热工测量仪表PPT-第8章-液位测量

第八章液位测量在工业生产过程中，液位往往是很重要的控制参数。对于一般储液装置内所储存液体的多少对生产过程的影响是不可忽视的。比如火电生产过程中的锅炉汽包内的水位就直接影响汽水系统循环的效果以及送出蒸汽的质量。水位过高影响：水位过低影响：～图1火电厂生产流程1.汽包水位测量的重要性空气给水泵去烟囱凝汽器空预器空气空气燃料汽包省煤器再热器过热器水冷壁汽轮机锅炉灰斗发电机锅炉水循环效果变差水冷壁超温被烧坏爆管水位过低一、汽包水位测量的背景知识sp至过热器下降管汽联箱水冷壁水联箱炉膛图1.汽包内工质循环示意图p至过热器下降管去水联箱下降管去水联箱汽水混合物汽水混合物汽水混合20040060080010001200140016001800H高度mmHT20406080100温度至过热器s物(a)汽包内汽水分布示意图（b)汽包内温度分布曲线图2.锅炉汽包实际水位示意图1锅炉汽包水位测量对锅炉安全运行极为重要。2种类：常用连通式云母水位计、双色水位计、平衡式差压水位计、电接点水位计。连通式云母水位计就地安装在汽包上，指示直观，可靠，但监视不便。可采用闭路工艺电视远距离监视双色水位计。差压式水位计受汽包压力影响大，需进行汽包压力补偿。电接点水位计指示受汽包压力变化影响小，并方便远传，缺点是指示不连续。第八章液位测量主要内容第一节云母水位计与双色水位计第二节压差式水位计第三节电接点水位计第四节其他液位测量方法第八章液位测量第一节云母水位计与双色水位计由于汽包内汽水界面不像一般储水容器中那样分明，所以汽包水位的测量目前都是测量汽包内的重量水位。1重量水位，即假想某一瞬时汽包出口与入口都封闭起来，汽侧中的水回到水一侧，水侧中的汽回到汽一侧，而且汽、水平静下来时的水位。2工作原理：此时，在汽包水位测量基准线开一导压口所引出的压力与假想前运行状态时在该导压口处引出的压力是相同的,所引出压力的变化代表了水位的变化。第一节云母水位计与双色水位计云母水位计是一根连通管，低压锅炉，用玻璃做水位计观察窗，高压锅炉，炉水对玻璃有腐蚀性，故用云母片做观察窗。故称云母水位计。00H)HH(Havsw0HHswsavρw,ρs为汽包饱和压力下饱和蒸汽和水的密度3云母水位计的结构1）公式推导第一节云母水位计与双色水位计2)汽包的重量水位H和云母水位计示值H0之间的误差：(1）误差原因：云母水位计中的水的平均密度ρav不等于汽包内饱和水的密度时ρw，使得液位计显示的液位不同于容器中的液位，影响因素主要在于：由于液位计中与被测容器中的液温有差别，另外与锅炉汽包压力的变化有关．(2）减小误差措施：常采用保温、加热、校正等手段．由于云母水位计温度低于汽包内温度，因此云母水位计的示值水柱高度低于汽包重量水位高度。3云母水位计的结构第一节云母水位计与双色水位计4云母水位计的特点：最大优点：直接反映汽包水位，直观，可靠，缺点：但只能就地监视，并且液位显示不够清晰。5双色水位计1工作原理：改进了云母水位计结构，辅以光学系统，利用光从空气进入蒸汽或水产生不同的折射，使汽水分界面显示成红、绿两色的分界面，显示清晰，并有利于用工业电视等方式远传显示。第一节云母水位计与双色水位计2）具体工作方式：当红绿光以不同的角度进入到蒸汽空间，由于蒸汽与空气的光学性质相近，所以折射小，红光通过到影屏上显示，绿光不被显示。当红绿光以不同的角度进入到水空间，由于水棱镜的折射作用，绿光通过到影屏上显示，红光不被显示。结论：水位计中汽柱呈红色，水柱呈绿色。5双色水位计第一节云母水位计与双色水位计第一节云母水位计与双色水位计超高压锅炉的双色水位计沿水位计高度开多个圆形窗口，减小玻璃板受力。缺点：盲区。小窗之间有一小段不透明，看不见水位分界面．5双色水位计3）多窗式双色水位计:第二节差压水位计它是静压式液位测量仪表，在汽包水位、高加水位、除氧器水位测量中都能得到应用。