发电厂汽包差压式水位变送器测量精度校核计算方法研究龚峻/周田子/钟继贵2（丨。扬州第二发电有限责任公司，江苏扬州2.东南大学，江苏南京2丨96）稳定运行及汽水调节品屑。文章重点对差压式水位变送器测量误差进行了分析，对因汽包压力及取样管温度引起的水位测量误差进行了校核计算，并科学地提出了适用于发电厂汽包水位校核计算及实际补偿的通用原理和试验方法。

　　概述火力发电厂运行过程中普遍存在汽包水位测量误差较大和校核计算缺乏手段的问题，并严重困扰仪控专业对测量设备的选择、安装、校验及维护工作。国外有关汽包水位测量的国家标准及，包括ANSI及DIN标准也没有对差压式变送器测量准确度的校核规定。根据原国家电力公司有关防止锅炉汽包满水和缺水事故的政策性条文的要求，本文在扬州第二发电厂引进机组汽包水位差压式测量设备配置的基础上，在东南大学有关专家的支持下，就汽包水位差压式变送器及取样装置安装、测量、零位偏差校验、测量误差进行了详细分析，并采用函数插值法公式对汽包压力及取样管平均温度造成的水位测量误差进行了补偿校核计算。

　　1差压式水位计的可靠性分析600MW机组的锅炉汽包差压式水位计每台炉共设计4台，每组2对取压管分别布置在汽包的两端。4台水位变送器按二取一、二取二的四冗余逻辑参与锅炉水位保护，其中3台变送器按三取均逻辑参与给水自动控制。美国BW公司设计汽包水位差压变送器取压方式采用单室冷凝筒式结构，其中正压侧冷凝器及冷凝器前取样管水平管全部裸露，被环境冷却。冷凝器后正压侧信号管及负压侧信号管都有保温及电伴热防冻系统，原系统设定恒定温度60 *C进行温度补偿。为进行水位示值的在线温度补偿，可以对正压侧信号管水温fM进行测量。

　　根据静力学原理，水位（重量水位）H与变送器输出的差压信号A尸的关系为：火力哀电压信号管的长度。运行中对pM、ps、pw进行温度、压力补偿。从原理上看，单室平衡容器差压式水位计差压信号转换关系可靠而稳定，实际情况则要进行校核计算。

　　2差压式水位计的理论校核计算2.1不进行压力补偿产生的水位示值误差差压式水位计补偿计算采用了Siemens的功能块CORL.在COR*L中设定汽包压力P=16MPa不变，当汽包压力偏离设定压力时则水位计产生示值误差。根据现场测试，设水位计正压信号管水温度fM=100'C，用中间水位h=601mm为例计算示值误差A、。

　　按照差压式水位计工作原理：水位/z=601mm时差压装置产生的差压：按16MPa计算水位计示值通过对校核计算结果进行分析表明：CORL中设定汽包压力P=16MPa产生的示值误差过大，需改进。

　　建议按汽包实时压力进行水位计的压力补偿。

　　22按照正压信号管温度60*C不变，分析水位示值误差如果按照汽包实时压力和设定正压信号管温度fM=60 1C不变，则正压信号管水温变化时产生示值误差测，获得一批正压信号管水温变化和分布的数据，数据表明因环境温度变化和电伴热的投人，正压信号管水的平均温度变化范围为90.9~121.8C.以及正压信号管水温度fM=6（TC.此时水的密度PM6=990.lokg/m3.当水温、偏离60时，该水温下产生的差压信号A/>由分3档：0、2、22MPa，温度f=0~100'C，每HTC一分格。P、f在表格值之间时用线性内插法计算未饱和水密度。因此内插法的比较大误差出现在压力1MPa左右和11MPa左右，温度为个位为5的数值，如1510、45.（：、95.等。（：111中的未饱和水密度可以采用内插法求得。

　　2.4对CORL中饱和水和饱和蒸汽密度的准确度的鉴定在CORL中存有饱和态的水和蒸汽密度表，对于表格压力之间的任意压力，CORL用线性内插法计算出相应的饱和水和饱和蒸汽密度。为验算线性内插法产生的比较大误差，选用的压力内插点是表格值的中间值或接近中间值。

　　2.5对CORL中的水位补偿公式进行核对DCS系统中CORL中的水位校正公式为：信号管内水密度、饱和水密度、饱和汽密度，A为按压力P=0.1MPa计算未经校正的水位，/为水位低限值。

