發(fā)電廠汽包差壓式水位變送器測量精度校核計算方法研究龔峻/周田子/鐘繼貴2（丨。揚州第二發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇揚州2.東南大學(xué)，江蘇南京2丨96）穩(wěn)定運行及汽水調(diào)節(jié)品屑。文章重點對差壓式水位變送器測量誤差進行了分析，對因汽包壓力及取樣管溫度引起的水位測量誤差進行了校核計算，并科學(xué)地提出了適用于發(fā)電廠汽包水位校核計算及實際補償?shù)耐ㄓ迷砗驮囼灧椒ā?p>　　概述火力發(fā)電廠運行過程中普遍存在汽包水位測量誤差較大和校核計算缺乏手段的問題，并嚴(yán)重困擾儀控專業(yè)對測量設(shè)備的選擇、安裝、校驗及維護工作。國外有關(guān)汽包水位測量的國家標(biāo)準(zhǔn)及，包括ANSI及DIN標(biāo)準(zhǔn)也沒有對差壓式變送器測量準(zhǔn)確度的校核規(guī)定。根據(jù)原國家電力公司有關(guān)防止鍋爐汽包滿水和缺水事故的政策性條文的要求，本文在揚州第二發(fā)電廠引進機組汽包水位差壓式測量設(shè)備配置的基礎(chǔ)上，在東南大學(xué)有關(guān)專家的支持下，就汽包水位差壓式變送器及取樣裝置安裝、測量、零位偏差校驗、測量誤差進行了詳細分析，并采用函數(shù)插值法公式對汽包壓力及取樣管平均溫度造成的水位測量誤差進行了補償校核計算。

　　1差壓式水位計的可靠性分析600MW機組的鍋爐汽包差壓式水位計每臺爐共設(shè)計4臺，每組2對取壓管分別布置在汽包的兩端。4臺水位變送器按二取一、二取二的四冗余邏輯參與鍋爐水位保護，其中3臺變送器按三取均邏輯參與給水自動控制。美國BW公司設(shè)計汽包水位差壓變送器取壓方式采用單室冷凝筒式結(jié)構(gòu)，其中正壓側(cè)冷凝器及冷凝器前取樣管水平管全部裸露，被環(huán)境冷卻。冷凝器后正壓側(cè)信號管及負壓側(cè)信號管都有保溫及電伴熱防凍系統(tǒng)，原系統(tǒng)設(shè)定恒定溫度60 *C進行溫度補償。為進行水位示值的在線溫度補償，可以對正壓側(cè)信號管水溫fM進行測量。

　　根據(jù)靜力學(xué)原理，水位（重量水位）H與變送器輸出的差壓信號A尸的關(guān)系為：火力哀電壓信號管的長度。運行中對pM、ps、pw進行溫度、壓力補償。從原理上看，單室平衡容器差壓式水位計差壓信號轉(zhuǎn)換關(guān)系可靠而穩(wěn)定，實際情況則要進行校核計算。

　　2差壓式水位計的理論校核計算2.1不進行壓力補償產(chǎn)生的水位示值誤差差壓式水位計補償計算采用了Siemens的功能塊CORL.在COR*L中設(shè)定汽包壓力P=16MPa不變，當(dāng)汽包壓力偏離設(shè)定壓力時則水位計產(chǎn)生示值誤差。根據(jù)現(xiàn)場測試，設(shè)水位計正壓信號管水溫度fM=100'C，用中間水位h=601mm為例計算示值誤差A(yù)、。

　　按照差壓式水位計工作原理：水位/z=601mm時差壓裝置產(chǎn)生的差壓：按16MPa計算水位計示值通過對校核計算結(jié)果進行分析表明：CORL中設(shè)定汽包壓力P=16MPa產(chǎn)生的示值誤差過大，需改進。

