[实用新型]差压式无平衡容器测量高温高压容器液位的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测量高温高压容器液位的装置及方法，尤其涉及一种差压式无平衡容器测量高温高压容器液位的装置及方法。 

背景技术

目前，在电力行业，高温高压容器为：内部压力≥10MPa为高压容器，壁温≥350℃为高温容器。对高温高压容器(汽包、高加等)液位测量时，使用最为广泛是平衡容器，其主要作用是凝结蒸汽，产生参比水柱。 

火力发电厂亚临界机组汽包水位测量是锅炉主保护、汽包水位自动调节的依据，但由于汽包高温高压的工况，准确、稳定测量其水位一直以来是一大难题。目前广泛使用的远传汽包水位计有： 

1、单平衡容器差压水位计，其为使用最为广泛的汽包水位测量装置，结构图如图1所示，其原理如下： 

当ΔP2＝0时，H=[(r-r″)gL-ΔP1]/(r’-r″)g。 

式中ΔP1：变送器所测参比水柱与汽包内水位的差压值(ΔP2＝0时)；L：参比水柱高度；r：参比水柱的平均密度；ΔP2：正、负压侧仪表管路的附加差压。这里饱和蒸汽和饱和水的密度(r”、r’)是汽包压力P的单值非线性函 数，通过测量汽包压力可以得到，而参比水柱中水的平均密度r具有很大的不确定性是造成测量误差的主要原因之一。 

如图1所示，单室平衡容器的顶部始终是饱和蒸汽、与其相接触的水面为饱和水。单室平衡容器除了向外辐射传热外，它还将沿着金属壁以及水向下导热传热，参比水柱的温度分布如图2所示，参比水柱的温度分布t=f(x)是参比水柱的指数函数，其函数关系与筒体的结构、表管的管径、环境温度、风向、保温情况等有关，具有很大的不确定性。同时平衡容器由于表面积较大，散热较快，蒸汽在其内部凝结，造成了一定的虹吸现象，导致其压力略低于汽包内压力，对测量也有一定影响。 

2、内置式平衡容器差压水位计，如图3所示，它将单室容器(平衡罐8)置于汽包7内部，使其水容器和参比水柱永远处于饱和水温度环境下，克服了图1所示的传统单室平衡容器的参比水柱水温难以测量的不足，避免大气环境温度对参比水柱水温、水柱密度的影响，从而使信号更加稳定、补偿公式更简单，测量的附加误差更小，提高监视测量的可信度，提高水位自动调节、保护稳定性。汽包内置水位平衡容器的原理为：汽包内置水位平衡容器主要包括冷凝罐1、汽侧管2、正压取样管3、水侧取样管4、DCS(集散控制系统)5、差压变送器6、汽包7、平衡罐8、备用正压取样管9。汽包运行过程中饱和蒸汽进入到冷凝罐1中冷凝成饱和水回流到平衡罐8中，参比水柱所形成的静压通过正压取样管3引到差压变送器6的正端，汽包7内的水通过水侧取样管4引到差压变送器6的负端，这样差压变送器6输出差压信号给DCS 5，在DCS 5 中通过压力补偿计算得出汽包7内的水位。这样做没有环境温度对参比水柱密度的影响，计算出来的结果就更接近于汽包中的实际水位，能够真正反映汽包真实水位。 

图3中，L为平衡罐8上边沿到水侧取样管4中心线的距离，H0为汽包7设计0水位线到水侧取样管4中心线的距离，ΔH为现在水位线相对于0水位线的差值，γ1为饱和水的密度，γ2为饱和汽的密度，α为汽侧管2折入平衡罐8对应于平衡罐8的边缘时，汽侧管2的上表面的弯折角度。 

由此可以列出下列公式：ΔH=L-H0-ΔP/(γ1-γ2)。从公式中可以看出，水位只与饱和水和饱和汽的密度有关，而密度与压力有关，只要测出汽包压力就可以从密度表中查出密度，代入公式即可计算出水位。 

备用正压取样管9防止内置式平衡罐8出现意外后可将正压表管与之相连。这样就与图1的外置式单室容器一样，以防万一。 

综上所述，单室平衡容器的缺点为：测量的准确性受环境影响很大，很可能造成主保护拒动。内置式平衡容器的缺点为：结构较复杂，需在汽包内部安装平衡罐，一旦出现问题，无法及时检修，退回到单平衡容器方式。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种差压式无平衡容器测量高温高压容器液位的装置，以解决现有技术存在的测量准确性不高、结构复杂、稳定性不可靠的问题。 

为了实现上述目的，一方面，本实用新型提供一种差压式无平衡容器测量高温高压容器液位的装置，其包括：水侧取样管，包括依次连接的第一水平段、竖直段和第二水平段，所述第一水平段用于和高温高压容器的下部连接；汽侧取样管，用于和高温高压容器的上部连接；差压变送器，连接于所述第二水平段和所述汽侧取样管，且所述第二水平段和所述汽侧取样管高度相同。 

根据上述差压式无平衡容器测量高温高压容器液位的装置的一种优选实施方式，其中，所述汽侧取样管为 的不锈钢取样管。