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摘要：本文主要分析了各种水位计测量原理，尤其是分析了影响差压式水位计测量的因素，通过对200MW机组水位测量改造实践，总结水位计设计、安装的经验。
关键词：汽包水位 测量准确 差压式平衡容器
【分类号】：TG333.7
1 汽包水位测量的意义
锅炉汽包水位的准确测量是水位投入保护和自动的前提条件，这就要求相应的汽包水位测量系统必须准确可靠。
汽包水位过高会直接影响汽水分离的效果，以致饱和蒸汽湿度增大、甚至带水，含盐量增多，致使过热器管壁和汽轮机叶片结垢，导致过热器管壁被烧坏、爆管，以及汽轮机进水事故； 水位过低，则破坏了锅炉汽水自然循环，致使水冷壁烧坏，严重缺水时还会发生爆管，烧干锅等重大事故。
2 汽包水位测量的原理
2.1 双色云母水位计
其工作原理是利用光从空气进入蒸汽或水产生不同的折射，使汽水分界面显示成红、绿两色的分界面。以其直观可靠、显示明晰（汽-红、水-绿），常作为汽包就地水位计应用于大型锅炉，而且借助于工业电视还可以实现远距离监视。
2.2 电接点水位计
电接点水位计是利用汽包内汽、水介质的电阻率相差很大的性质来测量汽包水位， 在360℃以下，纯水的电阻率小于106Ω.CM，蒸汽的电阻率大于108Ω.CM，由于炉水含盐电阻率较纯水低，因此炉水与蒸汽的电阻率相差就更大了。因此利用仪表电压的变化来模拟显示汽包内水位的变化。
2.3差压水位计
通过平衡容器建立正压侧水位，实际水位作为负压侧，利用差压变送器得到差压，而差压与水位存在一定的线性关系 ，只要我们测量出差压就可以换算出水位值。
3汽包水位计的安装、使用的一般要求
3.1 取样管应穿过汽包内壁隔层，管口应尽量避开汽包内水汽工况不稳定区，若不能避开时，应在汽包内取样管口加装稳流装置。
3.2 汽包水位计水侧取样管孔位置应低于锅炉汽包水位停炉保护动作值，一般应有足够的裕量。
3.3 水位计、水位平衡容器或变送器与汽包连接的取样管，一般应至少有1：100的斜度，汽侧取样管应向上向汽包方向倾斜，水侧取样管应向下向汽包方面倾斜。
3.4 平衡容器汽、水一道门必须水平横装。
3.5 平衡容器至汽包的汽侧导管应有使凝结水回流的坡度。
3.6 平衡容器必须垂直安装，倾斜度1度。
3.7 正、负压传压管应远离热体、拌热管、压力、流量传压管。
3.8新安装的机组必须核实汽包水位取样孔的位置、结构及水位计平衡容器安装尺寸，均符合要求。
3.9差压式水位计严禁采用将汽、水取样管引到一个连通容器（平衡容器），再在平衡容器中段引出差压水位计的汽-水侧取样的方法。
3.10 差压水位计（变送器）应采用压力补偿。汽包水位测量应充分考虑平衡容器的温度变化造成的影响，必要时采用补偿措施。
3.11 汽包水位测量系统，应采取正确的保温、伴热及防冻措施，以保证汽包测量系统的正常运行及正确性。但为使得凝结水尽快形成，平衡容器顶部不应保温。
3.12汽包就地水位计的零位应以制造厂提供的数据为准，并进行核对、标定。随着锅炉压力的升高，就地水位计指示值越低于汽包的真实水位。
3.13 汽包锅炉应至少配置两只彼此独立的就地汽包水位计和三只远传汽包水位计。水位计的配置应采用两种以上工作原理共存的配置方式，以保证在任何运行工况下锅炉汽包水位的正确监视。
3.14锅炉汽包水位保护在锅炉启动前和停炉前应进行实际传动校验。用上水方法进行高水位保护试验、用排污门放水的方法进行低水位保护试验，严禁用信号短接方法进行模拟传动替代。
4 测量误差产生的原因分析
4.1电接点水位计测量汽包水位产生误差的原因
电接点水位计测量汽包水位的原理注定了其在测量过程中必定存在一定测量误差。主要是因为接点是间隔安装的，所以显示的不连续性就造成了测量的固定误差，同时接点电极头有5mm的直径它会造成显示的误差。
