[实用新型]一种连通器式汽包水位取样测量装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及热工测量技术领域，特别涉及高压、超高压、亚临界锅炉汽包水位测量技术，具体是一种连通器式汽包水位取样测量装置。

背景技术：

汽包水位计是锅炉重要的安全附件。目前，汽包水位测量系统配置的只有连通器式、差压式两类测量装置。

在用的连通器类测量装置大致有4种：云母水位计、电接点水位计、磁翻板水位计、电容水位计。如图1所示，这几种水位计的主体结构是一个直筒体(或直壳体)，它的水取样管、汽取样管与汽包上的汽、水测孔分别相连接后，筒体与汽包就组成了连通器，汽包内的汽、水进入测量装置，连通器两侧静压平衡后，筒体内水柱就是测量汽包水位的取样水柱，其高度与汽包内水位相对应。水位计各自的水位传感部件直接检测取样水柱与汽柱的界面，从而间接测出汽包内水位。

上述4种水位计区别是检测筒体内部水位的原理不同：云母水位计由云母视窗刻度直读水位；电接点水位计，是借助于在筒体内安装多个电接点，按汽水侧电接点对地电阻值差异检测水位并向远方传感水位测量信号；电容水位计，是借助于在筒体内安装的绝缘棒与筒体壁组成电容式传感器，根据汽水的介电常数不同，水位与电容量一一对应的原理，检测水位并向远方传感水位测量信号；磁翻板水位计，是借助于在筒体内的、能漂浮在水柱顶部的磁性浮子标识筒内水位，并依靠浮子的磁力向外部传感并显示水位。前3种装置直接检测筒体内水位的误差都很小，则间接测量汽包水位的误差取决于水柱与汽包内水位的高度差，即取样误差。磁翻板水位计检测筒内水位的误差等于浮子吃水深度的变化值，但由于浮子的身高与取样水柱相比很小，吃水深度变化值比取样水柱因温度降低的冷缩值小得多，故其间接测量汽包水位误差取也决于取样水柱误差。

取样水柱低于汽包内水位形成取样误差的原因是，取样水柱的温度、密度低于汽包内饱和水温度、密度。取样水柱温度不仅与装置水柱部分向周围环境的散热量有关，还与装置汽柱部分的表面散热产生的凝结水带入取样水柱的热量有关，后者尚未引起人们关注而没有用来解决传统连通器类测量装置的取样误差问题。

传统连通器类测量装置设计的缺陷是，水柱升高到一定高度时，汽柱产生的凝结水带入水柱的热量比水柱部分的散热量小得多，取样水柱平均温度比汽包内水温低得多，形成很大取样误差。取样误差随着汽包压力的升高而增大，且水位愈高误差愈大。当锅炉压力级别的提高到超高压(15Mpa)、亚临界压力(20Mpa)级别时：0水位(即锅炉正常运行水位)的取样误差分别达100mm、150mm，已为运行监视规定所不允许；高水位停炉值取样分别偏低200mm、250mm(注：高水位停炉值已接近水位计量程上限)，更会导致保护动作严重滞后而危及锅炉和汽轮机的安全，已显然不能用于满水停炉保护。

根据汽包水位运行特点和安全保障的实际需要，锅炉和热工行业资深人士认为，对水位计性能的要求应体现“可靠第一，准确第二”原则。锅炉厂为了保证饱和汽品质合格，规定汽包正常运行水位(0水位)变化范围是-50mm至+50mm，这意味着，测量允许最大的误差是50mm，从运行角度考虑，只要测量值是稳定的，水位计的可靠性可保证不会引发保护误动停炉，0水位的50mm误差也是可以承受的。2004年发布的《火力发电厂锅炉汽包水位测量系统技术规定DRZ/T 01-2004》要求，水位计测量偏差不大于30mm，可以进一步保证0水位运行控制水平。从安全保障的实际需要考虑，当水位到达高水位停炉值时，即便测量偏差大到50mm，只要水位计能可靠地发出高水位停炉信号启动停炉保护，就能保证设备安全，这意味着停炉保护水位测量允许最大的误差是50mm。

上述情况表明，连通器式测量装置用于超高压、亚临界压力存在严重的取样误差，是运行和安全保障所不允许的，应将其取样误差降低到允许范围内。

在传统连通器式测量装置的技改中，有些技术过度地追求高精度取样，例如在装置内部设置蒸汽加热装置以求消除取样误差，导致准确性余度过大，其代价是：使测量装置的结构复杂化，取样管路系统需要安装蒸汽加热的排水管路，需要在管壁很厚的下降管上开孔安装排水管，无疑地增加了测量装置成本和安装工作量；结构的复杂和管路的增多加大了运行维护和故障诊断难度。这些因素在一定程度上影响新产品的推广应用。

锅炉和热工行业的资深人士认为，有必要研发一种新型连通器式测量装置，其取样装置结构和取样管路系统依然很简单，安装与维护依然最方便，但取样精度仍能达到汽包水位安全监控和设备保安要求，符合国家相关技术标准。

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