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一、差压式液位计的工作原理

差压式液位计工作原理：将一个空间用敏感元件(多用膜盒)分割成两个腔室，分别向两个腔室引入压力时，传感器在两方压力共同作用下产生位移(或位移的趋势)，这个位移量和两个腔室压力差(差压)成正比，将这种位移转换成可以反映差压大小的标准信号(4-20mADC信号)输出，毛细管、导压管、填充液的作用是将所接收到的压力传递给变送器内部进行运算。

差压变送器所测量的结果是压强差，桶槽一般是圆柱形，圆柱形截面积S是不变的。在温度变化时，介质体积膨胀或缩小，实际液位也会升高或降低，但变送器所检测到的压力始终是保持不变的。如果需要显示实际液位，也可以在DCS系统引入介质温压补偿予以解决。

1、检测元件在容器中几乎不占空间，而只需在容器壁上开两个引压孔。

2、检测部分无可动部分，安装方法，工作较为可靠。

3、测量的是单位面积上液柱高度的重量，故被测介质重度变化会直接影响测量结果。当测量目的是确定容器内物料重量储量时不必另加修正。

4、采用法兰式取压可以解决高粘度，易结晶、有悬浮物介质的液位测量。对蒸发、沸腾液位也能进行测量，但有时误差较大。

5、仪表显示部分通常可采甩单元组台仪表中的通用单元，无需单独设计。

差压变送器有普通差压变送器和微差压变送器，根据外形结构可分为单法兰式差压液位计、双法兰式差压液位计、平衡容器式差压液位计。

1、单法兰式差压液位计：单法兰液位变送器可对各种常压容器进行液位、密度的测量，有平法兰和插入式法兰两种，它可以直接安装在管道或容器的法兰上。由于隔离膜片直接与液体介质相接触，无须将正压侧用导压管引出，因此可以测量高温、高粘度、易结晶、易沉淀和强腐蚀等介质的液位、压力和密度。

2、双法兰式差压液位计：双法兰差压液位计是测量变送器高低压侧之差的仪表，输出标准信号给DCS或PLC等系统。它与一般的压力变送器不同的是它有2个压力接口，差压变送器一般分为正压端和负压端，通常情况下，差压变送器正压端的压力应大于负压端才能测量。双法兰式液位变送器是使用毛细管法兰变送器进行测量，它相当于将变送器测量元件中的隔离膜片延长到设备开口处，可以有效的消除粘稠、腐蚀或存在严重相变的介质对测量带来的影响。

3、平衡容器式差压液位计：平衡容器式差压液位计主要是由平衡容器(又称为水位差压转换置)、压力信号导管和差压变送器三部分组成。平衡容器是作为测量汽水管路中的压力用的.采用平衡容器为了防止压力突变时导致引压管内的液柱随之波动，减小其测量水位时的误差。平衡容器分为单室平衡容器和双室平衡容器。单室平衡容器本身没有自我补偿能力。双室平衡容器是一种结构巧妙，具有一定自我补偿能力的水位测量装置。在基准杯的上方有一个圆环形漏斗结构将整个双室平衡容器分隔成上下两个部分，为了区别于单室平衡容器，故称为双室平衡容器。

二、汽包采用差压式液位计来测量液位时，配有双室平衡容器的作用是..._百度...

在采用差压式液位计测量汽包液位时，双室平衡容器的主要作用是平衡两根引压管的工况。这确保了测量管道在相同的条件下运行，避免了介质因温度、压力或密度变化而引起的误差。

具体来说，平衡容器的设计使得其接引接口以上的测量管道工况保持一致。这与未使用平衡容器的情况不同，在后者中，正压侧的工况有一部分位于设备内部，而同高度的负压管则位于设备外部。这种设计差异可能导致测量结果受到影响。

通过平衡容器，可以有效消除这些潜在的误差来源，确保测量的准确性。例如，介质温度升高时，其密度会减小，压力也会变化，这都会影响到液位测量的精度。而平衡容器能够有效抵消这些因素带来的影响，从而提供更可靠的液位测量数据。

此外，平衡容器还能适应不同的工况条件，如不同的介质、压力等级等，确保在各种复杂环境下的测量精度。这对于确保汽包系统的稳定运行至关重要。

差压液位计测量汽包液位误差的原因及安装要求

0引言

火电项目中，锅炉汽包液位是全厂非常重要的控制参数，液位过高会导致蒸汽带水进入过热器，并在过热管内结垢影响传热效率;液位过低又将破坏部分水冷壁的水循环引起水冷壁局部过热而爆管。设计上，通常采用差压式液位计和导波雷达液位计相结合来采集汽包液位远传信号。在开车调试及正常生产过程中，经常发现差压液位变送器数据不准确，检查取压管也没发现堵塞的现象。对于导致差压液位计不准的原因，该文从测量原理和安装方式上分析和探讨差压变送器误读数的原因，给出合理化的安装建议。

