差压式液位计用的平衡容器结构及工作原理

2018/3/31 16:58:43 人评论 次浏览 分类:液位测量  文章地址:http://yunrun.com.cn/tech/962.html

差压式液位计都会用到平衡容器,但有的使用者对其不太了解,尤其是搞不清楚双室平衡容器的内部结构,而影响了使用。昌晖仪表制造有限公司与您分享平衡容器相关知识。差压式液位计是基于液体静压平衡原理工作的,平衡容器实际上是一个“液位--差压”转换器。其作用是造成个恒定的液体静压力,使之与被测液位形成的液体静压力相比较,输出二者之差。平衡容器实际上就是个冷凝器,按结构分有单室平衡容器(单层)和双室平衡容器(双层)之分。大型锅炉用的平衡容器结构要复杂些,在此仅介绍工业锅炉常用的FP型平衡容器。 
单室平衡容器  
 
单室平衡容器的结构较简单,如图所示。测量低压容器的液位时,当容器内外温差大,或气相容易凝结成液体时,如除氧水箱的水位,大多采用单室平衡容器进行测量。测量前应根据所测介质的性质,把平衡容器的堵头拆开,灌入冷水或其他液体。对一些化工生产的有毒有害场合平衡容器内装的是隔离液。
双室平衡容器   
 
双室平衡容器的结构如图所示。测量锅炉汽包水位采用双室平衡容器,平衡容器由内外两层容室构成。平衡器的外层容室与锅炉汽包的蒸汽相连且充满了冷凝水;内层容室经平衡器下侧导压管与锅炉汽包的水相连,使用的是连通器原理,所以内层容室水位高度跟随汽包水位而变化。这样结构的双层容器保证了外层容室和内层容室的水温基本相等,因而可以减少由于温度不同所产生的测量误差。
 
用双室平衡容器测量锅炉水位,双室平衡器的外层容室与锅炉汽包的蒸汽相连,外层容室内充满了冷凝水;当外层容室的水面低于平衡器上端导压管时,靠汽包蒸汽的冷凝水补充,当水面高于平衡器上端导压管时,水经导压管流入锅炉汽包,使外层容室水位高度始终保持不变。内层容室经平衡器下侧导压管与锅炉汽包的水相连,其水位高度随汽包的水位变化而变化。如果蒸汽的压力、温度参数恒定时,差压变送器的输出信号仅与锅炉汽包的水位有关。  
对于低压锅炉,由于内层容器内水的密度近似等于饱和温度下水的密度,所以双室平衡容器内层容器中的水柱高度也就等于汽包中的实际水位高度。由于平衡器外层容室与差压变送器的低压侧连接,内层容室与差压变送器高压侧连接。此时H、L之间产生的差压为△P=Lρl-[ρ2H+(L-H)×ρQ];由于ρ1=ρ2,故△P=Lρ1-Hρ1-(L-H)ρQ=(L-H)(ρl-ρQ),公式就是“水位--差压”的转换关系算式。也就是说用双室平衡容器测量水位时,其工作原理就是利用液体静压力原理,把汽包质量水位转换成差压,经差压变送器再将差压转换为电流信号送至显示控制仪表或DCS系统。

要说明的是,为了理解问题方便,上述例子中差压△P都是指水柱高度,在实际应用中是要将其换算为Pa的,只要再乘上当地的重力加速度g即可,即△P=g[(L-H)×(ρl-ρQ)] 。对于许多中、小型工业锅炉,由于其饱和蒸汽的压力不高,所以大多是按ρ1=ρQ来处理的,这时差压就是内层容室水位的高度了,即△P=ρ1Hg 。
               单侧法兰双室平衡容器                    双侧法兰双室平衡容器
 
单侧法兰双室平衡容器                                                    双侧法兰双室平衡容器

单侧法兰双室平衡容器和双侧法兰双室平衡容器昌晖仪表制造有限公司都有生产,如果需要订购双室平衡容器需要提供这些参数:
①平衡容器材质要求(碳钢或不锈钢可选)
②汽包中心距高度(即汽包汽侧和液侧法兰中心之间的距离,单位mm)
③汽包公称压力(平衡容器耐压等级要高于或等于汽包公称压力,单位MPa)
④双室平衡容器配对法兰规格尺寸及法兰标准
⑤平衡容器上的法兰是否由工厂焊接好发货(法兰在工厂焊接好在现场安装时可能会与设备上的法兰螺栓孔对不上)
    
   

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  1. 双室平衡容器其本身在一定的压力温度范围内有补偿水位的作用,其工作原理请参考有关书籍。单室平衡容器本身没有补偿水位的作用,需要外部设备如DCS,智能仪表等同步采集温度、压力和差压信号进行计算。由于汽包水位对机组安全的特殊性,而双室平衡容器容易在故障情况下导致水位保护误动或拒动。因此,“25”条明确规定必须使用单室平衡容器进行汽包水位的测量参与保护。主要原因如下:由于双室平衡容器内的正压侧的部分液柱为饱和水,当汽包压力突然降低时,这部分的饱和水将会出现汽化,而导致参比液柱本身出现变化,直接带来测量误差,加剧虚假水位现象,致使保护拒动或误动。而且,双室平衡容器的补偿范围有限,同时不能再使用DCS等外部补偿手段。而单室平衡容器由于其温度远低于饱和温度(这也是为什么“25”条规定单室平衡容器冷凝球不得保温的原因),所以受影响很小,而且现在DCS普遍有比较完善可靠的补偿方法。所以,单室取代双室也是顺理成章的事。

    匿名用户
     2016/9/14 0:00:00