安装锅炉汽包液位测量平衡容器的总结

张学瑞（中国石油工程建设公司 100120）

汽包在工业应用中极为普遍，尤其在炼厂电站锅炉装置中，汽包液位的测量对于汽包正常的工作起着至关重要的作用，如水位过低，锅炉可能被烧干；水位过高，生产的蒸汽含水量高，水还可能溢出造成危险，因此水位控制是保证锅炉正常生产必不可少的。恩贾梅纳炼厂电站有五台上海四方锅炉厂生产的锅炉带动杭汽的五台汽轮机发电机组，总容量是5台12兆瓦发电机组，主要供炼厂装置和后期城市用电。

平衡容器主要包括单室平衡容器、双室平衡容器及蒸汽罩补偿式平衡容器。恩贾梅纳炼厂电站项目工程锅炉汽水系统汽包液位测量在最初设计中采用双室平衡容器，但在后期运行中误差比较大，后改造为蒸汽罩补偿式双室平衡容器。现就在处理过程中的各种平衡容器优缺点分析如下。

一、单室平衡容器

单室平衡容器的原理：如图一所示。正压侧压力由于平衡容器内有恒位水柱而维持不变，负压侧则随被测容器水位的变化而变化。差压计的差压值，也就随着水位的变化而变化。差压可用下式计算：

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

式中△P:汽包水位差压,Pa；H:平衡容器水位最大测量范围，m；H1:以最低水位为基准的容器水位高度，m；ρ、ρ′、ρ″：平衡容器、汽包内饱和水及饱和蒸汽的密度kg/m3；g:重力加速度，m/s2。单室平衡容器的结构简单，但是测量误差比较大。当介质参数偏离额定值运行或环境温度发生变化时，即使水位不变，其差压也会发生变化。

二、双室平衡容器

双室平衡容器的原理：如图二所示。差压计的正压管维持在恒定水柱，负压管置于平衡容器内，上部比水平正取压管下缘高出10mm左右，下部与被测容器相连通，负压侧随被测容器液位的变化而变化，差压计的差压值也随之变化。双室平衡容器的优点是正、负两根导压管内的温度比较接近，减小了正、负压侧水的密度不同所引起的测量误差。但是，由于平衡容器内的温度远远低于被测容器的温度，所以负压管的水面比受压容器的水面要低，因而产生测量误差，当运行参数或平衡容器环境温度发生变化时，这个误差也会随之变化。

三、蒸汽罩补偿式双室平衡容器

为了减小测量误差，我们将双室平衡容器改造为蒸汽罩补偿式双室平衡容器。如图三、图四所示：用蒸汽罩对恒位水槽加热，使槽内的水在任何情况下都接近为汽包压力下的饱和水的密度不受环境温度的影响。蒸汽罩的加热蒸汽取自汽包蒸汽空间，凝结水经疏水管流至下降管。由于蒸汽罩的作用，平衡容器内凝结水的密度与汽包饱和水的密度同为ρ′，不受环境温度的影响。此时，汽包水位的差压为：△P=ρ′gH-[ρ′gH1＋ρ″g（HH1）]=（H-H1）（ρ′-ρ″）g改写为水位表达的方式：H1=H-△P/（ρ′-ρ″）g

式中△P：汽包水位差压，Pa；H：平衡容器水位最大测量范围，m；H1：以最低水位为基准的容器水位高度，m；ρ′、ρ″：汽包内饱和水及饱和蒸汽的密度kg/m3；g：重力加速度，m/s2。为了使疏水管内的水在任何压力下都不倒入平衡容器，应适当选择疏水管的长度，并且不加保温，以使其中的水能充分冷却。一般疏水管长度在10米以上即可满足要求。

四、平衡容器安装注意事项

1.安装水位线的确定：平衡容器外部应标出安装水位线。蒸汽罩补偿式平衡容器的安装水位线应在平衡容器正压恒位水槽的最高点。可用如图五所示的方法检查其负压管的严密性和安装水位线的高度。由玻璃管水位计处向平衡容器内注水，待正压取压管向外排水时，静置5分钟，应无渗漏现象。然后堵住正压取压口，在玻璃管水位计处继续注水，待负压取压口向外排水时止，观察玻璃管水位计的水位高度应高出正压取压口管内径下缘10mm左右；

2.平衡容器与被测容器间的连接管应尽量缩短，连接管上应避免安装影响介质正常流通的元件。如接头、锁母及其它带有缩孔的元件；

3.平衡容器取源阀门应横装（阀杆处于水平位置），避免阀门集聚空气泡而影响测量的精确度；

4.一个平衡容器只能供一个变送器使用；

5.平衡容器必须垂直安装，不得倾斜，垂直偏差应在2mm以内；

6.可以通过顶部的灌水丝堵向平衡容器灌入充足的凝结水，以保证平使仪表能够尽快地投入；

7.由于蒸汽罩补偿式平衡容器自身较重，其重量应由安装支架承受，但是应有防止因热力设备热膨胀产生位移而被损坏的措施；

8.蒸汽罩补偿式平衡容器的疏水管应单独引至下降管，其垂直距离大约为10米左右，且不易保温，在靠近下降管处应加装截止阀；

9.蒸汽补偿式平衡容器的正、负压引出管，应在水平引出1米后再向下敷设，其目的是当水位下降时，正压导管内的水面向下移动（因差压增大，仪表正压室的液体向负压室移动所致），正、负压管内的温度梯度在这1米的水平管上得到补偿。

五、投用注意事项

1.为了使平衡容器能迅速达到工作状态，在汽包与平衡容器的连接管之间装有汽侧阀门（正取压门），锅炉开始升压时，要关闭该阀门，使较高压力的锅炉水由疏水管注入平衡容器，并迅速充满正压恒位水槽。这样，待仪表管路冲洗后，打开该阀门，液位仪表即可投用。

2.实践应用中，由于锅炉多属压力容器，建议平衡容器及其根部阀随锅炉厂家成套供应，以避免热膨胀时产生膨胀量不区配的问题，并在设备上留好下循环接口。锅炉开工初期建立热平衡前，差压法（带平衡容器）可能由于测压托盘及测压管内液体不满而造成假位，此时宜以现场实际观测值为准。另外，在汽液平衡建立之后，宜根据现场水位表对平衡容器内水的密度ρ1进行反向标定，保证精度要求，调整量程。

在恩贾梅纳炼厂电站项目的锅炉热控汽水系统液位仪表安装过程中，由于此前没有类似安装工程的施工经验，造成了锅炉汽包液位仪表安装的多次返工，通过此次对锅炉汽水系统液位仪表的安装，积累了类似安装工程的宝贵施工经验。通过对这些安装经验的总结，希望能对将来平衡容器的选型和安装有一定指导作用。