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[摘 要]汽包就地水位计作为锅炉汽包水位唯一的直读仪表，其水位指示在实际应用中一直作为其它如电接点水位计、平衡容器等的基准水位。但通过分析我们得知，汽包就地水位计本身也存在较大的测量误差，因此如何尽可能减少这些测量误差，实现就地水位计对汽包水位的正确指示，对确保汽包水位的正常运行具有非常重要的意义。本文通过特定工况下汽包水位测量的定量计算分析，提出了一些减少就地水位计测量误差的方法和措施。
[关键词]汽包水位 就地水位计 测量误差
中图分类号：C912 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0029-01
1.前言
汽包水位是电厂的主要监控参数之一，正确测量汽包水位是锅炉安全运行的保证。传统的测量方式有：就地双色水位计、电接点水位计、差压式水位计（单室或双室平衡容器补偿式）。就地水位计作为锅炉汽包水位唯一的直读仪表，在实际使用中我们一直是作为其它如电接点水位计、平衡容器等的基准水位进行应用。但实际上就地水位计的测量误差受锅炉压力、散热情况、安装形式、实际水位的影响，也很难进行准确计算。本文通过分析汽包就地水位计测量方式和水位测量误差的原因，对特定工况下汽包水位的测量进行定量计算分析，提出减少汽包就地水位测量误差的方法和措施。
2.汽包就地水位计的测量：
就地水位计是安装在锅炉本位上的直读式仪表，是锅炉厂必配的基本设备，大容量机组均采用工业电视远传到集控室监视，一般都配有两套，分别安装在汽包的两端。就地水位计有玻璃、云母和牛眼之分，工作原理都是连通管原理，连通管原理是：在液体密度相同的条件下，连通管中各个支管的液位均处于同一高度。
对就地水位计来说，汽包内的水温是对应压力下的饱和温度，饱和蒸汽通过汽侧取样孔进入水位计，水位计的环境温度远低于蒸汽温度，使蒸汽不断凝结成水，并迫使水位计中多余的水通过水侧取样管流回汽包。
从水和蒸汽的特性表可看出：在常温常压下，汽包和水位计中的水密度是相等的，从式（1）可见，水位计中的水位与汽包内的水位也是相同的，且与h值无关；随着汽压的升高，汽包中的水密度变小，蒸汽密度变大；而就地水位计因散热的影响，水位计中的水密度也变小，但变化幅度不如汽包内水的大；蒸汽密度虽也有增大，但变化幅度没汽包内的大，即Ps是不应等于Ps'的，但其影响只要保温处理的好，可忽略不计，下面的计算均是按Ps= Ps'来进行的；致使水位计中水位和汽包内水位的差值也随之增大，这一差值始终是就地水位计中水位低于汽包水位的主要因素；并且当h值改变时，水位差值也会改变。
为了给火力发电厂提供参考，部分锅炉厂给出了就地水位计和汽包正常水位差值的参考数据，见表1。
从表1所列数据，对于亚临界锅炉来说，在额定汽压下，就地水位计的水位比汽包内的水位要低100～150mm。下面以（东方锅炉厂在汽包额定压力18.2MPa下时汽包水位偏离正常水位的情况进行分析，根据式（1），取汽包水位为零时h=400mm，计算水位变化±1OOmm时水位计显示情况。Pw、Ps为定值，假设Pa也为定值，取平均温度为300℃时的值。h'=h—△h，为就地水位计中的水柱高度，计算结果如表2所示。
从表中计算结果来看，汽包水位变化±100mm时，就地水位计的显示值只变化±68mm，还是假定水位計中水的温度不变，即Pa是定值的情况下计算的。实际上，当汽包内水位变化时，水位计中水的平均温度和密度均会随着变化的，汽包水位升高时，由于水的散热面增加，平均温度会下降，密度增大，水位计的指示也比表中计算的要低；而当汽包水位降低时，水的散热面减小，其平均温度升高，密度减小，水位计的指示应比表中计算的要高。当汽包水位变化±100mm时，就地水位计的变化还达不到±68mm，只是±50mm左右，并且就地水位计的误差并非是恒定值，在不同条件下有所变化，同一锅炉，在不同工况下，在不同的季节里，误差的变化还相当显著。所以依靠就地水位计来监视汽包水位是不安全、不准确的。必须改变运行中认为就地水位计的指示是准确的，并要求其它水位计的指示要与其一致。就地水位计可作为额定压力下核对其它水位计正常水位值（零位）的参考。
