锅炉水位仪表的选用

在本站论坛上有网友问：“请教锅炉水位测量都用什么传感器”，特写本文。
本文是从我的博客转发的，但转发时出错，故在此重发。

               锅炉水位仪表的选用（原创）
工业锅炉水位仪表作为锅炉运行的监控仪表，直接关系到工业锅炉的安全运行和经济效益，是整套工业锅炉检测控制装置中最重要的仪表之一 。因此仪表的设置及选择应符合《蒸汽锅炉安垒技术监察规程》的规定。
本文从现场实际出发，谈谈中、小型工业锅炉水位仪表的选用，供有关人员参考。由于有多种产品可供选择，并考虑到在网上也很容易找到，故文中不再给出具体的型号。锅炉水位仪表按其工作原理可分为：差压式、电极式、电感式、磁动式、水银开关式等。
一 、差压式水位仪表
   是根据流体静力学，由被测对象液柱的静压力，就可判断水位的高低，而静压力可用差压变送器把它检测出来，当液体密度恒定时，测出差压就可知道水位高度，而与液体容积无关。
对于多教工厂而言，差压变送器可选用国产的，差压变送器的输出信号可直接传送给 记录仪或色带仪，进行水位显示和报警，同时又可把信号传送给电动调节器对汽包水位进行自动调节。电动差压变送器其典型产品有：DBCC型、1151型、EJA差压变送器，这些产品设计原理新颖、精度高、安装使用简便，体积小重量轻，长期稳定性高等特点，在用户中有较高声誉。差压变送器的输出信号为4～20mA，其所有调整功能，如：量程 零点、线性、迁移等都由电子电路承担，由于没有机械调整机构，调整方便灵活，有较高的性价比和低的维修率，故得到广泛应用。在蒸发量>6t／h的工业锅炉选用差压变送器测量汽包水位是一种成熟的方法。选用时差压变送器的测量范围，可根据汽包的汽、液相管中心距来决定，并应选配适合的平衡容器。订货时除注明差压变送器的工作压力外，一定要注明带负迁移机 构。差压变送器对维修人员技术素质要求较高 汽包产汽过程是一个较复杂的工艺过程，汽包中汽和水的重度会随蒸汽压力，温度波动而变化，这样运行参数将偏离设计参数，而使水位测量产生误差，通常可采用温压自动补偿方法来减少误差。但对中小型工业锅炉这个问题并不突出。
二、电极式水位仪表
   电极式水位仪表是利用锅炉汽包内的水与蒸汽导电率性能差异极大的原理，将水位的变化通过电极转换成电阻的变化，而将水位信号传送至显示仪表进行测量和显示，该型仪表都兼有高低水位报警功能，有的还可进行给水泵的自动启停控制。 电极式水位仪表可分为电极式和电接点式 电极式水位仪表主要由电极测量筒和电子电路两部份组成，电极为不锈钢棒，电极棒绝缘材料为聚四氟乙烯 主要用于工作压力<2．5MPa．温度< 25O℃，蒸发量为4t／h以下的工业锅炉，作为汽包高低水位报警器用，其的多由两只电极测量筒组成，一只作高低水位报警：另一只用来进行汽包水位自动控制。对于4t／h以下的锅炉，一般用间歇进水的调节方法，因为汽包水位变化速率比较平稳，缓慢，同时给水泵电机容量小，启停控制较方便，因此在许多小型锅炉上采用电极式水位仪表来控制汽包水位。 电接点式水位仪表采用了多个电接点的检测方法，即测量筒上有几个电接点，则显示仪表就有几个显示点。电接点以超纯氧化铝作绝缘，故其耐压耐温、绝缘性能好(工作压力<16MPa．工作 温度<350'C)。该类仪表的显示器件大多采用发光二极管和荧光管，有的还具有数字显示水位的功能，由于是光柱模拟显示，故对观察汽包水位的升降比较直观。