雙室平衡容器汽包水位測量及其補償系統(tǒng)的應用
hw —— 汽水分界線至連通器水平管中心線之間的垂直高度
γ??? s —— 汽包中飽和水蒸汽的密度
因此差壓
ΔP=P+-P-=320 γw+260 γ ?c-(580-h(huán)w) γ s-h(huán)wγw
即 ??ΔP=260 γ ?c + 320 γw-580 γ??? s-(γw-γ?? s)hw??????? ?????(1)
這里有一點需要說明,(1)式中環(huán)境溫度下水的密度γ? ???c,通常情況下它會隨著季節(jié)的變化而變化,它的變化將會影響汽包水位測量的準確性。就本例中的容器而言,當環(huán)境溫度由25℃升高到50℃時,由于密度的變化對于差壓產(chǎn)生的影響為-2.3mm水柱,經(jīng)過補償系統(tǒng)補償后對最終得到的汽包水位的影響將為+2.3~5.5mm之間。通常情況下這樣的誤差是可以忽略的,也就是說可以認為這里的溫度是恒定的。但是為了盡量減小誤差,必須恰當?shù)卮_定這里的溫度。確定溫度可以遵循這樣一條原則,就高不就低,視當?shù)貧夂蚣岸景闊岬纫蛩卮_定。比如此處的環(huán)境溫度一年當中通常在0~50℃之間變化,平均溫度為25℃,則可以令這里的溫度為35℃。這是因為水的密度隨著溫度升高它的變化梯度越來越大,確定的溫度高些,將會使環(huán)境溫度變化對整個系統(tǒng)的影響更小。就本例中的容器而言,當溫度從0℃升高到25℃時,溫度的變化對測量系統(tǒng)的最終結(jié)果影響只有1mm左右,而環(huán)境溫度從25℃升高到50℃所帶來的影響卻為+2.3~5.5mm之間。故而,確定溫度應就高不就低。
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4.雙室平衡容器的工作特性
容器的工作特性對于汽包水位測量和補償系統(tǒng)來說非常重要,了解這種特性利于用戶的應用和掌握應用中的技巧。查《飽和水與飽和水蒸汽密度表》可以獲得各種壓力下飽和水與飽和水蒸汽的密度。把0、±50、±100mm等汽包水位分別代入(1)式,可得到容器輸出的一系列差壓,見下表1《雙室平衡容器固有補償特性參照表》。通過表1可以得知雙室平衡容器的工作特性。
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從表1中可以看到,各水位所對應的由容器所輸出的差壓隨著壓力的變化(相關(guān)飽和汽、水密度)各自發(fā)生著不同的變化。這里首先注意0水位所對應的差壓,它的變化規(guī)律較其它水位有明顯不同,只在一個較小的范圍內(nèi)波動。由于該容器的設計壓力為13.73MPa,因此14.5MPa以下它的波動范圍更小,僅在±5mm水柱以內(nèi)。也就是說當汽包中的水位為0水位時,無論壓力如何變化,即使在沒有補償系統(tǒng)的情況下,對0水位測量影響都極小或者基本沒有影響。關(guān)于其它水位,則當汽包水位越接近于0水位,其對應的差壓受壓力的變化影響越小,反之則大。
因此,雙室平衡容器是一種具有一定的自我補償能力的汽包水位測量裝置。它的這種能力主要體現(xiàn)在,當汽包中的水位越接近于0水位,其輸出的差壓受壓力變化的影響越小,即對汽包水位測量的影響越小。毫無疑問,容器特性由于容器的自身結(jié)構(gòu)決定的,故又稱為固有補償特性。表1中,0MPa對應兩行差壓值,其原因后文將會提到。之所以雙室平衡容器會有這種特性其實質(zhì),是由于雙室平衡容器在設計制造時采取了特殊的結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)最大限度地削弱了汽水密度變化對常規(guī)運行水位差壓的影響。但是盡管如此,它并不能完全滿足生產(chǎn)的需要,仍然需要繼續(xù)補償。
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5.補償系統(tǒng)
5.1.基礎知識與基本概念
從容器的特性中可以看到,雙室平衡容器不能完全滿足生產(chǎn)的需要。究其原因,是由于介質(zhì)密度的變化所造成的。因此,必須要采取一定的措施,進一步消除密度變化對汽包水位測量的影響。這種被用來消除密度變化帶來的影響的措施就叫做補償。通過補償以準確地測定汽包中的水位。
汽包水位測量補償?shù)姆椒ㄍǔS袃煞N,一種是壓力補償,另一種是溫度補償,無論采取哪種方法補償效果都一樣。但是它們之間略有區(qū)別,即溫度補償可以從0℃開始,而壓力補償只能從100℃開始。這是因為溫度可以一一對應飽和密度以及100℃以下時的非飽和密度,而壓力卻只能一一對應飽和密度,即最低壓力0MPa只能對應100℃時的飽和密度。故而由這兩種方法構(gòu)成的補償系統(tǒng)各自對應的補償起始點有所不同,即差壓變送器量程有所不同。表1中0MPa對應兩行差壓值,其原因即在于此;其中上一行對應的是溫度補償,下一行對應壓力補償。很顯然,溫度補償也可以從100℃開始。