[发明专利]一种用于压力容器的差压式液位测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种差压式液位测量装置，尤其涉及一种汽包等压力容器的差压式液位测量技术。

背景技术

目前汽包等压力容器水位测量中最常用的方法有两种，一种是单室平衡容器法，另一种是双室平衡容器法。

图1为单室平衡容器汽包水位测量方法原理示意。汽包1内上部为汽空间，充满密度为ρ_s的饱和蒸汽；下部为密度为ρ_w的饱和水的空间，汽包水位为H。在汽包上部汽空间有一蒸汽引出管2与平衡容器3相连。平衡容器下部有两根测压管，一根为正压管4，连接差压变送器6的正压侧；另一根为负压管5，连接差压变送器的负压侧，负压管同时还与汽包饱和水引出管7连接，饱和水引出管水平标高也是汽包水位的零点。汽包内的蒸汽通过平衡容器在正压管中凝结成密度为ρ_c的水，正压管中水产生的压力作用在差压变送器上，作为差压变送器的正压参比端。负压管内的上部为蒸汽，下部为水，负压管内的压力作为差压变送器的负压参比端。差压变送器的正压参比端与负压参比端的压差值Δp与汽包水位高度H存在一定的函数关系，差压变送器将压差值Δp转换成4-20mA电信号输出给计算机，由计算机根据一定的函数关系计算出汽包水位高度H值。根据物理学原理，可以得出差压变送器输出的差压值Δp计算式为：

Δp＝p+-p-＝L(ρ_c-ρ_s)g-H(ρ_w-ρ_s)g

或改写为：

H=L(ρc-ρs)g-Δp(ρw-ρs)g]]>

公式中的L为蒸汽引出管2和饱和水引出管7水平位置高度差值，也是水位测量的量程。由此可以看出：汽包水位H与差压变送器输出的差压值Δp有一线性对应关系，此关系受ρ_w、ρ_s及ρ_c的影响。ρ_w及ρ_s由汽包的压力决定，一旦压力定了，ρ_w及ρ_s数值即为定值。在实际的锅炉计算机控制系统DCS系统中，利用计算机的计算功能来自动校正压力对汽包水位H与差压值Δp的关系影响，但ρ_c是一个受环境温度，蒸汽温度及管壁保温等多因素影响的数值，单室平衡容器汽包水位测量方法没有考虑ρ_c变化的影响。

为了克服单室平衡容器法测量的不足，出现了双室平衡容器法，其汽包水位测量方法原理如图2所示意。平衡容器内室8连接正压管4，管内为蒸汽冷凝的饱和水，平衡容器外室9通过汽包上部汽空间蒸汽引出管和外室下部的蒸汽排出口，使蒸汽充满外室并不断流出，其目的是加热内室以及与之相连的正压管，使其中的水保持在饱和状态。同样根据物理学原理，可以得出汽包水位H与差压变送器输出的差压值Δp对应关系：

H=L-Δp(ρw-ρs)g]]>