[发明专利]组合式汽包水位测量装置

说明书

本发明涉及工业、电站锅炉汽包远传水位测量用的电极型水位计，差压型水位计共用的一种改进的水位测量装置——组合式汽包水位测量装置。它适用于汽水两相压力容器水位测量，尤其适用于锅炉汽包水位测量。

现有国内工业、电站锅炉汽包水位测量用的水位测量装置型式有：电极水位计单容器测量筒，差压型水位计各类高位基准参比平衡容器等。上述测量筒和平衡容器存在多种缺陷：俄罗斯专利号(SU-1536210)公开的一种差压水位测量筒，其缺陷是(1)基准管由基准水柱管15和基准上室5两段组成，测量参比属高位基准，而习惯称呼汽包水位表指示以正常“0”水位作参比基准，二者不一致，属测量原理缺陷，因而存在锅炉参数变化引起水位表“0”位漂移误差：(2)室温并列管14在运行条件下起连续冷凝水返虹式自平衡补水保护恒位作用，由于室温并列管14横截面积与基准水柱管15横截面积近似一致，比基准上室5横截面积小多倍，因此，遇汽压骤降时，基准管中饱和水自沸腾汽化失水丢失水柱时，室温并列管14暂态补水保护功能过小，存在暂态，水位失准误差。南京工学院吴永生、方可人编水利电力出版社出版，高等学校教材：“热工测量及仪表”一书第201页图9-3一种平衡容器，其缺陷是：(1)测量参比属高位基准，测量原理有缺陷，存在锅炉参数变化引起水位指示表“0”位漂移误差；(2)基准管(L-l)段系饱和水柱段，汽压骤降时存在暂态假水位误差；(3)基准(l)段受室温变化影响，存在因室温变化引起的水柱密度误差。如上“热工测量及仪表”一书第203-205页一种单容器电极水位测量筒，存在因室温散热引起的水柱密度误差。国外一种名为[Hydrastep7]型双容器双纵列12个均布电极水位测量筒，虽无上述缺陷，但存在电极测量内筒结构不合理，双纵列电极布置方式难于在水位变动频繁的正常的“0”水位附近密集布置电极，直接影响汽包正常“ 0”水位附近测量精度。以上所述各类水位计测量筒和平衡容器一般只适宜单独布置在汽包不同位置的水位取样孔上，由于锅炉在运行工况下汽包水位沿轴向各部位或横断面不同侧水位是不一致的，加上测量原理不同的各类水位计的测量筒和平衡容器误差规律不同，因此现有锅炉汽包多台水位计难于得到有两套能显示相同的且接近汽包真实水位的可靠水位计，运行人员难于判断汽包低水位计的误差或失准状态，这给锅炉运行人员判别和监控汽包水位带来盲目和困难，它会导致蒸汽品恶化，热循环效率降低，甚至会危及汽轮机、锅炉主设备的安全。

本发明的任务是为锅炉汽包远传水位测量用的测量原理不同的电极型水位计、差压型水位计提供一种共用的几乎不存在室温散热引起水柱密度误差，不存在零位飘移误差，不存在汽压骤降时仪表失准误差的组合式汽包水位测量装置。

本发明的解决方案如下：主测量筒内充满从汽侧连通管伐15导入的汽包饱和汽，冷凝水汽引至下降管19，与汽包液向空间成水连通状的内筒体4中的水柱被连续加热可视为饱和水，它与汽包内理论重度饱和水位成静力学重量等位平衡状态，伸入内筒体4空间的电极18的导电端与筒体壁间根据汽水导电率的差异分辨汽相或液相，输出不存在室温散热引起水柱密度误差的电极水位。位于主测量筒1内的零位基准管5中水柱也被加热成饱和状态，先假定它是维持恒位状态，则它与内筒体4中变化着的理论重度水位比较，输出差压水位，其输出差压和水位转换关系式有：

ΔP＝-(Ho－H)(γw－γs)……(-)

ΔP——输出差压

Ho——水侧取样管中心至“0”水位高度

H——饱和状态下汽包内理论重度水位

γw——饱和水重度(不含汽泡)

γs——饱和汽容重

1、式中末出现受室温影响的变量(γa)表明ΔP不受室温影响。

2、当H＞Ho时，ΔP为正值，H(Ho时ΔP为负值，当H＝Ho时ΔP＝0，这与我们习惯称呼的汽包水位正、负、零水位一致且表明汽压变化：在“0”水位时指示表“0”位不飘移。

3、当H为定值，则ΔP＝f(γw－γs)，表明汽压变化只引起水位表幅值变化，差压(ΔP)经汽压补偿获得水位值(H－Ho)。

为此，本发明采取的一种措施是：在主测量筒1旁并列有付宽容器2，付宽容器2经水连络短管10接基准水头输出管7与零位基准管5相通，汽连络管8将主测量筒1与付宽容器2汽室连通，付宽容器2上部有与内筒体4相通的虹吸管3，付宽容器2横截面积多倍于零位基准管5横截面积，其贮水高度从汽包正常“0”水位向下有不少于零位基准管5长度的2/3，基准管5高度平汽包正常“0”水位。