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        磁翻板液位計在蒸汽鍋爐中液位測量中多見問題

        時間:2021-11-06

        發電廠很重要的一項測量工作就是鍋爐汽包水位。一般采用各種裝置來監控鼓的水位。在壓差作用下的液面裝置(甚至是視鏡)會產生測量誤差,如果汽包壓力達不到設計值。當鍋爐壓力降低時,這種壓力變化可以被忽略,但是對大部分電站鍋爐和許多工業鍋爐來說,這種誤差應該加以糾正。ISA技術報告ISA-TR77.42.02-2009,化石燃料發電站補償差壓基缸液位測量是與此主題相關的一種良好資料。
        汽缸水平測量概述
        圖1顯示了典型的基于汽油壓差的液面測量設備。圖示上的磁翻板式液面儀檢測下鼓與上、下兩個抽頭間壓差。因為汽缸內充滿蒸汽,不會通過感測線,蒸氣會在基準腿上凝結,然后把水灌滿。這就是說,變送器實際上是在飽和溫度和壓力下,相對水的高度,加上滾筒內的蒸氣高度與在一個飽和壓力下參照管內的水的高度之間的壓力差。這種差壓的差異性叫做位移。由于氣溫相似的最好時機是冷卻,
        20世紀50年代,用純粹的機械裝置來測量鼓的水平差。許多測量設備是機械浮子,它們是在磁翻板式液位計上直接接觸機械流體。在連桿的支撐下,浮子轉動了一個主軸。壓緊填料,壓蓋,主軸驅動機械指針。機械式指針通常與氣動裝置相連,它可以直接產生控制輸出,也可以把氣動信號送往其他位置。
        BaileyLH水平儀是這一特性的典型裝置。這種裝置運轉良好,但是由于它們僅依賴于純粹的機械性的方法來清潔和校準。該儀器還可能有與其相關聯的顯著位移,即作為基準腿上的儲液器(又稱冷凝罐)的原因(見圖1)。無(或無)位移的現代差壓變送器不需要這種液體儲存裝置。
        要求補償金額。
        純粹的機械式液位測量設備有其局限性,即它們在基本結構上無法補償汽缸壓力或環境溫度變化。通常通過校準鼓磁翻板液位計來處理與壓力和溫度有關的這些測量誤差,以便對鼓正常操作壓力和假定的環境基準溫度(通常為100F)進行處理。這種方法一般適用于低鼓壓力場合,但是隨著汽包壓力的增大,必須采用機械處理方案來更好地處理這種現象。
        很多廠商都采取兩種方式解決這一問題。為適應鼓壓變化,壓差測量裝置還必須包含測壓管或螺旋線圈的壓力測量。所述附加設備連接到采用鼓壓力的連桿上,以改變水平測量指針的主軸所產生的運動增益。BaileyLH儀器采用13H級螺旋線圈補償器機構進行壓力補償。Yarway在它的指針測量儀中使用一個波登管來實現圖像相像。
        為了詢問有關環境溫度變化的問題,制造商開發了增強型參照管式貯液器。這類增強油藏叫做溫度補償基準柱,它是一種溫度均衡柱或恒溫補償頂室。其他的生產商可能已經為這些設備提供了其他的名字,但是在本文中,他們被稱為溫度均衡色譜柱。
        關于溫度平衡色譜柱的關注。
        由于在鍋爐操作過程中,參考柱會保持較高的溫度,因此很多溫度均勻柱都存在問題。因此,當快速壓力降低(負載增大)時,基準支路的一面會閃蒸為蒸氣,并會暫時引起不正確的高程測量,從而增加了鍋爐膨脹效應。有些柱子可能不易受這些閃光現象的影響,因為它是為了維持溫度穩定,即略微低于鼓脹和溫度。這類柱溫需要設定的溫度,因此測量誤差也可能與使用這些柱子有關。
        生產商們從20世紀60年代開始停止銷售這種設備,但是他們仍然可以用于很多電廠。本公司南部一家工廠有兩個蒸汽桶的管道內發現有兩家不同廠家的溫度平衡柱。如圖2所示,這些設備除去絕緣層的圖片。