　　下面对该水位校正公式进行验算。设计算差压的起始点在下端取压口位置，L=1.202m，正压信号管内水温fM=60"C.先设水位低限lHu=0m，验算压力P=18MPa时实际重量水位=0.601m校正公式计算结果。经以上插值公式验算，校正公式（5）正确。对于冷凝球（管）形式的差压式水位计，按其基本工作原理，实际重量水位与输出的差压信号关系（或差压信号与水位示值关系）为：可以证明，当CORL水位校正公的//u=0时，CORJL校正公的校正示值水位因水温变化产生的水位计示值误差：。

　　校核计算结果表明：前5个月的测试记录表明正因此，就西门子公司DCS系统内设计的汽包水位校核公式而言，因压力补偿所产生的测量示值误差可以忽略不计。

　　3现场环境下差压式水位计的测试及其分析设计实时温度修正回路十分必要。建议在正压信号管测点TE3和TE4位置间隔中取*=. 489（TE3位置为0）作为平均水温位置，安装3支E型热电偶。其热电势信号经三取均计算后送CORL进行实时温度补偿。

　　3.2差压式水位计输出电流。电接点水位计以及现行CORJ水位示值的测试及其分析3.1正压管段温度分布的测试及其分析3.2.1水位校核计算被测试水位计的差压取样管路仅有冷凝筒裸露，而汽包与冷凝筒的连接管和正压信号管均有保温层。

　　以负压侧取样管水平高度为零点，在正压信号管的1.202m长度上均匀分布5个热电偶（E型）测点，以记取不同季节取样管内实际水温。经过长期测试可求出正压管段水的平均温度位置以及平均温度随环境温度的变化情况。

　　由记录数据看出平均温度在测点TE3和TE4之间。

　　电接点水位计算：电接点水位计的12个电接点布置的高度为533.40mm，两电接点之间的距离/=533.40/13=41.03（mm）。由显示的绿灯数n可计算出个绿灯时，Adjd=539由差压式变送器输出电流/计算水位示值先计算差压A：准确位置可以根据TE3、TE4和平均温度进行线性内插求得：设两相邻测点间隔距离为1，求出平均温度位置；c（测点TE3位置为0，TE4位置为1）：计算出各测点的平均温度，可以看出正压管段平均温度变化范围为：卯。9~121.8.（：。

　　找出正压信号管水温度= 60X：不变产生的水位示值误差Aftsz的计算方法。设汽包压力P=18MPa，实际水位/i=601mm，正压管段平均温度，=121.8X：。则差应的水位示值：该差压AP与正压信号管60X：水温产生的水位示值办（PM6-Ps）gL-*由此可见，电厂DCS系统内定温补偿法（60*C）所产生的示值误差在50~120mm之间，误差范围远远大于《国家电力公司电站锅炉汽包水位测量系统配置、安装和使用若千规定》中规定的30mm的要求，因此3.2.2测试结果的分析电接点水位计算的示值可靠，但不灵敏区太大（土20.5mm），不可用于准确计算，仅能用于水位的粗略对比。由差压式变送器输出电流计算的水位值可靠，且准确度高。从本例的现场测试结果来看，它与电接点水位计算比较仅差8.3mm，可认为相当一致。今后可用测试的差压式变送器输出电流作为水位校核计算的依据。同时，从本例看，<：1按户=0.1撕3计算水位示值仅有偏差3.3mm，该计算可靠；而CORL按fM=60C补偿计算的示值误差Aft=A-Asz=598*3-548.0=50.3（mm）。

　　3.2.3有无温度压力补偿的分析为进一步表明温度、压力补偿所起的作用，测试了较低压力工况的一组数据，并进行了校核计算。

　　火力汉电校核计算结果表明：（1）因C0RU5定正压信号管水温fM=60X：不变，而实际温度在110'C左右，使水位示值偏高I（2）CORL的水位示值与按。、实际P计算的水位示值的偏差非常小，而与按= />=16MPa计算的水位示值的偏差非常大。

　　4结语程中。因此必须对水位示值进行在线温度压力补偿。1号炉4台水位计已有在线压力补偿，补偿误差基本可以忽略不计，但无温度补偿，仅设置正压信号管水温rM=60t：，这与现场测试结果（90~110X：左右）相差太大，所产生的示值误差在50~120mm之间，因此不容忽视。

　　电厂现有的汽包单冷凝筒式水位计的差压测量信号可靠性高，比双室和蒸汽夹套加热的水位计性能优越得多。差压信号加上在线的温度压力补偿可使水位测量的准确度大大提高，从而完全满足原国家电力公司有关规定要求。

　　在SiemensDCS系统内汽包差压式水位计的温度压力补偿软件中，水和水蒸汽的密度计算采用查表加线性内插法原理，内插精度高，计算结果符合规定要求。

　　根据对1号炉4台汽包水位变送器在各种工况下的测试数据和计算表明，如果不进行温度压力补偿计算，将产生过大的示值误差，尤其是在锅炉启动过