3.影响汽包水位测量的原因
根据对几种水位测量方式的分析，影响水位测量的原因主要有以下几个方面：
3.1 汽包水位计安装条件、位置、环境的影响，水位计定位偏差一般在10～50mm，各水位计所处的环境存在着差别，影响散热；
3.2 汽包安装条件的影响，汽包安装时的水平度要求应≤5mm，但在锅炉运行几年后，均会发生变化，达到15～20mm，水位计安装时是依据汽包中心线为标准，致使水位计安装时产生误差；
3.3 从给水、水冷壁进入汽包内的水的影响，给水温度因受各加热环境的影响，不可能恒定不变，且水温低于相应压力下的饱和温度；水冷壁进入的水含大量的汽泡，并不断蒸发，其密度将小于相应温度、压力下水的密度；
3.4 下降管的影响，锅炉运行中，汽包内的水不断地高速进入下降管，使得汽包内的水位不是一个理想的水平面，会随着下降管的布置位置产生高低不同的差别，差别可达40～60mm；
3.5 测量仪表本身固有的误差，虽然仪表的精度已很高，但仍存在着测量、安装误差。
4.减小汽包水位测量误差的方法和措施
4.1 合理的取样位置，应高于水位保护定值的高度，并有一定的余量；
4.2 合适的取样管路管径，以减小流通阻力，防止水位显示滞后；
4.3 尽量缩短连接管路的长度，减小流通阻力，提高连通管内的介质温度，平衡容器前的水平段应有足够的长度，以利于汽的凝结；
4.4 在汽水取样管之间加一连通管作为阻尼，缓冲汽包水位波动大时对水位测量的影响；
4.5 每个水位计应采用独立的取样孔、取样管路、平衡容器，以免相互产生干扰；
4.6 汽侧取样管向汽包倾斜，以利于凝结的水回流，保证平衡容器内的水面恒定；
4.7 合理的管路保温，既能保证介质的温度，又能充分散热。
参考文献
[1]《锅炉汽包水位测量误差分析》作者：蔡世安 .
[关键词]汽包水位 就地水位计 测量误差
中图分类号：C912 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0029-01
1.前言
汽包水位是电厂的主要监控参数之一，正确测量汽包水位是锅炉安全运行的保证。传统的测量方式有：就地双色水位计、电接点水位计、差压式水位计（单室或双室平衡容器补偿式）。就地水位计作为锅炉汽包水位唯一的直读仪表，在实际使用中我们一直是作为其它如电接点水位计、平衡容器等的基准水位进行应用。但实际上就地水位计的测量误差受锅炉压力、散热情况、安装形式、实际水位的影响，也很难进行准确计算。本文通过分析汽包就地水位计测量方式和水位测量误差的原因，对特定工况下汽包水位的测量进行定量计算分析，提出减少汽包就地水位测量误差的方法和措施。
2.汽包就地水位计的测量：
就地水位计是安装在锅炉本位上的直读式仪表，是锅炉厂必配的基本设备，大容量机组均采用工业电视远传到集控室监视，一般都配有两套，分别安装在汽包的两端。就地水位计有玻璃、云母和牛眼之分，工作原理都是连通管原理，连通管原理是：在液体密度相同的条件下，连通管中各个支管的液位均处于同一高度。
对就地水位计来说，汽包内的水温是对应压力下的饱和温度，饱和蒸汽通过汽侧取样孔进入水位计，水位计的环境温度远低于蒸汽温度，使蒸汽不断凝结成水，并迫使水位计中多余的水通过水侧取样管流回汽包。
