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摘要本文简要阐述了汽包水位变送器的测量原理，对汽包水位变送器测量误差产生的原因进行了详细的分析，针对这些原因在变送器安装和仪表投运时的一些注意事项及改进方法进行了说明。
关键词水位变送器测量误差安装
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1、引言
尽管大型汽包锅炉运行已有很多年历史，但在汽包水位基本理论、测量监控技术、水位运行研究等方面，仍然有很多问题没有很好解决，这在火电厂热工测量参数中也是绝无仅有的。目前，大多数锅炉汽包水位采用单室平衡容器压力、温度修正水位的测量方法，我们针对这方面分析引起水位变送器测量误差的原因，以及消除和减小误差的方法。
2、测量原理概述
差压水位计原理是将汽包内水位h产生的压力和由单室平衡容器形成的参比水柱产生的压力（测量参照量）进行比较，得到差压△P1，实现“水位－差压”变换，即将水位h转换为△P1，由差压变送器测量差压△P1，从而得出水位h。如下图示：
原理公式的导出：
h =［－△P1+（ρ－ρ″）gL］／［g（ρ′－ρ″）］
其中ρ为正压室水柱平均密度；ρ′为饱和水密度；ρ″为饱和汽密度；g为重力加速度；L为正压室水柱高度。
3、测量误差分析
3.1泄露产生的测量误差
由公式：h =［－△P1+（ρ－ρ″）gL］／［g（ρ′－ρ″）］可以看出，如果L发生变化，将引起水位h变化。在现场生产过程中，主要表现在排污阀门泄露，引起测量参照量L的变化，从而造成水位测量误差。
3.2取样装置安装时产生高度差引起的测量误差
汽包水位一般设计都是三套，取样口分别布置在汽包两个端面。在实际安装时，正负压侧的取样点高度都是依据汽包中心线确定。在施工中，主要是安装单室平衡容器时产生的高度差，造成各个测量参照量L的不同，从而造成水位测量误差。例如，同一端面的两套水位变送器，正压侧单室平衡容器高度差2mm，引起的水位误差为2mm，但是对于另一端面，由于规程规定汽包水平误差不大于5mm，这样两端比较，最大误差7mm。
3.3正负管路的附加差压引起的测量误差
汽包水位差压式测量系统，都是由正负压管路将差压传输给差压变送器。正负压传输管路较长，两管之间有溫差、正负压管中滞留的空气，引起管路内水的密度不同，便产生了附加差压△P2（见上图所示），从而造成水位测量误差。例如，竖直管路10 m，正压管30 ℃、负压管20 ℃，在压力15.5 Mpa时附加差压340Pa，相当于测量值升高75 mm。
3.4参比水柱压力、温度修正引起的测量误差
在原理公式中，（ρ′－ρ″)是汽包压力p的单值非线性函数，可较准确修正。平均密度ρ取决于正压室平均温度Tc p ，(ρ－ρ″)则是汽包压力p和Tc p的函数，不易准确计算，从而引起测量误差。
4、减少测量误差的对策
由上面分析出差压变送器测量汽包水位时误差产生的原因，根据这些原因制定出一些改进办法。
4.1消除泄露现象、减小测量误差
根据多年现场经验，影响水位变送器测量误差大的主要原因是泄露，针对消除泄露现象总结出以下应该注意的问题：
由于汽包压力比较高，因此在安装前管路、阀门要经过研磨和压力试验。
安装工作结束后，应将接头垫片加好，并紧固牢固，阀门关严。
在汽包上水初期，汽包压力升至3~4MPa时，进行管路冲洗和投表。
在压力上升过程中，要及时检查水位变送器，发现滴漏情况，及时处理。
仪表投入后，尽量避免频繁开关阀门。
4.2提高安装质量，减少取样装置安装时产生高度差，减小测量误差