4.2云母水位计测量汽包水位产生误差的原因
云母水位计所指示的水位与饱和水位之间本身存在差值，其差值大小与云母水位计本身的散热、汽包水位高度、汽包工作压力、环境温度等参数有关，但其数值很难确定。一般在额定工况下，高压锅炉饱和水位比云母水位计指示值高约50mm左右，超高压锅炉饱和水位比云母水位计指示值高约80mm左右。另外云母水位计盲区，窗口布置；自冲洗效果；云母片、玻璃质量、本体及窗口压盖材质优良与否，及多次拆卸变形与否等因素都影响他的测量效果，特别是云母玻璃片的结垢更是一个严重的问题。灯光的效果是造成读数误差的另一主要原因。
4.3差压式水位计测量汽包水位产生误差的原因
4.3.1在测量过程中，汽包压力的变化将引起饱和水、饱和蒸汽的密度变化，从而造成差压输出的误差。也就是我们平时所说的“虚假水位”。
4.3.2当汽包压力突然下降时，由于正压室内的凝结水可能被蒸发而导致锅炉汽包水位指示增大。
4.3.3一般设计计算的平衡容器补偿管是按水位处于零水位情况下计算的，运行时锅炉汽包水位偏离零水位，将会引起测量误差。
4.3.4锅炉汽包水位的补偿是根据汽包锅炉额定工况进行设计的，但在机组行过程中，工况往往不稳定偏离额定工况，将会引起测量误差。
5 汽包锅炉水位测量在实际中的应用
差压式水位计测量水位的关键是水位与差压之间的准确转换，这种转换是通过平衡容器实现的，我们常用的平衡容器有单室平衡容器、双室平衡容器两种。花园发电厂#3炉汽包水位原来采用的是单室平衡容器测量单室平衡容器测量。 由于汽包开孔为710mmH2O，也就是单室容器产生的差压为710 mmH2O，而实际变送器的量程为640 mmH2O，就丢掉70 mmH2O，也就是根本出现不了4mA 实际显示的电流值为5.6 mA -21.6 mA，所以校验好的变送器都在现场进行修正才能使用。
5.1.2零水位点差压值在启炉时发生移动70 mmH2O。
5.1.3汽、水侧取样孔分处两个位置，动态压力、静态压力在运行中不可能以相同的大小、速度、时间作用在汽、水侧两个取样孔处，这两处取样孔处压力变化与水位差压值可能叠加也可能叠减，加大了水位显示误差。
针对汽包水位偏差的原因，我们采用了QCPR全程水位平衡容器，该平衡容器与差压变送器、压力变送器组成水位测量系统。通过对差压信号、压力信号的采集、转换、补偿，通过DCS系统运算，完成对汽包水位的适时监测。
5.2全程水位平衡容器与其它平衡容器相比优点：
5.2.1 水位刻度工作范围，全程容器水位测量无死角。单室容器丢失水位刻度，压力越高丢失越多。
5.2.2 零水位点差压值，全程容器与压力无关，单室容器大幅自由移动，与压力关系大。
5.2.3 全程水位容器可测范围与水位刻度，全程容器高精度对应一致。单室容器可测范围大于水位刻度，无法达到完全一致。
5.2.4汽包几何中心线下零位基准点，与全程容器高精度一致。单室容器无法达到一致。
5.2.5 校验好的差压变送器，装入现场，配全程容器不需调整。配单室容器，必须经常人为调整差变零位，超高压炉也不例外。
5.2.6 正、负压传压管敷设，全程容器做到热力学对称，单室容器无法做到。
5.2.7 现场水位表故障检查，配全程容器差变现场可检查零位。配配单室容器的差压变送器无法检查零位，只好拆回进行校验检查，费工费时。
5.2.8 容器不均匀温度场，全程容器完全消除。单室容器无法消除。
5.2.9 水位示值波动，全程容器有滤波功能。单室容器负压管直接无控制的反映汽包内水位波动值达5倍于全程容器。
5.2.10 压力信号消失故障率，配全程容器影响等于零，配单室容器故障率达100%，（自动失灵，保护误动等）。
5.3具体安装技术要求：
5.3.1平衡容器零位的安装依据：汽包几何中心线下150mm
