不确定的附加误差、随机误差难于分离。
[0003] 历年来，汽包水位测量值，没有"标准计量传递"，汽包水位表没有精度规定值。由 于工业生产的需要，各种新型测量原理的水位表不断出现，终因高温、高压、热力学参数工 况条件恶劣，外界影响因素较多，水位示值误差不确定、易坏易漏、没有连续量、易故障、易 停用、维护量大、寿命短、易辐射、成本高等原因没能得到推广。
[0004] 过去水位测量多采用汽包外置式热套水位平衡容器或简单的单室水位平衡容器。 当水位表水位示值不准时，即用差压变送器零位线性调整装置进行调整，调整后改变了差 压变送器校验值，工作差压量程出现死区、量程电量出现溢出，检修校验中，差压变送器调 前、调后读数不符，不但改变了水位与差压的热力学关系特性，同时校验记录失效。
【发明内容】
[0005] 本发明目的是提供一种能适应高压炉、超高压炉汽包水位表启炉就准、免维护、不 用调整，水位表运行值与水位表校验值相符，并在滑参数运行、安全门动作过程中，能正常 显示汽包内水位值的水位测量系统及其测量和校验方法。
[0006] 本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种用于锅炉汽包的水位测量系 统，包括水位测量装置、恒温器、均密度测量器、压力取样门、压力变送器、温度变送器、差压 变送器和全程水位表；所述水位测量装置与锅炉汽包的汽侧门和水侧门连接，通过恒温器 与差压变送器连接，还通过压力取样门与压力变送器连接；所述恒温器连有均密度测量器， 均密度测量器与温度变送器连接；所述压力变送器、温度变送器、差压变送器均与全程水位 表连接。
[0007] 所述水位测量装置为同心圆联体结构，密封的圆柱体容器底部设有与其同轴心的 圆管，圆管底端探出圆柱体容器，顶端位于圆柱体容器内部；圆管内部构成负压室；圆柱体 容器内径与圆管外径构成正压室；所述圆柱体容器上部设有入汽口，通过汽侧管与锅炉汽 包的汽侧门连接；圆管的下部设有入水口，通过水平设置的水侧管与锅炉汽包的水侧门连 接；圆柱体容器下部和圆管的下部分别设有正压取样口、负压取样口，与恒温器连接。
[0008] 所述圆管的内径为水侧管内径的2倍。
[0009] 所述圆管顶端到水侧管轴心的垂直高度与全程水位表量程相等。
[0010] 所述恒温器包括正压恒温器和负压恒温器，均为密闭容器，上部设有入口，底部设 有出口；正压恒温器入口与圆柱体容器正压取样口连接，出口通过均密度测量器与差压变 送器连接；负压恒温器入口与圆管的负压取样口连接，出口与差压变送器连接。
[0011] 所述均密度测量器包括四个铂电阻，由上向下均匀固定于正压恒温器与差压变送 器连接的钢管上且位于正压恒温器出口处的垂直部分；两只奇数顺序的铂电阻串联，与另 外两只偶数顺序串联的铂电阻构成并联电路后，与温度变送器连接。
[0012] 所述差压变送器的正、负压输入端分别通过正压门、负压门连有正压集气器和负 压集气器；所述正压集气器和负压集气器均为密闭容器，上部设有出口，底部设有入口；所 述正压集气器和负压集气器的入口分别与正压恒温器、负压恒温器连接，并分别与正压门、 负压门连接，还分别与正压排污门和负压排污门连接；所述正压集气器和负压集气器的出 口分别连有排气门。
[0013] 一种用于锅炉汽包的水位测量方法，包括以下步骤：：
[0014] 水位测量装置产生的水柱差压，经差压变送器转换成差压值AP送至全程水位 表；
[0015] 汽包内的饱和压力经压力变送器转换成压力值Ps送至全程水位表；
[0016] 室温温度经均密度测量器转换成温度值ta送至全程水位表；
[0017] 全程水位表内的CPU根据水位补偿计算公式得到实时的水位高度。