a 、应用高精度测量仪器仪表。在现场施工时，通常用连通管确定取样口标高，由于连通管本身的测量误差就在2mm左右，因此使用水准仪来确定标高，精度更高。
b、安装过程中，取样装置点焊固定好以后，要复查标高，保证标高一致。
c、焊接时，要采取保护措施防止焊接变形引起的高差。比如使用临时支架固定。
d、焊接结束后，要复查取样装置的标高，并做好施工记录，为设备投运后分析误差原因提供必要的依据。
4.3缩短取样管路，减小管路的附加差压引起的测量误差
首先，在现场施工时，将汽包水位差压变送器布置在汽包小室下方附近区域，取样管路一般为5米左右，最大程度的减少取样管路长度。其次，尽可能增大取样管的坡度，利于取样管中的空气排出。最后，机组启动时尽可能早的投入水位变送器，这样可以相对减少水位测量值的漂移时间。目前尚无有效方法消除或补偿附加差压，我们只能在安装和投运水位变送器时注意以上问题，可以减小附加误差。
4.4参比水柱压力、温度修正引起的测量误差
平均温度Tc p＝(t h /m L)(1- e- m L)＋T c------（1）
式中：t h —饱和水温度；Tc—环境温度；m＝[(αU)/(λS)]0.5 ，α是参比水柱管放热系数，S、D、U是参比水柱管的几何参数，S—截面积，D—直径，U—周长；λ—导热系数；L—参比水柱高度；
由于各个参数的设定与实际会有很大偏差，以及影响修正的不确定因素多，故只能待测量系统投运后，与电接点水位计或云母水位计进行0位比较，根据不同压力、环境温度下的偏差，反复调整设定值，以求偏差小于30 mm。
5、结束语
通过多年的施工经验，详细的分析和介绍了锅炉汽包水位变送器测量误差产生的原因和减小测量误差得方法，并对汽包水位变送器在安装和投运时提出了一些具体的要求，此方案适用于200~ 600MW机组的汽包锅炉。在现场安装过程中，具体情况，具体分析，适当地处理，这样才会减小测量误差，达到准确测量的目的。
关键词水位变送器测量误差安装
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1、引言
尽管大型汽包锅炉运行已有很多年历史，但在汽包水位基本理论、测量监控技术、水位运行研究等方面，仍然有很多问题没有很好解决，这在火电厂热工测量参数中也是绝无仅有的。目前，大多数锅炉汽包水位采用单室平衡容器压力、温度修正水位的测量方法，我们针对这方面分析引起水位变送器测量误差的原因，以及消除和减小误差的方法。
2、测量原理概述
差压水位计原理是将汽包内水位h产生的压力和由单室平衡容器形成的参比水柱产生的压力（测量参照量）进行比较，得到差压△P1，实现“水位－差压”变换，即将水位h转换为△P1，由差压变送器测量差压△P1，从而得出水位h。如下图示：
原理公式的导出：
h =［－△P1+（ρ－ρ″）gL］／［g（ρ′－ρ″）］
其中ρ为正压室水柱平均密度；ρ′为饱和水密度；ρ″为饱和汽密度；g为重力加速度；L为正压室水柱高度。
3、测量误差分析
3.1泄露产生的测量误差
由公式：h =［－△P1+（ρ－ρ″）gL］／［g（ρ′－ρ″）］可以看出，如果L发生变化，将引起水位h变化。在现场生产过程中，主要表现在排污阀门泄露，引起测量参照量L的变化，从而造成水位测量误差。
3.2取样装置安装时产生高度差引起的测量误差
汽包水位一般设计都是三套，取样口分别布置在汽包两个端面。在实际安装时，正负压侧的取样点高度都是依据汽包中心线确定。在施工中，主要是安装单室平衡容器时产生的高度差，造成各个测量参照量L的不同，从而造成水位测量误差。例如，同一端面的两套水位变送器，正压侧单室平衡容器高度差2mm，引起的水位误差为2mm，但是对于另一端面，由于规程规定汽包水平误差不大于5mm，这样两端比较，最大误差7mm。
