高等職業(yè)教育數(shù)字化學(xué)習(xí)中心電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫連鑄自動(dòng)化崗位培訓(xùn)電接點(diǎn)水位計(jì)主講：張志杰電接點(diǎn)水位計(jì)它是靜壓式液位測量儀表，在汽包水位、高加水位、除氧器水位測量中都能得到應(yīng)用。一、工作原理利用平衡容器將水位轉(zhuǎn)換成差壓信號，通過測量差壓來得到水位。水位—差壓轉(zhuǎn)換裝置稱為平衡容器，其結(jié)構(gòu)形式如圖所示，(a)為簡單平衡容器，(b)為雙室平衡容器，(c)為結(jié)構(gòu)補(bǔ)償式雙室平衡容器。第五節(jié)差壓水位計(jì)電接點(diǎn)水位計(jì)1、簡單平衡容器對圖(a)中所示簡單平衡容器，輸出的差壓為，按照流體靜力學(xué)原理，有思考：這種差壓式水位計(jì)在測量水位時(shí)有哪些因素使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差？由上式容易看出：

只有在水側(cè)水柱溫度保持不變及汽包壓力保持不變時(shí)，輸出的差壓和水位為單值對應(yīng)關(guān)系。

實(shí)際測量過程中：

（1）水側(cè)水柱溫度隨環(huán)境溫度而變；

（2）汽包內(nèi)壓力也經(jīng)常變化。

因此固定水柱溫度和汽包壓力的影響都是不可忽視的。

注意：水位計(jì)是按汽包工作在額定工作壓力下進(jìn)行的，實(shí)際工作壓力偏離額定工作壓力會(huì)使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。電接點(diǎn)水位計(jì)電接點(diǎn)水位計(jì)電接點(diǎn)水位計(jì)以L=600mm為例，計(jì)算表明：(1)壓力愈低，差壓信號的相對誤差愈大。以工作壓力P=17MPa為基準(zhǔn)，并假定ρa(bǔ)為40℃時(shí)的密度值，汽包水位在H=300mm處，則當(dāng)工作壓力P=11MPa時(shí)，誤差為-4.1％；當(dāng)P=5MPa時(shí)，誤差為-9.17％；當(dāng)P=3MPa時(shí)，誤差達(dá)到-12.4％。電接點(diǎn)水位計(jì)(2)根據(jù)某電廠具體情況下的計(jì)算，參比水柱平均溫度對水位測量的影響如下表所示從上表可知，如果參比水柱的設(shè)定溫度值為40℃，當(dāng)其達(dá)到80℃時(shí)，其水位測量附加正誤差33.2mm；當(dāng)參比水柱溫度達(dá)到130℃時(shí)，其水位測量附加正誤差高達(dá)108mm。電接點(diǎn)水位計(jì)2.雙室平衡容器

在圖(b)所示的雙室平衡容器中，給固定水柱增裝了蒸汽保溫室，使得固定水柱的溫度達(dá)到了汽包內(nèi)的汽水溫度，因而消除了固定水柱非飽和狀態(tài)時(shí)溫度的影響。其輸出差壓為思考：這種水位計(jì)的輸出在水位不變時(shí)還隨汽包壓力的變化而改變嗎？電接點(diǎn)水位計(jì)由上式看出：輸出的信號差壓與成負(fù)線性關(guān)系(壓力不變時(shí))。汽包壓力變化時(shí)，輸出仍受壓力的影響(水位不變時(shí))不同水位時(shí)壓力影響所產(chǎn)生的誤差是不同的，在水位不變的情況下，汽包壓力的變化所產(chǎn)生的輸出誤差為電接點(diǎn)水位計(jì)例二:設(shè)L=600mm,H0=300mm,求P1=10MPa和△H=0時(shí)的輸出差壓△P10=？若壓力降為P2=5MPa,再求△H=0時(shí)的輸出差壓△P5=？已知:P1=10MPa時(shí),ρw10=688.4kg/m3,ρs10=55.6kg/m3;P2=5MPa時(shí),ρw5=777.7kg/m3,ρs5=25.4kg/m3;電接點(diǎn)水位計(jì)由若以△P10為分度值,則誤差為由△P5計(jì)算此時(shí)顯示的水位為:思考：如何減小或消除汽包壓力變化的影響？有兩種途徑（1）改進(jìn)平衡容器的結(jié)構(gòu)；（2）對水位信號引入汽包壓力的校正。二、減小或消除汽包壓力變化的影響的方法1、采用結(jié)構(gòu)補(bǔ)償式雙室平衡容器分析:若想消除汽包壓力變化對測量結(jié)果的影響,則希望電接點(diǎn)水位計(jì)圖(c)中所示的結(jié)構(gòu)補(bǔ)償式雙室平衡容器是一種從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行汽包壓力補(bǔ)償?shù)乃弧顗恨D(zhuǎn)換裝置。固定水柱的管段稱為補(bǔ)償管段，它的長度是經(jīng)過精心設(shè)計(jì)而確定的。按照流體靜力學(xué)原理，補(bǔ)償式雙室平衡容器的輸出為電接點(diǎn)水位計(jì)在不變的情況下，汽包壓力的變化所產(chǎn)生的輸出誤差為

