汽包水位是電廠的主要監(jiān)控參數(shù)之一，正確測量汽包水位是鍋爐安全運(yùn)行的保證。傳統(tǒng)的測量方式有：就地雙色水位計(jì)、電接點(diǎn)水位計(jì)、差壓式水位計(jì)(單室或雙室平衡容器補(bǔ)償式)。就地水位計(jì)、電接點(diǎn)水位計(jì)的測量誤差受鍋爐壓力、散熱情況、安裝形式、實(shí)際水位的影響，很難準(zhǔn)確計(jì)算。因此高參數(shù)、大容量機(jī)組多以各種補(bǔ)償差壓水位計(jì)作為汽包水位測量的主要儀表，但這種水位計(jì)測量誤差也同樣受到諸多因素的影響。本文通過分析汽包水位計(jì)的測量方式和水位測量誤差的原因，并對特定工況下汽包水位的測量進(jìn)行定量計(jì)算分析，提出減少水位測量誤差的方法和措施。
1 就地水位計(jì)：
就地水位計(jì)是安裝在鍋爐本位上的直讀式儀表，是鍋爐廠必配的基本設(shè)備，大容量機(jī)組均采用工業(yè)電視遠(yuǎn)傳到集控室監(jiān)視，一般都配有兩套，分別安裝在汽包的兩端。
就地水位計(jì)有玻璃、云母和牛眼之分，工作原理都是連通管原理，連通管原理是：在液體密度相同的條件下，連通管中各個(gè)支管的液位均處于同一高度。就地水位計(jì)如圖1所示。
式中：
h——汽包正常水位距水側(cè)取樣的距離，mm
△h——水位計(jì)中的水位與汽包中水位的差值，mm
Ps——飽和蒸汽密度，kg/m3
Pw——飽和水密度，kg/m3
Pa——水位計(jì)中水的平均密度，kg/m3
Ps'——水位計(jì)中蒸汽的密度，kg/m3
對就地水位計(jì)來說，汽包內(nèi)的水溫是對應(yīng)壓力下的飽和溫度，飽和蒸汽通過汽側(cè)取樣孔進(jìn)入水位計(jì)，水位計(jì)的環(huán)境溫度遠(yuǎn)低于蒸汽溫度，使蒸汽不斷凝結(jié)成水，并迫使水位計(jì)中多余的水通過水側(cè)取樣管流回汽包。
從水和蒸汽的特性表可看出：在常溫常壓下，汽包和水位計(jì)中的水密度是相等的，從式(1)可見，水位計(jì)中的水位與汽包內(nèi)的水位也是相同的，且與h值無關(guān)；隨著汽壓的升高，汽包中的水密度變小，蒸汽密度變大；而就地水位計(jì)因散熱的影響，水位計(jì)中的水密度也變小，但變化幅度不如汽包內(nèi)水的大；蒸汽密度雖也有增大，但變化幅度沒汽包內(nèi)的大，即Ps是不應(yīng)等于Ps'的，但其影響只要保溫處理的好，可忽略不計(jì)，下面的計(jì)算均是按Ps=Ps，來進(jìn)行的；致使水位計(jì)中水位和汽包內(nèi)水位的差值也隨之增大，這一差值始終是就地水位計(jì)中水位低于汽包水位的主要因素；并且當(dāng)h值改變時(shí)，水位差值也會(huì)改變。
為了給電廠提供參考，有的鍋爐廠給出了就地水位計(jì)和汽包正常水位差值的參考數(shù)據(jù)見表1。
從表1所列數(shù)據(jù)，對于亞臨界鍋爐來說，在額定汽壓下，就地水位計(jì)的水位比汽包內(nèi)的水位要低100～150mm。下面以我廠(東方鍋爐廠)在汽包額定壓力18.2MPa下時(shí)汽包水位偏離正常水位的情況進(jìn)行分析，根據(jù)式(1)，取汽包水位為零時(shí)h=400mm，計(jì)算水位變化±1OOmm時(shí)水位計(jì)顯示情況。Pw、Ps為定值，假設(shè)Pa也為定值，取平均溫度為300℃時(shí)的值。h'=h—△h，為就地水位計(jì)中的水柱高度，計(jì)算結(jié)果如表2所示。
從表中計(jì)算結(jié)果來看，汽包水位變化±100mm時(shí)，就地水位計(jì)的顯示值只變化±68mm，還是假定水位計(jì)中水的溫度不變，即Pa是定值的情況下計(jì)算的。實(shí)際上，當(dāng)汽包內(nèi)水位變化時(shí)，水位計(jì)中水的平均溫度和密度均會(huì)隨著變化的，汽包水位升高時(shí)，由于水的散熱面增加，平均溫度會(huì)下降，密度增大，水位計(jì)的指示也比表中計(jì)算的要低；而當(dāng)汽包水位降低時(shí)，水的散熱面減小，其平均溫度升高，密度減小，水位計(jì)的指示應(yīng)比表中計(jì)算的要高。當(dāng)汽包水位變化±100mm時(shí)，就地水位計(jì)的變化還達(dá)不到±68mm，只是±50mm左右，并且就地水位計(jì)的誤差并非是恒定值，在不同條件下有所變化，同一鍋爐，在不同工況下，在不同的季節(jié)里，誤差的變化還相當(dāng)顯著。所以依靠就地水位計(jì)來監(jiān)視汽包水位是不安全、不準(zhǔn)確的。必須改變運(yùn)行中認(rèn)為就地水位計(jì)的指示是準(zhǔn)確的，并要求其它水位計(jì)的指示要與其一致。就地水位計(jì)可作為額定壓力下核對其它水位計(jì)正常水位值(零位)的參考。