3.3正负管路的附加差压引起的测量误差
汽包水位差压式测量系统，都是由正负压管路将差压传输给差压变送器。正负压传输管路较长，两管之间有溫差、正负压管中滞留的空气，引起管路内水的密度不同，便产生了附加差压△P2（见上图所示），从而造成水位测量误差。例如，竖直管路10 m，正压管30 ℃、负压管20 ℃，在压力15.5 Mpa时附加差压340Pa，相当于测量值升高75 mm。
3.4参比水柱压力、温度修正引起的测量误差
在原理公式中，（ρ′－ρ″)是汽包压力p的单值非线性函数，可较准确修正。平均密度ρ取决于正压室平均温度Tc p ，(ρ－ρ″)则是汽包压力p和Tc p的函数，不易准确计算，从而引起测量误差。
4、减少测量误差的对策
由上面分析出差压变送器测量汽包水位时误差产生的原因，根据这些原因制定出一些改进办法。
4.1消除泄露现象、减小测量误差
根据多年现场经验，影响水位变送器测量误差大的主要原因是泄露，针对消除泄露现象总结出以下应该注意的问题：
由于汽包压力比较高，因此在安装前管路、阀门要经过研磨和压力试验。
安装工作结束后，应将接头垫片加好，并紧固牢固，阀门关严。
在汽包上水初期，汽包压力升至3~4MPa时，进行管路冲洗和投表。
在压力上升过程中，要及时检查水位变送器，发现滴漏情况，及时处理。
仪表投入后，尽量避免频繁开关阀门。
4.2提高安装质量，减少取样装置安装时产生高度差，减小测量误差
a 、应用高精度测量仪器仪表。在现场施工时，通常用连通管确定取样口标高，由于连通管本身的测量误差就在2mm左右，因此使用水准仪来确定标高，精度更高。
b、安装过程中，取样装置点焊固定好以后，要复查标高，保证标高一致。
c、焊接时，要采取保护措施防止焊接变形引起的高差。比如使用临时支架固定。
d、焊接结束后，要复查取样装置的标高，并做好施工记录，为设备投运后分析误差原因提供必要的依据。
4.3缩短取样管路，减小管路的附加差压引起的测量误差
首先，在现场施工时，将汽包水位差压变送器布置在汽包小室下方附近区域，取样管路一般为5米左右，最大程度的减少取样管路长度。其次，尽可能增大取样管的坡度，利于取样管中的空气排出。最后，机组启动时尽可能早的投入水位变送器，这样可以相对减少水位测量值的漂移时间。目前尚无有效方法消除或补偿附加差压，我们只能在安装和投运水位变送器时注意以上问题，可以减小附加误差。
4.4参比水柱压力、温度修正引起的测量误差
平均温度Tc p＝(t h /m L)(1- e- m L)＋T c------（1）
式中：t h —饱和水温度；Tc—环境温度；m＝[(αU)/(λS)]0.5 ，α是参比水柱管放热系数，S、D、U是参比水柱管的几何参数，S—截面积，D—直径，U—周长；λ—导热系数；L—参比水柱高度；
由于各个参数的设定与实际会有很大偏差，以及影响修正的不确定因素多，故只能待测量系统投运后，与电接点水位计或云母水位计进行0位比较，根据不同压力、环境温度下的偏差，反复调整设定值，以求偏差小于30 mm。
5、结束语
通过多年的施工经验，详细的分析和介绍了锅炉汽包水位变送器测量误差产生的原因和减小测量误差得方法，并对汽包水位变送器在安装和投运时提出了一些具体的要求，此方案适用于200~ 600MW机组的汽包锅炉。在现场安装过程中，具体情况，具体分析，适当地处理，这样才会减小测量误差，达到准确测量的目的。