从水和蒸汽的特性表可看出：在常温常压下，汽包和水位计中的水密度是相等的，从式（1）可见，水位计中的水位与汽包内的水位也是相同的，且与h值无关；随着汽压的升高，汽包中的水密度变小，蒸汽密度变大；而就地水位计因散热的影响，水位计中的水密度也变小，但变化幅度不如汽包内水的大；蒸汽密度虽也有增大，但变化幅度没汽包内的大，即Ps是不应等于Ps'的，但其影响只要保温处理的好，可忽略不计，下面的计算均是按Ps= Ps'来进行的；致使水位计中水位和汽包内水位的差值也随之增大，这一差值始终是就地水位计中水位低于汽包水位的主要因素；并且当h值改变时，水位差值也会改变。
为了给火力发电厂提供参考，部分锅炉厂给出了就地水位计和汽包正常水位差值的参考数据，见表1。
从表1所列数据，对于亚临界锅炉来说，在额定汽压下，就地水位计的水位比汽包内的水位要低100～150mm。下面以（东方锅炉厂在汽包额定压力18.2MPa下时汽包水位偏离正常水位的情况进行分析，根据式（1），取汽包水位为零时h=400mm，计算水位变化±1OOmm时水位计显示情况。Pw、Ps为定值，假设Pa也为定值，取平均温度为300℃时的值。h'=h—△h，为就地水位计中的水柱高度，计算结果如表2所示。
从表中计算结果来看，汽包水位变化±100mm时，就地水位计的显示值只变化±68mm，还是假定水位計中水的温度不变，即Pa是定值的情况下计算的。实际上，当汽包内水位变化时，水位计中水的平均温度和密度均会随着变化的，汽包水位升高时，由于水的散热面增加，平均温度会下降，密度增大，水位计的指示也比表中计算的要低；而当汽包水位降低时，水的散热面减小，其平均温度升高，密度减小，水位计的指示应比表中计算的要高。当汽包水位变化±100mm时，就地水位计的变化还达不到±68mm，只是±50mm左右，并且就地水位计的误差并非是恒定值，在不同条件下有所变化，同一锅炉，在不同工况下，在不同的季节里，误差的变化还相当显著。所以依靠就地水位计来监视汽包水位是不安全、不准确的。必须改变运行中认为就地水位计的指示是准确的，并要求其它水位计的指示要与其一致。就地水位计可作为额定压力下核对其它水位计正常水位值（零位）的参考。
3.影响汽包水位测量的原因
根据对几种水位测量方式的分析，影响水位测量的原因主要有以下几个方面：
3.1 汽包水位计安装条件、位置、环境的影响，水位计定位偏差一般在10～50mm，各水位计所处的环境存在着差别，影响散热；
3.2 汽包安装条件的影响，汽包安装时的水平度要求应≤5mm，但在锅炉运行几年后，均会发生变化，达到15～20mm，水位计安装时是依据汽包中心线为标准，致使水位计安装时产生误差；
3.3 从给水、水冷壁进入汽包内的水的影响，给水温度因受各加热环境的影响，不可能恒定不变，且水温低于相应压力下的饱和温度；水冷壁进入的水含大量的汽泡，并不断蒸发，其密度将小于相应温度、压力下水的密度；
3.4 下降管的影响，锅炉运行中，汽包内的水不断地高速进入下降管，使得汽包内的水位不是一个理想的水平面，会随着下降管的布置位置产生高低不同的差别，差别可达40～60mm；
3.5 测量仪表本身固有的误差，虽然仪表的精度已很高，但仍存在着测量、安装误差。
4.减小汽包水位测量误差的方法和措施
4.1 合理的取样位置，应高于水位保护定值的高度，并有一定的余量；
4.2 合适的取样管路管径，以减小流通阻力，防止水位显示滞后；
4.3 尽量缩短连接管路的长度，减小流通阻力，提高连通管内的介质温度，平衡容器前的水平段应有足够的长度，以利于汽的凝结；
4.4 在汽水取样管之间加一连通管作为阻尼，缓冲汽包水位波动大时对水位测量的影响；
4.5 每个水位计应采用独立的取样孔、取样管路、平衡容器，以免相互产生干扰；
4.6 汽侧取样管向汽包倾斜，以利于凝结的水回流，保证平衡容器内的水面恒定；
4.7 合理的管路保温，既能保证介质的温度，又能充分散热。
参考文献
[1]《锅炉汽包水位测量误差分析》作者：蔡世安 .