仪表还具有越限报警、满水、缺水保护等功能，电极式传感器的汽水管法兰间距一般为：300 、350、400、440、640mm等多种规格，其测量点数根据汽包汽水管法兰距而定，最大时可达l9点之多。 电极式水位仪表的突出优点是：能适应锅炉变参数运行，在锅炉启停等变参数运行工况下仪表都 准确的显示忾包水位，而且其测量筒截面积较大，水柱降温所引起的冷却误差很小，而且测量筒离汽包很近，而电接点至显示仪表又是电信号传送，故本型仪表时滞小。另外不需要复杂的校验装置，使仪表校验大为简化，具有一定电子电路基础的人员都可进行维修。 电极式水位仪表的缺点是：使用中电极棒或电接点容易沽污，因此需定期排污和清洗。电极式水位仪表的电极采用直流供电时，存在一个电化学腐蚀同题，因此，应优先选用交流供电的，或选用直流供电电压较低和工作电流较小的，以 延长电极的使用寿命。
三、电感式水位仪表
   该型仪表由水位传感器和显示仪表两部份组成，锅炉汽包内的水位升降时，被传感器中的浮球所感受，使浮球上的铁芯改变在电感线圈中的位置，因而改变了电感量，显示仪表接受线圈电感量的变化，经过电子放大电路，按顺序推动相应的指示灯显示电路，由仪表面板上的指示灯显示锅炉汽包内相应的水位高低。当汽包水位越限时，仪表可发出声光报警信号。有的产品则用表头显示水位。
   电感式水位仪表还有水位自控仪产品，其工作原理同上，区别为：仪表在显示水位的同时，还可发出一个电信号使电动给水阀相应的开大或关小。该型仪表属单冲量比例作用式连续调节仪表，仪表能根据水位的波动情况自动调节给水流量，维持汽包水位的正常工作状况，保证锅炉 安全运行，同时避免了水泵的频繁启动。 电感式水位仪表的水位传感器只要安装正确，则其浮球随位升降移动灵活，且传感器结构简单，不易出故障。传感器至显示仪表仅用两根电线，但显示仪表电路比电极式水位仪表复杂，故对维修人员的要求相应高些，该型水位显示范围：±50mm(可调)，水位控制范围：±30mm (可调)。水位传感器汽水管法兰间距有多种规格，其工作压力<2．5MPa、工作 温度<250C° 。
四、磁动式水位仪表
  该型仪表由浮球水位传感器和显示控制器两部份组成，在水位传感筒内置有一不锈钢浮子，在浮子内部固定有一永久磁钢，浮子在传感筒内随锅炉水位同步升降，磁场力作用于筒外干簧管开关阵或翻柱显示器；对于干簧管开关阵中可有开关信号输出。翻柱显示器则在磁力的作用下，推动磁翻柱翻转180°由于磁翻柱由两色的两个半圆柱组成的圆柱体，所以翻转180°后，朝向翻柱显示器外的会改变颜色，则两色交界处即是水位的高度。
五、水银开关式水位控表
在一些老的锅炉上仍有应用，但其属于淘汰产品，故不提倡选用。

不知你企业锅炉的蒸汽压力是多少?汽包中蒸汽和饱和水的密度会随蒸汽压力，温度的波动而变化，这样水位测量参数会偏离设计参数，而使汽包水位测量产生误差。但对中小型工业锅炉，由于其饱和蒸汽的压力不高，所以大多是采取忽略不计的方法。但是对于火电厂的高压锅炉，就是一个问题了，通常是采取温压自动补偿方法来减少测量误差。

1．差压式水位计是基于液体静压平衡原理工作的。
2．锅炉测量水位都应使用双室平衡容器，双室平衡容器实际上是一个“液位—差压”转换器。其作用是造成一个恒定的液体静压力，使之与被测水位形成的液体静压力相比较，输出二者之差。
明白其工作原理及结构，就可消除你对气压与水的重量会产生干扰的问题了。
3．差压变送器的安装位置不用在炉体最下方，只要装在低于双室平衡容器，方便维修的位置即可。

你图上的不是双室平衡容器，现提供《仪表工问答》一书中关于双室平衡容器测锅炉水位的示意图。