        壓強平衡方程
        對基于汽包差壓(dP)的各種類型液位進行測量,液位傳感器測量的dP值與汽包內的水位成反比。當水位升高時,感應腿水柱接近參考腿水柱的高度。蒸氣筒內的水位達到與基準腿頂部相同的高度時,兩條腿的高度相似,如果兩條腿都是雙腿,則在像溫下發射器兩腿間的壓差為零(圖3)。但正如前面所提到的,蒸氣鼓水平測量時所用的圖像溫度一般并不高,這是造成這種測量方法誤差的主要原因。
        采用圖4中所示方式,汽包磁翻板液面計測得的壓差用下列方程表示:
        dP=(HxWwo)-[(Hwx)+(HsxWsd)]
        Ww
        何處:
        dP=轉發器測量值(H2O)
        H=基準腳在水之間(英寸)
        Hs=滾筒蒸氣柱的高度(英寸)
        Hw=滾筒內水柱(英寸)
        Wsd=在飽和壓力下的汽缸(磅/英尺3)
        Wwd=在飽和壓力作用下的比重(磅/英尺3)
        Wwo=水在水中基準腿上的比重(磅/英尺3)
        Ww=68F水的比重,用來校準傳感器(磅/英尺3)
        這是適用于大部分數字化控制系統的鍋爐汽包壓力補償算法的基礎,說明了基準支路水力(Wwo)是補償量計算的重要片面。在建立差壓測量基準支柱時,用一種特殊的溫度平衡柱的實際水汽條件如圖4所示。圖示4顯示了BaileyMeterCo.和RepublicFlowMeters過去的溫度平衡柱設計。
        如圖4,在基準腿下端的溫度均衡柱周圍,與蒸氣筒內的水平衡。但是,在這種特殊的應用中,水塔里的水比滾筒里的水要稍微低一些,所以需要有更短的冷卻水柱和滾筒的水平衡。
        自然地,工廠操作人員想把溫度平衡柱與滾筒之間的管道隔開。但是,如果他們要對柱子本身進行絕緣,那么蒸汽就永遠無法凝結成所需要的參照柱,或者基準腿的高度隨著壓力的變化而變得難以預測。每一家這種色譜柱都有其自身的絕緣要求。
        因為均溫柱比滾筒要冷,圖表中平衡水的蒸氣是濕蒸氣(蒸汽質量較低)。水蒸氣由于蒸氣的壓力類似于汽缸內的壓力,但是溫度低于飽和溫度;基本上,水柱內的水柱上有水柱。
        由于塔內水蒸氣與水汽平衡,滾筒液位變送器上的感測腳壓力仍然代表著汽包內的水位,所以濕蒸氣條件對壓力補償方程沒有很大影響。壓強補償方程式為基準腿溫度。我們必須假定基準桿的溫度是多少,并根據溫度平衡柱的設計來作出假設。
        減少測量誤差。
        BaileyMeterCo和RepublicFlowMeter柱子的設計和絕緣方法是讓基準桿盡可能接近飽和溫度。與此相反,YarwayCorp.根據為Yarway所工作的PE的DavidA.Kalix說,YarwayCorp.的設計和保溫方式有些不同,該公司的理念是將基準腿的溫度控制在飽和度與環境溫度之間的一半。1995年發表的ISA論文《密度誤差及其對鍋爐汽包水平線顯示的修正》涉及到這個問題。
        可通過將與參考支腿的管道外皮接觸的熱電偶,改裝成參考支腿的溫度測量裝置。但是,為改善效果,熱電偶必須連接到蒸汽鼓上與下連接之間的中高位置。若溫度計是用來防止凍結的,溫度計必須放在參考管的另一面,以避免溫度跟蹤。熱電偶及其鄰近的參照物應對其進行保溫和防風能力。熱電偶隨后可引入控制系統,并與鼓水結合。

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