安裝鍋爐汽包液位測量平衡容器的總結(jié)

張學瑞（中國石油工程建設公司 100120）

汽包在工業(yè)應用中極為普遍，尤其在煉廠電站鍋爐裝置中，汽包液位的測量對于汽包正常的工作起著至關重要的作用，如水位過低，鍋爐可能被燒干；水位過高，生產(chǎn)的蒸汽含水量高，水還可能溢出造成危險，因此水位控制是保證鍋爐正常生產(chǎn)必不可少的。恩賈梅納煉廠電站有五臺上海四方鍋爐廠生產(chǎn)的鍋爐帶動杭汽的五臺汽輪機發(fā)電機組，總?cè)萘渴?臺12兆瓦發(fā)電機組，主要供煉廠裝置和后期城市用電。

平衡容器主要包括單室平衡容器、雙室平衡容器及蒸汽罩補償式平衡容器。恩賈梅納煉廠電站項目工程鍋爐汽水系統(tǒng)汽包液位測量在最初設計中采用雙室平衡容器，但在后期運行中誤差比較大，后改造為蒸汽罩補償式雙室平衡容器。現(xiàn)就在處理過程中的各種平衡容器優(yōu)缺點分析如下。

一、單室平衡容器

單室平衡容器的原理：如圖一所示。正壓側(cè)壓力由于平衡容器內(nèi)有恒位水柱而維持不變，負壓側(cè)則隨被測容器水位的變化而變化。差壓計的差壓值，也就隨著水位的變化而變化。差壓可用下式計算：

△P=ρgH-[ρ′gH1＋ρ″g（H-H1）]=(ρ-ρ″)gH-(ρ′-ρ″)gH1

式中△P:汽包水位差壓,Pa；H:平衡容器水位最大測量范圍，m；H1:以最低水位為基準的容器水位高度，m；ρ、ρ′、ρ″：平衡容器、汽包內(nèi)飽和水及飽和蒸汽的密度kg/m3；g:重力加速度，m/s2。單室平衡容器的結(jié)構簡單，但是測量誤差比較大。當介質(zhì)參數(shù)偏離額定值運行或環(huán)境溫度發(fā)生變化時，即使水位不變，其差壓也會發(fā)生變化。

二、雙室平衡容器

雙室平衡容器的原理：如圖二所示。差壓計的正壓管維持在恒定水柱，負壓管置于平衡容器內(nèi)，上部比水平正取壓管下緣高出10mm左右，下部與被測容器相連通，負壓側(cè)隨被測容器液位的變化而變化，差壓計的差壓值也隨之變化。雙室平衡容器的優(yōu)點是正、負兩根導壓管內(nèi)的溫度比較接近，減小了正、負壓側(cè)水的密度不同所引起的測量誤差。但是，由于平衡容器內(nèi)的溫度遠遠低于被測容器的溫度，所以負壓管的水面比受壓容器的水面要低，因而產(chǎn)生測量誤差，當運行參數(shù)或平衡容器環(huán)境溫度發(fā)生變化時，這個誤差也會隨之變化。

三、蒸汽罩補償式雙室平衡容器

為了減小測量誤差，我們將雙室平衡容器改造為蒸汽罩補償式雙室平衡容器。如圖三、圖四所示：用蒸汽罩對恒位水槽加熱，使槽內(nèi)的水在任何情況下都接近為汽包壓力下的飽和水的密度不受環(huán)境溫度的影響。蒸汽罩的加熱蒸汽取自汽包蒸汽空間，凝結(jié)水經(jīng)疏水管流至下降管。由于蒸汽罩的作用，平衡容器內(nèi)凝結(jié)水的密度與汽包飽和水的密度同為ρ′，不受環(huán)境溫度的影響。此時，汽包水位的差壓為：△P=ρ′gH-[ρ′gH1＋ρ″g（HH1）]=（H-H1）（ρ′-ρ″）g改寫為水位表達的方式：H1=H-△P/（ρ′-ρ″）g