5.3.2平衡容器汽、水一道门必须横装，而且阀杆水平
5.3.3平衡容器至汽包的汽侧导管应有使凝结水回流的坡度
5.3.4平衡容器必须垂直安装，倾斜度1度
5.3.5平衡容器零点应与汽包几何中心线下200mm处一致
5.3.6平衡容器正、负压引出管水平引出1米后，再向下铺设
5.3.7正、负压传压管应远离热体、拌热管、压力、流量传压管
根据要求取消平衡容器至锅炉的下降管，并且将平衡容器引出管远离热源铺设同时对平衡容器、汽、水侧一次门及前后全部保温。并且将三个平衡容器零位都取自同一基准点，正负压管都以1：100的倾斜度向差压变送器方向倾斜敷设。并#1、#2、#3汽包水位变送器全部由10米变送器间上移到就地，减少了中间管路铺设带来的测量误差。
5.4改进的效果
采用QSPR型全程容器可不采用压力补偿信号，水位自动调节质量和状态不变，保护也不会误动。改后现状比改前相比水位误差有明显效果，提高了测量的精度、保证测量数据可靠性图下表5-4。
实现水位全程监测，消除了不确定和附加误差使差压值与工作压力为已知关系，取消了与下降管的连接， 根除了下降管阀门开度造成的随机误差，水位测量装置体积减小，减少50%的热滞后误差，彻底消除了启动后人为调整差压变送器零位的现象，扩大了水位自动调整的正常工作范围。差压变送器首次出现了零差压时4mA的检查点。零水位差压值在320mmH2O附近，而压力影响很小，提高了水位示值的准确度。而水位差压几乎与压力无关，提高了自动调节的稳定性，在工作压力较大范围变换时，调节器不必要重新设定。各种水位计指示清晰、准确，指示最大偏差不超30mm得以实现的。
6 结论：
通过对汽包水位测量系统存在误差进行分析，利用机组检修机会进行改进，解决了由于汽包水位偏差大水位保护不能投入实际存在的问题，对机组的正常运行起到了关键性的作用，使机组的运行工况更
参考文献：
《热工测量及仪表》中国电力出版社
《热工仪表及自动装置》中国电力出版社
《“QSPR”全程水位平衡容器》使用说明
关键词：汽包水位 测量准确 差压式平衡容器
【分类号】：TG333.7
1 汽包水位测量的意义
锅炉汽包水位的准确测量是水位投入保护和自动的前提条件，这就要求相应的汽包水位测量系统必须准确可靠。
汽包水位过高会直接影响汽水分离的效果，以致饱和蒸汽湿度增大、甚至带水，含盐量增多，致使过热器管壁和汽轮机叶片结垢，导致过热器管壁被烧坏、爆管，以及汽轮机进水事故； 水位过低，则破坏了锅炉汽水自然循环，致使水冷壁烧坏，严重缺水时还会发生爆管，烧干锅等重大事故。
2 汽包水位测量的原理
2.1 双色云母水位计
其工作原理是利用光从空气进入蒸汽或水产生不同的折射，使汽水分界面显示成红、绿两色的分界面。以其直观可靠、显示明晰（汽-红、水-绿），常作为汽包就地水位计应用于大型锅炉，而且借助于工业电视还可以实现远距离监视。
2.2 电接点水位计
电接点水位计是利用汽包内汽、水介质的电阻率相差很大的性质来测量汽包水位， 在360℃以下，纯水的电阻率小于106Ω.CM，蒸汽的电阻率大于108Ω.CM，由于炉水含盐电阻率较纯水低，因此炉水与蒸汽的电阻率相差就更大了。因此利用仪表电压的变化来模拟显示汽包内水位的变化。
2.3差压水位计
通过平衡容器建立正压侧水位，实际水位作为负压侧，利用差压变送器得到差压，而差压与水位存在一定的线性关系 ，只要我们测量出差压就可以换算出水位值。
3汽包水位计的安装、使用的一般要求
3.1 取样管应穿过汽包内壁隔层，管口应尽量避开汽包内水汽工况不稳定区，若不能避开时，应在汽包内取样管口加装稳流装置。
3.2 汽包水位计水侧取样管孔位置应低于锅炉汽包水位停炉保护动作值，一般应有足够的裕量。
