差壓式液位計(jì)的平衡容器結(jié)構(gòu)及工作原理

一、平衡容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)   差壓式液位計(jì)都會(huì)用到平衡容器，但有的使用者對(duì)其不太了解，尤其是搞不清楚雙室平衡容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而影響了使用。昌暉儀表制造有限公司與您分享平衡容器相關(guān)知識(shí)。差壓式液位計(jì)是基于液體靜壓平衡原理工作的，平衡容器實(shí)際上是一個(gè)“液位--差壓"轉(zhuǎn)換器。其作用是造成個(gè)恒定的液體靜壓力，使之與被測液位形成的液體靜壓力相比較，輸出二者之差。平衡容器實(shí)際上就是個(gè)冷凝器，按結(jié)構(gòu)分有單室平衡容器(單層)和雙室平衡容器(雙層)之分。大型鍋爐用的平衡容器結(jié)構(gòu)要復(fù)雜些，在此僅介紹工業(yè)鍋爐常用的FP型平衡容器。 

   單室平衡容器的結(jié)構(gòu)較簡單，如圖所示。測量低壓容器的液位時(shí)，當(dāng)容器內(nèi)外溫差大，或氣相容易凝結(jié)成液體時(shí)，如除氧水箱的水位，大多采用單室平衡容器進(jìn)行測量。測量前應(yīng)根據(jù)所測介質(zhì)的性質(zhì)，把平衡容器的堵頭拆開，灌入冷水或其他液體。對(duì)一些化工生產(chǎn)的有毒有害場合平衡容器內(nèi)裝的是隔離液。

   雙室平衡容器的結(jié)構(gòu)如圖所示。測量鍋爐汽包水位采用雙室平衡容器，平衡容器由內(nèi)外兩層容室構(gòu)成。平衡器的外層容室與鍋爐汽包的蒸汽相連且充滿了冷凝水；內(nèi)層容室經(jīng)平衡器下側(cè)導(dǎo)壓管與鍋爐汽包的水相連，使用的是連通器原理，所以內(nèi)層容室水位高度跟隨汽包水位而變化。這樣結(jié)構(gòu)的雙層容器保證了外層容室和內(nèi)層容室的水溫基本相等，因而可以減少由于溫度不同所產(chǎn)生的測量誤差。

        用雙室平衡容器測量鍋爐水位，雙室平衡器的外層容室與鍋爐汽包的蒸汽相連，外層容室內(nèi)充滿了冷凝水；當(dāng)外層容室的水面低于平衡器上端導(dǎo)壓管時(shí)，靠汽包蒸汽的冷凝水補(bǔ)充，當(dāng)水面高于平衡器上端導(dǎo)壓管時(shí)，水經(jīng)導(dǎo)壓管流入鍋爐汽包，使外層容室水位高度始終保持不變。內(nèi)層容室經(jīng)平衡器下側(cè)導(dǎo)壓管與鍋爐汽包的水相連，其水位高度隨汽包的水位變化而變化。如果蒸汽的壓力、溫度參數(shù)恒定時(shí)，差壓變送器的輸出信號(hào)僅與鍋爐汽包的水位有關(guān)。

      對(duì)于低壓鍋爐，由于內(nèi)層容器內(nèi)水的密度近似等于飽和溫度下水的密度，所以雙室平衡容器內(nèi)層容器中的水柱高度也就等于汽包中的實(shí)際水位高度。由于平衡器外層容室與差壓變送器的低壓側(cè)連接，內(nèi)層容室與差壓變送器高壓側(cè)連接。此時(shí)H、L之間產(chǎn)生的差壓為△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--差壓"的轉(zhuǎn)換關(guān)系算式。也就是說用雙室平衡容器測量水位時(shí)，其工作原理就是利用液體靜壓力原理，把汽包質(zhì)量水位轉(zhuǎn)換成差壓，經(jīng)差壓變送器再將差壓轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)送至顯示控制儀表或DCS系統(tǒng)。

        要說明的是，為了理解問題方便，上述例子中差壓△P都是指水柱高度，在實(shí)際應(yīng)用中是要將其換算為Pa的，只要再乘上當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭即可，即△P=g[（L-H）×（ρl-ρQ)] 。對(duì)于許多中、小型工業(yè)鍋爐，由于其飽和蒸汽的壓力不高，所以大多是按ρ1=ρQ來處理的，這時(shí)差壓就是內(nèi)層容室水位的高度了，即△P=ρ1Hg 。