式中△P：汽包水位差壓，Pa；H：平衡容器水位最大測量范圍，m；H1：以最低水位為基準的容器水位高度，m；ρ′、ρ″：汽包內(nèi)飽和水及飽和蒸汽的密度kg/m3；g：重力加速度，m/s2。為了使疏水管內(nèi)的水在任何壓力下都不倒入平衡容器，應適當選擇疏水管的長度，并且不加保溫，以使其中的水能充分冷卻。一般疏水管長度在10米以上即可滿足要求。

四、平衡容器安裝注意事項

1.安裝水位線的確定：平衡容器外部應標出安裝水位線。蒸汽罩補償式平衡容器的安裝水位線應在平衡容器正壓恒位水槽的最高點。可用如圖五所示的方法檢查其負壓管的嚴密性和安裝水位線的高度。由玻璃管水位計處向平衡容器內(nèi)注水，待正壓取壓管向外排水時，靜置5分鐘，應無滲漏現(xiàn)象。然后堵住正壓取壓口，在玻璃管水位計處繼續(xù)注水，待負壓取壓口向外排水時止，觀察玻璃管水位計的水位高度應高出正壓取壓口管內(nèi)徑下緣10mm左右；

2.平衡容器與被測容器間的連接管應盡量縮短，連接管上應避免安裝影響介質(zhì)正常流通的元件。如接頭、鎖母及其它帶有縮孔的元件；

3.平衡容器取源閥門應橫裝（閥桿處于水平位置），避免閥門集聚空氣泡而影響測量的精確度；

4.一個平衡容器只能供一個變送器使用；

5.平衡容器必須垂直安裝，不得傾斜，垂直偏差應在2mm以內(nèi)；

6.可以通過頂部的灌水絲堵向平衡容器灌入充足的凝結(jié)水，以保證平使儀表能夠盡快地投入；

7.由于蒸汽罩補償式平衡容器自身較重，其重量應由安裝支架承受，但是應有防止因熱力設備熱膨脹產(chǎn)生位移而被損壞的措施；

8.蒸汽罩補償式平衡容器的疏水管應單獨引至下降管，其垂直距離大約為10米左右，且不易保溫，在靠近下降管處應加裝截止閥；

9.蒸汽補償式平衡容器的正、負壓引出管，應在水平引出1米后再向下敷設，其目的是當水位下降時，正壓導管內(nèi)的水面向下移動（因差壓增大，儀表正壓室的液體向負壓室移動所致），正、負壓管內(nèi)的溫度梯度在這1米的水平管上得到補償。

五、投用注意事項

1.為了使平衡容器能迅速達到工作狀態(tài)，在汽包與平衡容器的連接管之間裝有汽側(cè)閥門（正取壓門），鍋爐開始升壓時，要關閉該閥門，使較高壓力的鍋爐水由疏水管注入平衡容器，并迅速充滿正壓恒位水槽。這樣，待儀表管路沖洗后，打開該閥門，液位儀表即可投用。

2.實踐應用中，由于鍋爐多屬壓力容器，建議平衡容器及其根部閥隨鍋爐廠家成套供應，以避免熱膨脹時產(chǎn)生膨脹量不區(qū)配的問題，并在設備上留好下循環(huán)接口。鍋爐開工初期建立熱平衡前，差壓法（帶平衡容器）可能由于測壓托盤及測壓管內(nèi)液體不滿而造成假位，此時宜以現(xiàn)場實際觀測值為準。另外，在汽液平衡建立之后，宜根據(jù)現(xiàn)場水位表對平衡容器內(nèi)水的密度ρ1進行反向標定，保證精度要求，調(diào)整量程。

在恩賈梅納煉廠電站項目的鍋爐熱控汽水系統(tǒng)液位儀表安裝過程中，由于此前沒有類似安裝工程的施工經(jīng)驗，造成了鍋爐汽包液位儀表安裝的多次返工，通過此次對鍋爐汽水系統(tǒng)液位儀表的安裝，積累了類似安裝工程的寶貴施工經(jīng)驗。通過對這些安裝經(jīng)驗的總結(jié)，希望能對將來平衡容器的選型和安裝有一定指導作用。