3.3 水位计、水位平衡容器或变送器与汽包连接的取样管，一般应至少有1：100的斜度，汽侧取样管应向上向汽包方向倾斜，水侧取样管应向下向汽包方面倾斜。
3.4 平衡容器汽、水一道门必须水平横装。
3.5 平衡容器至汽包的汽侧导管应有使凝结水回流的坡度。
3.6 平衡容器必须垂直安装，倾斜度1度。
3.7 正、负压传压管应远离热体、拌热管、压力、流量传压管。
3.8新安装的机组必须核实汽包水位取样孔的位置、结构及水位计平衡容器安装尺寸，均符合要求。
3.9差压式水位计严禁采用将汽、水取样管引到一个连通容器（平衡容器），再在平衡容器中段引出差压水位计的汽-水侧取样的方法。
3.10 差压水位计（变送器）应采用压力补偿。汽包水位测量应充分考虑平衡容器的温度变化造成的影响，必要时采用补偿措施。
3.11 汽包水位测量系统，应采取正确的保温、伴热及防冻措施，以保证汽包测量系统的正常运行及正确性。但为使得凝结水尽快形成，平衡容器顶部不应保温。
3.12汽包就地水位计的零位应以制造厂提供的数据为准，并进行核对、标定。随着锅炉压力的升高，就地水位计指示值越低于汽包的真实水位。
3.13 汽包锅炉应至少配置两只彼此独立的就地汽包水位计和三只远传汽包水位计。水位计的配置应采用两种以上工作原理共存的配置方式，以保证在任何运行工况下锅炉汽包水位的正确监视。
3.14锅炉汽包水位保护在锅炉启动前和停炉前应进行实际传动校验。用上水方法进行高水位保护试验、用排污门放水的方法进行低水位保护试验，严禁用信号短接方法进行模拟传动替代。
4 测量误差产生的原因分析
4.1电接点水位计测量汽包水位产生误差的原因
电接点水位计测量汽包水位的原理注定了其在测量过程中必定存在一定测量误差。主要是因为接点是间隔安装的，所以显示的不连续性就造成了测量的固定误差，同时接点电极头有5mm的直径它会造成显示的误差。
4.2云母水位计测量汽包水位产生误差的原因
云母水位计所指示的水位与饱和水位之间本身存在差值，其差值大小与云母水位计本身的散热、汽包水位高度、汽包工作压力、环境温度等参数有关，但其数值很难确定。一般在额定工况下，高压锅炉饱和水位比云母水位计指示值高约50mm左右，超高压锅炉饱和水位比云母水位计指示值高约80mm左右。另外云母水位计盲区，窗口布置；自冲洗效果；云母片、玻璃质量、本体及窗口压盖材质优良与否，及多次拆卸变形与否等因素都影响他的测量效果，特别是云母玻璃片的结垢更是一个严重的问题。灯光的效果是造成读数误差的另一主要原因。
4.3差压式水位计测量汽包水位产生误差的原因
4.3.1在测量过程中，汽包压力的变化将引起饱和水、饱和蒸汽的密度变化，从而造成差压输出的误差。也就是我们平时所说的“虚假水位”。
4.3.2当汽包压力突然下降时，由于正压室内的凝结水可能被蒸发而导致锅炉汽包水位指示增大。
4.3.3一般设计计算的平衡容器补偿管是按水位处于零水位情况下计算的，运行时锅炉汽包水位偏离零水位，将会引起测量误差。
4.3.4锅炉汽包水位的补偿是根据汽包锅炉额定工况进行设计的，但在机组行过程中，工况往往不稳定偏离额定工况，将会引起测量误差。
5 汽包锅炉水位测量在实际中的应用
差压式水位计测量水位的关键是水位与差压之间的准确转换，这种转换是通过平衡容器实现的，我们常用的平衡容器有单室平衡容器、双室平衡容器两种。花园发电厂#3炉汽包水位原来采用的是单室平衡容器测量单室平衡容器测量。 由于汽包开孔为710mmH2O，也就是单室容器产生的差压为710 mmH2O，而实际变送器的量程为640 mmH2O，就丢掉70 mmH2O，也就是根本出现不了4mA 实际显示的电流值为5.6 mA -21.6 mA，所以校验好的变送器都在现场进行修正才能使用。
5.1.2零水位点差压值在启炉时发生移动70 mmH2O。