1液位计误差的根本原因

由于水物理性质的复杂性，锅炉汽包里水的密度是随着温度和汽包顶部蒸汽压力的变化而不断变化的。

图1汽包水位单室平衡容器测量系统原理图

以图1为例，假设差压变送器的安装位置是在下管嘴附近，那么上管嘴引出来的这根引压管，其竖直向下的竖管L里，水的温度应该只是环境温度。

则竖直引压管里水的密度，应该会比汽包里水的密度更大。如果正常工况下锅炉里水的密度是800kg·m－3，并且假设差压变送器设置2m高度时液位为100%输出，则2m高度800kg·m－3的锅炉水产生的差压为P=800×2×9.8，但由于竖直引压管暴露在环境中，因此水温接近环境温度，则水的密

度为1000kg·m－3，那么，当实际水位达到0.8×2=1.6m时，差压变送器已经输出20mA。所以从分析得出，引压管内介质温度、压力的变化是导致测得液位总是偏高的原因。

2安装要求

差压式液位计的工作原理是在汽包水位取样管上安装平衡容器，利用液体静力学原理使水位转换成差压，用引压管将差压信号送至差压计，由差压计显示汽包液位。现在常见的平衡容器有单室平衡容器、双室平衡容器和带蒸汽罩补偿式平衡容器。中华人民共和国化工行业标准HG/T21581—2010中推荐使用单室平衡容器和双室平衡容器两种安装方式。

2.1单室平衡容器原理

单室平衡容器结构简单，如图1所示，平衡容器水平管接汽包汽侧取样孔，底部垂直管接差压液位计正压端;由汽包水侧取样孔引出的水平取样管一端接差压变送器负压端，一端与汽包水侧连通。运行中蒸汽不断进入平衡容器并被冷却，容器内液位高度保持恒定，多余凝结水经连通管回到汽包。

2.2双室平衡容器原理

双室平衡容器原理如图2所示。

图2双室平衡容器原理

蒸汽在双室平衡容器里冷凝，释放出潜热，使得双室平衡容器里的温度始终跟锅炉汽包相差无几，这样不但使得基准杯始终满盈，也使得基准杯下面这根竖直向下的引压管管内水的温度和密度，和锅炉内水的温度密度非常接近。双室平衡容器底部有一根不保温的管子接到锅炉底部的下降管，平衡容器内的冷凝水由此不断回流到锅炉内。

2.3电站锅炉汽包水位安装要求

国家电力公司在2001年的第795号文发布的《电站锅炉汽包水位测量系统配置、安装和使用若干规定》中对差压式水位测量装置的安装有如下规定:

1)差压式水位测量装置的平衡容器应为单室平衡容器，即直径约100mm的球体或球头圆柱体(容积为300～800ml)，容器前汽水侧取样管可有连通管。

2)安装汽水侧取样管时，应保证管道的倾斜度不小于100:1，对于汽侧取样管应使取样孔侧低，对于水侧取样管应使取样孔侧高(见图1)。

3)汽水侧取样管、取样阀门和连通管均应良好保温。平衡容器及容器下部形成参比水柱的管道不得保温。引到差压变送器的两根管道应平行敷设共同保温，并根据需要采取防冻措施。

国家电力公司在组织专家对国内电站锅炉汽包水位测量和水位保护运行调研后，明确汽包液位安装使用单室平衡容器，分析原因主要是由于双室平衡容器是保温的，容器内又不断的有蒸汽冷凝释放出潜热，这就导致基准杯和基准杯下面的那根竖直的取压管里面的水温度较高，非常接近即将汽化的温度。当锅炉的蒸汽负荷加大时，蒸汽被抽走，锅炉内的压力下降，基准杯和竖直取压管内的水，有可能沸腾，变成蒸汽，这就给取压测量带来明显的误差。

3液位测量的密度补偿

通过上述对汽包液位产生误差的原因分析及国家电力公司具体的安装要求，解决传统汽包液位测量偏差应主要通过对汽包液位进行密度补偿来达到。目前成熟的DCS系统组态过程中，利用折线表，在不同的饱和水密度和饱和蒸汽密度对应不同压力条件下，对压力进行自动补偿。

Δp=p+-p－=(H-L+L1)ρwg+(L-H)ρsg-L1ρ0g(1)

式中:H为汽包液位，L为平衡容器的测量量程，L1为平衡容器负压管接口至水侧取压管的距离，ρ0为变送器引压管内的冷凝水密度，ρw为汽包内饱和水密度，ρs为汽包内饱和蒸汽的密度，g为常数。

可以看出，平衡容器内转换的压差不仅与H有关，还与ρ0，ρw和ρs有关。汽包内压力的变化，会引起饱和水和饱和蒸汽密度的变化从而产生测量误差。

根据《饱和水和饱和蒸汽的热力学基本参数表》，DCS组态中利用多段折线函数模块，拟合不同压力下饱和水和饱和蒸汽的密度变化曲线，代入式(1)

中，就能很好地实现平衡容器转换的差压Δp与水位H的单位函数关系，从而准确地测量汽包液位。

4结语

明确了在今后的电站锅炉建设中差压式液位计的平衡容器应选择单室平衡容器，将汽包内不同压力下的饱和水密度和饱和蒸汽密度引入DCS系统内，对差压式液位计进行密度补偿，就能精确得出实际的汽包液位，以避免发生严重的汽包缺水、满水事故。

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