炉窑炉膛水位补偿公式:
1、汽包水位补偿
水位补偿公式:H=[L*(ρ1-ρ3)*g-ΔP]/(ρ2-ρ3)g
之后用H除以水位零点相对平衡容器下采样点的距离,得到的值就是修正后的炉膛水位。L为平衡容器两个采样管间高度(m)
ρ1为凝结水密度(kg/m3)
ρ2为饱和水密度(kg/m3)
ρ3为饱和蒸气密度(kg/m3)
ΔP为变送器液位(Pa)
H为水位高度(m)
h0为炉膛水位零点至下采样管高度(m),H为补偿后水位(m)。
补偿后水位:h=[L*(ρ1-ρ3)*g-ΔP]/(ρ2-ρ3)g-h0.再把单位从米转为毫米。假如L、h0、h单位为毫米,ΔP单位为mmH2O,ρ1、ρ2、ρ2单位为kg/m3。则公式为
h=[L*(ρ1-ρ3)-ΔP*1000]/(ρ2-ρ3)-h0
炉膛水位检测剖析及补偿
[摘要]炉膛水位的确切检测值是电站重要的检测参数之一,其检测方法好多,目前常用的是静压式检测方式中的连通式差压计和压差式差压计。但当差压计与被测炉膛中的液体气温有差别时,显示的差压不同于炉膛中的差压,但是其偏差都会随炉膛压力的改变而改变。武汉电站300MW机组,应用炉膛水位模拟量讯号采用液位变送器检测水的密度单位是啥,并进行炉膛压力补偿的检测方式,结果表明,炉膛水位运行正常,检测确切,满足运行要求。
1确切检测炉膛水位的重要性
小型机组都设计全程给水控制系统,在机组启动到满负荷或停机减负荷及负荷波动中,炉膛压力在不断地变化,炉膛内的蒸气和水的密度也急剧变化,进而影响炉膛水位检测的确切性和全程给水控制系统的投产,殃及机组的安全。由于炉膛水位过低可能导致蒸气带水,使蒸气品质恶化,轻则加重管线和汽轮机烧损,增加出力和效率,重则使汽轮机发生车祸;炉膛水位过高,则对水循环不利,可能造成风冷壁局部过热甚至爆管。因而炉膛水位的确切检测值是电站最重要的检测参数之一。

2炉膛水位的检测方法及存在问题
炉膛水位检测方法好多,通常可分为:(1)静压式;(2)压强式;(3)电气式;(4)超声波式;(5)核幅射式。目前电站中最常用的是静压式检测方式中的连通式差压计和压差式差压计。连通式差压计包括云母水位计和电接点水位计,这类差压计直观,以便读数,但它们共同的缺点是:当差压计与被测炉膛中的液温有差异时,其显示的差压不同于炉膛中的差压,但是此偏差都会随炉膛压力的改变而改变。为了减少因气温差别而造成的偏差,常将差压计保温,而筒壳底部不保温,降低凝结水量。但因散热,水位计中的温度总比炉膛中饱和水的气温低,因此水的密度小于饱和水的密度。假定差压计中水的密度为ρ,炉膛中饱和水密度为Hˊ,差压计中水位为Hˊ,炉膛实际水位为H,饱和蒸气密度为ρ″,差压计高度为L,则:
Hρˊ+(L-H)ρ″=Hˊρ+(L-Hˊ)ρ″
H=Hˊ(ρ-ρ″)/(ρˊ-ρ″)(1)
因为ρ随气温、压力变化而变化,非常在启停过程中,差压计中的差压和炉膛中的差压之差总是变化的。按照常年运行的经验,对300MW机组而言,在额定工况时,H=Hˊ十40—60mm(具体情况视保温状况而定)。并且对电接点水位计采说,因为它不是连续指示,不能反映接点之间的水位变化,又因为电接点水位计接点的布置是非均匀的,在正常水位即零水位附近宽度小,在远离零水位的两侧宽度大,当在额定工况下,炉膛实际水位在零水位左右时,因为电接点水位计中的水位要低40—60mm,再加上此处电接点的宽度,其偏差都会更大,有可能达到100mm偏差。因此电接点水位计仅能在启动过程和低负荷运行中有效,在高负荷时,仅能作炉膛水位的参考,更不能用作调节和保护讯号。