5.1.3汽、水侧取样孔分处两个位置，动态压力、静态压力在运行中不可能以相同的大小、速度、时间作用在汽、水侧两个取样孔处，这两处取样孔处压力变化与水位差压值可能叠加也可能叠减，加大了水位显示误差。
针对汽包水位偏差的原因，我们采用了QCPR全程水位平衡容器，该平衡容器与差压变送器、压力变送器组成水位测量系统。通过对差压信号、压力信号的采集、转换、补偿，通过DCS系统运算，完成对汽包水位的适时监测。
5.2全程水位平衡容器与其它平衡容器相比优点：
5.2.1 水位刻度工作范围，全程容器水位测量无死角。单室容器丢失水位刻度，压力越高丢失越多。
5.2.2 零水位点差压值，全程容器与压力无关，单室容器大幅自由移动，与压力关系大。
5.2.3 全程水位容器可测范围与水位刻度，全程容器高精度对应一致。单室容器可测范围大于水位刻度，无法达到完全一致。
5.2.4汽包几何中心线下零位基准点，与全程容器高精度一致。单室容器无法达到一致。
5.2.5 校验好的差压变送器，装入现场，配全程容器不需调整。配单室容器，必须经常人为调整差变零位，超高压炉也不例外。
5.2.6 正、负压传压管敷设，全程容器做到热力学对称，单室容器无法做到。
5.2.7 现场水位表故障检查，配全程容器差变现场可检查零位。配配单室容器的差压变送器无法检查零位，只好拆回进行校验检查，费工费时。
5.2.8 容器不均匀温度场，全程容器完全消除。单室容器无法消除。
5.2.9 水位示值波动，全程容器有滤波功能。单室容器负压管直接无控制的反映汽包内水位波动值达5倍于全程容器。
5.2.10 压力信号消失故障率，配全程容器影响等于零，配单室容器故障率达100%，（自动失灵，保护误动等）。
5.3具体安装技术要求：
5.3.1平衡容器零位的安装依据：汽包几何中心线下150mm
5.3.2平衡容器汽、水一道门必须横装，而且阀杆水平
5.3.3平衡容器至汽包的汽侧导管应有使凝结水回流的坡度
5.3.4平衡容器必须垂直安装，倾斜度1度
5.3.5平衡容器零点应与汽包几何中心线下200mm处一致
5.3.6平衡容器正、负压引出管水平引出1米后，再向下铺设
5.3.7正、负压传压管应远离热体、拌热管、压力、流量传压管
根据要求取消平衡容器至锅炉的下降管，并且将平衡容器引出管远离热源铺设同时对平衡容器、汽、水侧一次门及前后全部保温。并且将三个平衡容器零位都取自同一基准点，正负压管都以1：100的倾斜度向差压变送器方向倾斜敷设。并#1、#2、#3汽包水位变送器全部由10米变送器间上移到就地，减少了中间管路铺设带来的测量误差。
5.4改进的效果
采用QSPR型全程容器可不采用压力补偿信号，水位自动调节质量和状态不变，保护也不会误动。改后现状比改前相比水位误差有明显效果，提高了测量的精度、保证测量数据可靠性图下表5-4。
实现水位全程监测，消除了不确定和附加误差使差压值与工作压力为已知关系，取消了与下降管的连接， 根除了下降管阀门开度造成的随机误差，水位测量装置体积减小，减少50%的热滞后误差，彻底消除了启动后人为调整差压变送器零位的现象，扩大了水位自动调整的正常工作范围。差压变送器首次出现了零差压时4mA的检查点。零水位差压值在320mmH2O附近，而压力影响很小，提高了水位示值的准确度。而水位差压几乎与压力无关，提高了自动调节的稳定性，在工作压力较大范围变换时，调节器不必要重新设定。各种水位计指示清晰、准确，指示最大偏差不超30mm得以实现的。
6 结论：
通过对汽包水位测量系统存在误差进行分析，利用机组检修机会进行改进，解决了由于汽包水位偏差大水位保护不能投入实际存在的问题，对机组的正常运行起到了关键性的作用，使机组的运行工况更
参考文献：
《热工测量及仪表》中国电力出版社
《热工仪表及自动装置》中国电力出版社
《“QSPR”全程水位平衡容器》使用说明