[0018] 所述水位补偿计算公式如下：
[0019] h= [Hm(pta_p" )_L(Pta-P' ）_(q-HM/2)(pta_p' ）_AP]/(p'-p")-B
[0020] 其中，h为水位高度，HM为全程水位表量程，B为设定常数，AP为差压变送器测 量的水位测量装置内正、负压室水面之间的差压值，q表示水位表水位示值修正系数，为 设定值；饱和水密度P'、饱和汽密度P"均根据压力变送器（9)测量的压力值Ps和均 密度测量器（5)测得的温度值ta通过查询饱和蒸汽参数表得到；室温参比水密度Pta= 1001. 13+0. 44(P+0.l)-0. 0171XtaL7；
[0021] L= (2pta_p' -p" -p20-c )/2 (pta_p'）XHm
[0022] 式中，L为水位测量装置动态特征系数，P2(rc为试验室校验水柱20°C时水的密度， Pta为均密度测量器测量的温度值对应的水密度。
[0023] 一种用于锅炉汽包的水位测量系统的校验方法，包括以下步骤：
[0024]1)在水位测量装置与水侧门之间设置的校验门下，通过四通分别连接加水门、玻 璃管和放水门；
[0025] 2)将一注水箱置于水位测量装置上面，用水管连通注水箱和加水门；
[0026] 3)将玻璃管竖直放置且顶端与注水箱等高，底端低于水位测量装置底部；
[0027] 4)关闭水侧门，打开汽侧门，汽包里的气体进入水位测量装置，此时汽包与水位测 量装置同处于大气压力条件下；
[0028] 5)打开校验门并关闭放水门；打开加水门，根据连通器原理注水箱内的水经水管 向水位测量装置内自动注水；
[0029] 6)当玻璃管内水面达到正压室外满水钢印处时，负压室和正压室水面也达到满水 钢印处即正压室内圆管顶端高度，此时水位测量装置内正压室水面与负压室水面的压差为 零；全程水位表将差压变送器测量的压差进行显示；如果显示最高水位值，则水位上升校 验成功；
[0030] 7)关闭加水门，打开放水门，玻璃管内水位下降到零水位钢印处即汽包内的零水 位高度时，表示此时正压室水面与负压室水面间的压差为1/2的最大差压值；全程水位表 将差压变送器测量的压差进行显示，如果全程水位表显示水位值是量程的1/2刻度值，则 水位下降第一阶段校验成功；
[0031] 8)保持打开放水门使玻璃管内水位下降到水侧管中心线处，此时负压室内水面也 在水侧管中心线处；差压变送器将测量的压差送至全程水位表，如果全程水位表显示负水 位量程刻度值，则水位下降第二阶段校验成功；
[0032] 9)水位上升校验、水位下降第一阶段校验和水位下降第二阶段校验全部成功，水 位测量系统的校验结束。
[0033] 本发明具有以下有益效果及优点：
[0034] 1.本发明设备结构简单，因是汽包外置式，可视、可测，检查方便；通过检查恒温 器的温度是否超过室温，可快速判断故障：恒温器温度超过室温，则可立刻判断为水位测量 系统的传压管系泄露，便可及时处理。
[0035] 2.本发明的水位测量装置内部的同心圆联体结构没有焊口，根除了内漏故障，与 锅炉同寿命，并能实现无故障运行。
[0036] 3.在本发明中汽侧管向正压室方向倾斜，汽侧管、门产生的凝结水流入水位测量 装置，与装置内的凝结水集流共同由水侧管流回汽包；热量损失少，提高了装置下部水温， 提高了水位测量精度。本发明装置体积小，重量轻，回收了热量。
[0037] 4.本发明所用圆管的内径为水侧管内径的2倍，使测量水位波动值<±5mm。
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