一、水位—差压转换原理水位—差压转换装置又称平衡容器，其结构形式如图所示，(a)为简单平衡容器，(b)为双室平衡容器，(c)为结构补偿式双室平衡容器。1.简单平衡容器对图(a)中所示简单平衡容器输出的差压为，按照流体静力学原理，有pppHg)(g)(Hg)(Lswswsa0由上式容易看出：输出的差压信号受汽包压力和平衡容器侧水柱温度的影响。HggHgLswswsap)()()(0误差原因:平衡容器水柱温度和汽包压力的变化。1）公式2）误差第二节差压水位计gHHLgHHgLpswa)()(00在图(b)所示的双室平衡容器中，给固定水柱增装了蒸汽保温室，使得固定水柱的温度达到了汽包内的汽水温度，因而消除了固定水柱非饱和状态时温度的影响。其输出差压为pgHHLgHHgLppsww)()(00g))(HHL(sw02）公式1）特点:温度补偿第二节差压水位计2.双室平衡容器由上式易看出：(1)输出的信号差压与成负线性关系(压力不变时)。(2)汽包压力变化时，输出仍受压力的影响(水位不变时)。(3)不同水位时压力影响所产生的误差是不同的，在不变的情况下，汽包压力的变化所产生的输出误差为gHHLswp))((0误差原因:汽包压力的变化第二节差压水位计2.双室平衡容器3)误差原因3、差压水位的压力校正1）校正原理通过引入汽包压力信号进行一定的校正计算，从而消除压力对测量影响的一种补偿方法。具体如下：对于双室平衡容器，输出对于式中()因子可采用如下近似公式：pgHHLsw))((0swgp/)715.28.908(swLHH0pp715.28.908)(0HLHpp715.28.908第二节差压水位计准确性取决于()～的近似公式。如果把()～的关系用多段直线(折线)迫近，在每段直线对应的压力范围内用直线代替，则()～的关系的准确性可达到较高的程度。swswswppp第二节差压水位计3、差压水位的压力校正2）问题4.结构补偿式双室平衡容器1）特点：固定水柱的段管称为补偿管段，它的长度是经过精心设计而确定的。由于补偿管段的补偿，大大减小了压力变化对平衡容器的输出的影响。2）公式：按照流体静力学原理，补偿式双室平衡容器的输出为gHHglLglpppwaw)()(0glLgHHLgHHlasw)()()(00HgHHLgHHlpsw)()(00在不变的情况下，汽包压力的变化所产生的输出误差为gHHLs)(0第二节差压水位计的长度是经过设计确定的，只要适当选择的长度就可以在一定水位上()使得压力的影响减小到最低程度。l0HgHlgHlpsw)()(000HgHlgHlsw)()(0000000)()(HHLHHLlws第二节差压水位计4.结构补偿式双室平衡容器3)如何确定l0H当时：如果在时使压力的影响所产生的输出的误差为零，则有ws是汽包工作压力与额定工作压力时的饱和水、汽的密度差，wrwsrs根据差压计的量程上限来确定值。在和工作压力为补偿范围下限压力时，平衡容器输出最大，故有Lmaxp0HHxp00max)()(HHLlglLgLglpssxwx4)如何确定L第二节差压水位计4.结构补偿式双室平衡容器5)结构补偿式双室平衡容器的作用可使正常水位下差压输出Δp0受汽包压力变化影响大大减少，但偏离正常水位ΔH时，影响无法消除。第三节电接点水位计1工作原理：电接点水位计使利用汽包内汽、水介质的电阻率相差极大的性质来测量汽包水位。2具体结构：电接点水位计由水位传感器和电气显示仪表组成。水位传感器就是一个带有若干个电接点的连通容器，利用其中汽、水导电性能的差别：被水淹没的电接点所在电路处于低电阻(相当于开关闭合)，因此被水接通的电接点位置可表示水位．显示电接点已被导通(即水位位置)的方法很多，最简单的如灯泡亮，也有用带放大器的发光二极管等．第三节电接点水位计3）特点：散热引起的误差比云母水位计小，但指示不连续，两电极间的距离就是仪表的不灵敏区。接点之间在高度上的间距不是均匀的，在正常水位附近要密一些。其他液位测量方法浮力式其他液位测量方法超声波式其他液位测量方法电气式