從輸出表達(dá)式的形式上看，結(jié)構(gòu)補(bǔ)償式平衡容器并沒有消除汽包壓力對輸出的影響。的長度是經(jīng)過設(shè)計(jì)確定的，只要適當(dāng)選擇的長度就可以在一定水位上使得壓力的影響減小到最低程度。

的長度是經(jīng)過設(shè)計(jì)確定的，方法如下：

當(dāng)時(shí)：

電接點(diǎn)水位計(jì)令時(shí)使壓力的影響所產(chǎn)生的輸出的誤差為零，則有按上式計(jì)算的的長度就是在條件下(正常水位)完全消除工作壓力影響時(shí)補(bǔ)償管的尺寸。式中，是汽包工作壓力與額定工作壓力時(shí)的飽和水、汽的密度差，。電接點(diǎn)水位計(jì)由前述知，的計(jì)算還取決于值。值的不同將影響差壓信號的大小。當(dāng)與平衡容器配套的差壓計(jì)量程上限一定或要求平衡容器輸出上限一定時(shí)，則要根據(jù)差壓計(jì)的量程上限來確定值。在和工作壓力為補(bǔ)償范圍下限壓力時(shí)，平衡容器輸出最大，故有電接點(diǎn)水位計(jì)解上述方程組，得這種水位計(jì)的補(bǔ)償效果如何？電接點(diǎn)水位計(jì)2、采用雙差壓平衡容器可進(jìn)一步改善結(jié)構(gòu)補(bǔ)償式平衡容器的特性。圖中的平衡容器輸出的差壓為信號差壓，為補(bǔ)償差壓。兩差壓信號經(jīng)過處理計(jì)算后得到的信號Y只與平衡容器的結(jié)構(gòu)尺寸和水位有關(guān)，而與汽包工作壓力無關(guān)，完全消除了工作壓力的影響。電接點(diǎn)水位計(jì)采用雙差壓平衡容器的差壓式水位測量系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是水位測量不再受汽包壓力及環(huán)境溫度等諸多因素影響。但是它有下列缺點(diǎn)：（1）平衡容器結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

（2）雖然不需要裝設(shè)校正用壓力變送器，但卻要裝設(shè)校正用差壓變送器。差壓變送器及其管路系統(tǒng)相對較復(fù)雜，測量可靠性差，容易產(chǎn)生附加誤差。因此，這種系統(tǒng)目前很少采用。電接點(diǎn)水位計(jì)汽包水位平衡容器3、采用汽包水位的壓力校正方法

（1）校正原理

差壓水位的壓力校正是指對簡單平衡容器或雙室平衡容器輸出的差壓信號，通過引入汽包壓力信號進(jìn)行一定的校正計(jì)算，從而消除壓力對測量影響的一種補(bǔ)償方法。

例如：對于雙室平衡容器，輸出

對于式中()因子可采用如下近似公式：電接點(diǎn)水位計(jì)為了保證在將汽包壓力與密度差關(guān)系近性化時(shí)有足夠精確度，一般按分段進(jìn)行線性化逼真，也就是說，汽包壓力在不同變化內(nèi)時(shí)，這些常數(shù)取值也不同。電接點(diǎn)水位計(jì)（2）校正計(jì)算的實(shí)施方法校正計(jì)算式可以采用模擬儀表計(jì)算實(shí)現(xiàn)，也可以采用智能化壓力校正計(jì)算系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)具有壓力校正計(jì)算的差壓水位測量系統(tǒng)框圖如圖。電接點(diǎn)水位計(jì)三、差壓水位系統(tǒng)與零點(diǎn)遷移在火力發(fā)電廠，差壓水位系統(tǒng)一般有三種組成形式：就地顯示、信號遠(yuǎn)傳顯示記錄、信號遠(yuǎn)傳輸出。差壓水位測量系統(tǒng)如圖所示。電接點(diǎn)水位計(jì)對于平衡容器式水位—差壓轉(zhuǎn)換，其輸出的差壓與水位呈負(fù)線性關(guān)系。為使顯示或輸出的電氣信號適合人們的正常習(xí)慣(水位升高、顯示的數(shù)值增大),則需要進(jìn)行零點(diǎn)遷移。電接點(diǎn)水位計(jì)第六節(jié)鍋爐汽包水位測量系統(tǒng)誤差的評定

目前，鍋爐汽包水位測量主要采用基于聯(lián)通器式和差壓式原理的兩種方法。令人遺憾的是至今沒有一種可以準(zhǔn)確判別汽包發(fā)生“假水位”時(shí)的真實(shí)水位位置的水位計(jì)，更沒有一種可以作為標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)鍋爐汽包水位計(jì)，大多只能采用下列兩種方法來檢查汽包正常水位附近汽包水位計(jì)的準(zhǔn)確性：電接點(diǎn)水位計(jì)（1）在鍋爐汽包正常水位上下焊接排汽(水)管的方法。校驗(yàn)時(shí)，運(yùn)行人員將汽包水位保持在正常水位附近[通過化驗(yàn)汽包正常水位上下排汽(水)的導(dǎo)電度來確認(rèn)]，此時(shí)即可觀察到汽包水位表在汽包正常水位點(diǎn)處的誤差了。這種方法可以在線核對，但操作特別復(fù)雜，也不是所有鍋爐上都焊接有這種排汽(水)管。電接點(diǎn)水位計(jì)（2）停爐后進(jìn)入汽包內(nèi)部觀察長期運(yùn)行的汽水分界面水垢線，核對與汽包水位表的正