　　建議按汽包實時壓力進行水位計的壓力補償。

　　22按照正壓信號管溫度60*C不變，分析水位示值誤差如果按照汽包實時壓力和設(shè)定正壓信號管溫度fM=60 1C不變，則正壓信號管水溫變化時產(chǎn)生示值誤差測，獲得一批正壓信號管水溫變化和分布的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表明因環(huán)境溫度變化和電伴熱的投人，正壓信號管水的平均溫度變化范圍為90.9~121.8C.以及正壓信號管水溫度fM=6（TC.此時水的密度PM6=990.lokg/m3.當(dāng)水溫、偏離60時，該水溫下產(chǎn)生的差壓信號A/>由分3檔：0、2、22MPa，溫度f=0~100'C，每HTC一分格。P、f在表格值之間時用線性內(nèi)插法計算未飽和水密度。因此內(nèi)插法的比較大誤差出現(xiàn)在壓力1MPa左右和11MPa左右，溫度為個位為5的數(shù)值，如1510、45.（：、95.等。（：111中的未飽和水密度可以采用內(nèi)插法求得。

　　2.4對CORL中飽和水和飽和蒸汽密度的準(zhǔn)確度的鑒定在CORL中存有飽和態(tài)的水和蒸汽密度表，對于表格壓力之間的任意壓力，CORL用線性內(nèi)插法計算出相應(yīng)的飽和水和飽和蒸汽密度。為驗算線性內(nèi)插法產(chǎn)生的比較大誤差，選用的壓力內(nèi)插點是表格值的中間值或接近中間值。

　　2.5對CORL中的水位補償公式進行核對DCS系統(tǒng)中CORL中的水位校正公式為：信號管內(nèi)水密度、飽和水密度、飽和汽密度，A為按壓力P=0.1MPa計算未經(jīng)校正的水位，/為水位低限值。

　　下面對該水位校正公式進行驗算。設(shè)計算差壓的起始點在下端取壓口位置，L=1.202m，正壓信號管內(nèi)水溫fM=60"C.先設(shè)水位低限lHu=0m，驗算壓力P=18MPa時實際重量水位=0.601m校正公式計算結(jié)果。經(jīng)以上插值公式驗算，校正公式（5）正確。對于冷凝球（管）形式的差壓式水位計，按其基本工作原理，實際重量水位與輸出的差壓信號關(guān)系（或差壓信號與水位示值關(guān)系）為：可以證明，當(dāng)CORL水位校正公的//u=0時，CORJL校正公的校正示值水位因水溫變化產(chǎn)生的水位計示值誤差：。

　　校核計算結(jié)果表明：前5個月的測試記錄表明正因此，就西門子公司DCS系統(tǒng)內(nèi)設(shè)計的汽包水位校核公式而言，因壓力補償所產(chǎn)生的測量示值誤差可以忽略不計。

　　3現(xiàn)場環(huán)境下差壓式水位計的測試及其分析設(shè)計實時溫度修正回路十分必要。建議在正壓信號管測點TE3和TE4位置間隔中取*=. 489（TE3位置為0）作為平均水溫位置，安裝3支E型熱電偶。其熱電勢信號經(jīng)三取均計算后送CORL進行實時溫度補償。

　　3.2差壓式水位計輸出電流。電接點水位計以及現(xiàn)行CORJ水位示值的測試及其分析3.1正壓管段溫度分布的測試及其分析3.2.1水位校核計算被測試水位計的差壓取樣管路僅有冷凝筒裸露，而汽包與冷凝筒的連接管和正壓信號管均有保溫層。

　　以負壓側(cè)取樣管水平高度為零點，在正壓信號管的1.202m長度上均勻分布5個熱電偶（E型）測點，以記取不同季節(jié)取樣管內(nèi)實際水溫。經(jīng)過長期測試可求出正壓管段水的平均溫度位置以及平均溫度隨環(huán)境溫度的變化情況。