3采用液位变送器检测时存在的问题及采取的举措
既然电接点等连通式水位计有不可克服的偏差,而炉膛水位的确切检测值又是炉膛水位必须控制的参数,在300MW机组中,炉膛水位模拟量讯号采用液位变送器检测,汽侧安装单室平衡容器,其安装如图1所示。
平衡容器中水的密度同样也会因体温和压力变化而变化,形成偏差。因而对单室平衡容器采取不保温的举措,使平衡容器中水的体温恒定在温度左右,减少因气温的变化而对平衡容器中水密度的影响,在工程上可以忽视气温对平衡容器水密度的影响。因而在采用液位变送器检测炉膛水位时,必须进行炉膛压力的补偿,其补偿公式为:
式中H——汽水侧采样管间高度,m;
h0——水侧采样管至零水位高度,m;
△h——汽包水位,m;
ρ——平衡容器中凝结水的密度,kg/m3;
ρ′——饱和水密度,kg/m3;
ρ″——饱和汽密度,kg/m3;
△p——变送器液位,Pa;
Pd——汽包压力,Mpa。
在组态时,对各函数设置应考虑到与汽泡结构数据分开。便于整定估算,因而该补公式可组态如图2所示。

4武汉电站汽泡茶位的补偿估算
武汉电站炉窑为引进型1025t/h控制循环炉膛炉。变送器采样高度量=0.86m,h0=0.43m,函数发生器采用8段折线方式。各函数采样值见表1。
将以上数据分别填入组态中,即可完成炉膛水位的补偿估算,为使补偿估算后的实际炉膛水位的变化值在显示上方向一致,通常将液位变送器反接,将要正端接炉膛水侧采样管,负端接平衡容器。这样就要进行液位变送器零点的负迁移,因为现今大都采用智能型变送器,因此无论正反接,皆可容易满足水位变化值和显示上方向一致。同时在DCS系统里,输人点的阻值标定也非常简单,所以也可直接将变送器正接。这样就毋须进行变送器的负迁移。
若果在现场采用的是双室平衡容器,其水侧平衡室与炉膛饱和水相通,用以加热汽侧平衡室中的凝结水。这样,平衡容器内外均可视作饱和水。当液位变送器的正端接炉膛水侧平衡室,负端接汽侧平衡室时,其补偿公式为:
△p=h(ρˊ-ρ″)+h(ρˊ-ρ″)-H(ρˊ-ρ″)(7)
△h=[p/(ρˊ-ρ″)]+H-h(8)
当h为H的一半,即零水位为变送器采样点的中点时:
△h=[△p/(ρˊ-ρ″)]+h(9)
其补偿估算与单室平衡容器一致。
在现场调试组态时,炉膛水位输入点的上、下限要按照液位变送器的标定换算成实际液位值。为调整便捷,数据库中可设为±0.4m,用更改加法器的炉膛水位输入端偏置来迁移实际液位值,增益可进行阻值转换,压力补偿输入端的增益应填入H值,除法器下游的算法增益用于将阻值转换成常用的mm单位,其输入偏置则应设为h0。
5常见故障剖析
300MW机组在水位检测时,常见故障有以下几个方面:
(1)变送器的阻值满足要求,但最大承受静压值不满足实际要求,这样易使变送器膜片受损,测不出水位。
(2)炉膛水位与水位计之间误差较大,水位计通常适用于启动过程和低负荷阶段,而在高负荷阶段,则以变送器为主,电接点仅作参考。但若误差较大,超过100mm以上,就应检测两者的零水位定义是否一致,所设的H值是否与实际值不同,平衡容器温度设置是否正确,电接点水位计保温是否合乎要求。
(3)炉膛水位的变化方向与水位计相反,通常为算法参数设置错误,实测液位值与补偿估算中的液位值符号是否一致,可通过更改增益正负号改正。
(4)炉膛水位不变化,输出为4mA,检测平衡门是否关掉,若打开,则两侧液位为零,故不能正确检测水位。
通过以上补偿水的密度单位是啥,我厂300MW机组炉膛水位运行正常,检测确切,完全满足运行要求。(来源华能渠东热控)
