[实用新型]适用于任何工况的差压式水位测量元件

说明书

本实用新型涉及用于热工测量的差压式水位计的差压式水位测量元件。

由于差压式水位计是以水位测量元件高位水柱脉冲管和汽包水位脉冲管之间的差压通过二次仪表显示汽包水位的。一般的差压式水位测量元件不采用饱和蒸汽筒，锅炉运行时，在相同的水位下，汽包压力上升，炉水的重度减小、蒸汽的重度增大，而高位水柱中水的重度变化不大，故测得的差压将随汽包压力上升而增大，表计显示水位下降，这就造成误差。汽包压力越高，误差越大。亚临界压力锅炉汽包水位误差可大于200毫米。因此，电力工业锅炉监察规程SD167－85第5.3.5条第二款规定：“差压式远传水位计应具有压力补偿功能，以保证各种工况下都能显示汽包中真实水位的变化。……”。各大锅炉厂为电站锅炉配套的差压式水位测量元件，是将高位水柱部分地置于饱和蒸汽筒内，使该段水柱经常保持和汽包压力相应的饱和温度而与炉水具有相同的重度，藉以补偿汽包中炉水重度由于汽包压力变化而受到的影响。锅炉运行时，采用这种结构的差压式水位计只能在额定压力和正常水位时正确地显示汽包水位。在额定压力下，汽包水位越高，负误差越大；汽包水位越低，正误差越大。于是，存在着这种可能性：发生满水事故时，表计显示尚未满水；发生缺水事故时，表计显示尚未缺水。这种可能性是安全生产的一大隐患。

本实用新型的目的是提供一种差压式水位测量元件，使差压式水位计在任何工况（即任何压力和任何水位）下都能正确显示汽包水位。

本实用新型的构思是测量都处于饱和温度下的高位水柱和汽包水位之间的差压，通过二次仪表用测量时所处压力下的饱和水和饱和汽的重度差进行修正，从而达到在任何工况下都能正确显示汽包水位的目的。为此，本实用新型是一种用于热工测量的具有高位水柱［3］、高位水柱脉冲管［1］和汽包水位脉冲管［2］并采用饱和蒸汽筒［4］的差压式水位测量元件，其特征是将高位水柱［3］全部置于饱和蒸汽筒［4］中，高位水柱脉冲管［1］和汽包水位脉冲管［2］在同一高度分别从饱和蒸汽筒［4］中和汽包水侧连接管［2］上引出，并列在一起通往二次仪表。本实用新型的水位和差压的关系式为：

X＝L－H－ (Δp)/(r′－r″)

式中：X——以汽包正常水位线［11］的水位为0的汽包水位［8］；

L——高位水柱［3］液面与水侧连接管［7］中心线之间的垂直距离；

H——汽包正常水位线［11］与水侧连接管［7］中心线之间的垂直距离；

ΔP——高位水柱脉冲管［1］和汽包水位脉冲管［2］之间的差压；

r′、r″——饱和水、汽重度。

式中L、H都是常数，（r′－r″）是汽包压力的函数。汽包水位为X时差压为ΔP，由于此时的汽包压力是确定的，（r′－r″）的值也是确定的。因此，在任一确定的压力下，对应于任一个差压ΔP便可通过二次仪表显示出相应的汽包水位X。

与现有技术相比，本实用新型解决了历来差压式水位计不能在任何工况下正确显示汽包水位的课题，消除了由于差压式水位计不准确而发生水位事故的隐患。

附图为本实用新型实施例的结构图。

在附图所示的结构图中，饱和蒸汽筒［4］的汽源通过汽侧连接管［6］接自汽包［5］的汽侧；饱和蒸汽筒［4］的疏水管［9］接至汽包炉水下降管［10］；为确保锅炉运行时疏水管［9］中的水位在饱和蒸汽筒［4］的底部以下。疏水管［9］和下降管［10］的接点与饱和蒸汽筒［4］底部之间的高差应不小于10m；高位水柱［3］全部置于饱和蒸汽筒［4］中；高位水柱脉冲管［1］和汽包水位脉冲管［2］在同一高度分别从饱和蒸筒［4］中和汽包［5］的水侧连接管［7］上引出；为消除两脉冲管之间的温差造成的误差，两脉冲管并列在一起通往二次仪表。冷态时，水位测量元件各部分温度相同，饱和蒸汽管［4］中的水位和汽包水位［8］一致，汽侧为空气或氮气，其重度都很小，可以略去。冷态时测得的差压ΔP和一般的差压式水位测量元件相同。热态时，随着汽包压力的上升，炉水温度将随饱和温度的上升而相应上升，由于饱和蒸汽筒［4］的疏水管［9］是不保温的，疏水管中疏水平均温度将低于炉水温度，在高差不小于10m的条件下，这一温差使饱和蒸汽筒［4］中的水位在汽包压力上升过程中迅速下降至底部以下，从而使高位水柱［3］全部处于饱和蒸汽之中而保持饱和温度，此时汽包中的炉水和高位水柱都处于饱和温度，这就满足了本实用新型构思的条件，测量都处于饱和温度的高位水柱［3］和汽包水位［8］之间的差压ΔP，通过二次仪表用测量时所处压力下的饱和水和饱和汽的重度差进行修正，就能在任何工况下正确显示汽包水位。本实用新型用于电站锅炉时，额定工作压力越高，越能显示其优越性。因此，特别适用于超高压和亚临界压力汽包锅炉。