　　由記錄數(shù)據(jù)看出平均溫度在測點TE3和TE4之間。

　　電接點水位計算：電接點水位計的12個電接點布置的高度為533.40mm，兩電接點之間的距離/=533.40/13=41.03（mm）。由顯示的綠燈數(shù)n可計算出個綠燈時，Adjd=539由差壓式變送器輸出電流/計算水位示值先計算差壓A：準(zhǔn)確位置可以根據(jù)TE3、TE4和平均溫度進行線性內(nèi)插求得：設(shè)兩相鄰測點間隔距離為1，求出平均溫度位置；c（測點TE3位置為0，TE4位置為1）：計算出各測點的平均溫度，可以看出正壓管段平均溫度變化范圍為：卯。9~121.8.（：。

　　找出正壓信號管水溫度= 60X：不變產(chǎn)生的水位示值誤差A(yù)ftsz的計算方法。設(shè)汽包壓力P=18MPa，實際水位/i=601mm，正壓管段平均溫度，=121.8X：。則差應(yīng)的水位示值：該差壓AP與正壓信號管60X：水溫產(chǎn)生的水位示值辦（PM6-Ps）gL-*由此可見，電廠DCS系統(tǒng)內(nèi)定溫補償法（60*C）所產(chǎn)生的示值誤差在50~120mm之間，誤差范圍遠遠大于《國家電力公司電站鍋爐汽包水位測量系統(tǒng)配置、安裝和使用若千規(guī)定》中規(guī)定的30mm的要求，因此3.2.2測試結(jié)果的分析電接點水位計算的示值可靠，但不靈敏區(qū)太大（土20.5mm），不可用于準(zhǔn)確計算，僅能用于水位的粗略對比。由差壓式變送器輸出電流計算的水位值可靠，且準(zhǔn)確度高。從本例的現(xiàn)場測試結(jié)果來看，它與電接點水位計算比較僅差8.3mm，可認(rèn)為相當(dāng)一致。今后可用測試的差壓式變送器輸出電流作為水位校核計算的依據(jù)。同時，從本例看，<：1按戶=0.1撕3計算水位示值僅有偏差3.3mm，該計算可靠；而CORL按fM=60C補償計算的示值誤差A(yù)ft=A-Asz=598*3-548.0=50.3（mm）。

　　3.2.3有無溫度壓力補償?shù)姆治鰹檫M一步表明溫度、壓力補償所起的作用，測試了較低壓力工況的一組數(shù)據(jù)，并進行了校核計算。

　　火力漢電校核計算結(jié)果表明：（1）因C0RU5定正壓信號管水溫fM=60X：不變，而實際溫度在110'C左右，使水位示值偏高I（2）CORL的水位示值與按。、實際P計算的水位示值的偏差非常小，而與按= />=16MPa計算的水位示值的偏差非常大。

　　4結(jié)語程中。因此必須對水位示值進行在線溫度壓力補償。1號爐4臺水位計已有在線壓力補償，補償誤差基本可以忽略不計，但無溫度補償，僅設(shè)置正壓信號管水溫rM=60t：，這與現(xiàn)場測試結(jié)果（90~110X：左右）相差太大，所產(chǎn)生的示值誤差在50~120mm之間，因此不容忽視。

　　電廠現(xiàn)有的汽包單冷凝筒式水位計的差壓測量信號可靠性高，比雙室和蒸汽夾套加熱的水位計性能優(yōu)越得多。差壓信號加上在線的溫度壓力補償可使水位測量的準(zhǔn)確度大大提高，從而完全滿足原國家電力公司有關(guān)規(guī)定要求。

　　在SiemensDCS系統(tǒng)內(nèi)汽包差壓式水位計的溫度壓力補償軟件中，水和水蒸汽的密度計算采用查表加線性內(nèi)插法原理，內(nèi)插精度高，計算結(jié)果符合規(guī)定要求。

　　根據(jù)對1號爐4臺汽包水位變送器在各種工況下的測試數(shù)據(jù)和計算表明，如果不進行溫度壓力補償計算，將產(chǎn)生過大的示值誤差，尤其是在鍋爐啟動過