二、汽包水位常用測量方式汽包水位測量用了哪些方式。

雙室平衡容器、電接點(diǎn)水位計(jì)、雙色水位計(jì)。

雙室平衡容器是一種結(jié)構(gòu)巧妙，具有一定自我補(bǔ)償能力的汽包水位測量裝置。它的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。在基準(zhǔn)杯的上方有一個(gè)圓環(huán)形漏斗結(jié)構(gòu)將整個(gè)雙室平衡容器分隔成上下兩個(gè)部分，為了區(qū)別于單室平衡容器，故稱為雙室平衡容器。

１）盡管傳統(tǒng)雙室平衡容器具有自我補(bǔ)償功能，即當(dāng)汽包中的水位越接近零水位時(shí)，容器輸出差壓受汽包壓力變化的影響越小，但由于傳統(tǒng)雙室平衡容器基準(zhǔn)杯低于上法蘭取壓口，因而量程小于法蘭間距，且容器中間位置與汽包中心也不對(duì)稱，致使汽包零水位與汽包中心線不一致，導(dǎo)致汽包零水位的確定困難。

２）由于傳統(tǒng)雙室平衡容器的正壓側(cè)先于負(fù)壓側(cè)路引出平衡容器，造成正負(fù)引壓管路在全量程測量范圍內(nèi)溫度不一致，同時(shí)ρｃ取環(huán)境溫度下水的密度，通常情況下它會(huì)隨著季節(jié)的變化而變化，因而為了保證正負(fù)壓側(cè)垂直管路處于環(huán)境溫度，要求鋪設(shè)的水平管路的長度 大 于１０００ｍｍ，增 加 了 配管的難度。因此，傳統(tǒng)雙室平衡容器很難避免溫度對(duì)其測量結(jié)果的影響。

   在環(huán)境溫度為３０℃，水密度ρｃ 為９９５ｋｇ／ｍ３時(shí)，通過式（５）算出正壓側(cè)垂直管在不同溫度下汽包的液位

　　已知文中汽 包 的 正 常 液 位 為３００ｍｍ，由 表１可知，正壓側(cè)溫度 在６０℃以 上 時(shí) 會(huì) 產(chǎn) 生５ｍｍ 以上的誤差，由于飽和水的溫度在２００℃左右，因而正壓側(cè)如果不充分散熱，其溫度一般會(huì)在６０℃以上，測量誤差不容忽視

電接點(diǎn)水位計(jì)根據(jù)水與汽電阻率不同而設(shè)計(jì)。測量筒的電極在水中對(duì)筒體的阻抗小。在汽中對(duì)筒體的阻抗大。 隨著水位的變化，電極在水中的數(shù)量產(chǎn)生變化。轉(zhuǎn)換成電阻值的變化。傳送到二次儀表，從而實(shí)現(xiàn)水位的顯示、 報(bào)警、保護(hù)聯(lián)鎖等功能。

雙色水位計(jì)（連通器）是用在鍋爐汽包上或其它壓力容器上、用來監(jiān)視水位變化的一種儀表。它是通過光的反射、折射、透視等不同原理，使氣相呈紅色，液相呈綠色。

三、 差壓變送器測量汽包水位及雙室平衡容器安裝    差壓變送器測量汽包水位及雙室平衡容器安裝圖

運(yùn) 行 前給雙室平衡容器灌水，是為了把負(fù)壓室及其導(dǎo)壓管中的氣體排出，達(dá)到

正 常 運(yùn) 行 的條件。灌水的步驟：

A、將2、3、4、5、關(guān)閉，6、7、8打開，松開9、10。

B、擰開封口螺栓1，向平衡容器內(nèi)灌水。

C、當(dāng)導(dǎo)壓管內(nèi)的空氣全部排出，并且有水連續(xù)不斷從9、10流出時(shí)，擰緊9、10，

關(guān)閉7，繼續(xù)灌水。

D、平 衡容器內(nèi)灌滿水后，將1擰緊，打開2、3，結(jié)束。

備注：

1.導(dǎo)壓管采用Φ14×2的 不 銹 鋼 無縫鋼管。碳鋼無縫鋼管也可以使用，但是容易銹蝕從而堵塞取壓管

道。

2.排污閥門采用J21W-Φ14或J21W-Φ18外螺紋截止閥。

3.雙室平衡容器與汽包的過程接口為Φ26開 孔，連接鋼管為Φ25×3，閥門選用PN25、DN20的  J41法蘭式截止閥。

4.雙室平衡容器的取壓接口為M18×1.5內(nèi) 螺 紋，假若沒有與之配合的接頭，可以把兩者相焊接。

5.變送器的安裝位置要低于雙室平衡容器的取壓口，使導(dǎo)壓管保持一定的傾斜角度，兩根導(dǎo)壓管要盡量平行配管，不可在中間部位出現(xiàn)上弓段（積氣部位）。

6.汽包投入運(yùn)行前，雙室平衡容器的負(fù)壓室、導(dǎo)壓管都應(yīng)灌滿水。