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差壓式液位計的平衡容器結構及工作原理
閱讀：1418 發布時間：2023-7-31一、平衡容器的內部結構 差壓式液位計都會用到平衡容器，但有的使用者對其不太了解，尤其是搞不清楚雙室平衡容器的內部結構，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知識。差壓式液位計是基于液體靜壓平衡原理工作的，平衡容器實際上是一個“液位--差壓"轉換器。其作用是造成個恒定的液體靜壓力，使之與被測液位形成的液體靜壓力相比較，輸出二者之差。平衡容器實際上就是個冷凝器，按結構分有單室平衡容器(單層)和雙室平衡容器(雙層)之分。大型鍋爐用的平衡容器結構要復雜些，在此僅介紹工業鍋爐常用的FP型平衡容器。
單室平衡容器的結構較簡單，如圖所示。測量低壓容器的液位時，當容器內外溫差大，或氣相容易凝結成液體時，如除氧水箱的水位，大多采用單室平衡容器進行測量。測量前應根據所測介質的性質，把平衡容器的堵頭拆開，灌入冷水或其他液體。對一些化工生產的有毒有害場合平衡容器內裝的是隔離液。
雙室平衡容器的結構如圖所示。測量鍋爐汽包水位采用雙室平衡容器，平衡容器由內外兩層容室構成。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；內層容室經平衡器下側導壓管與鍋爐汽包的水相連，使用的是連通器原理，所以內層容室水位高度跟隨汽包水位而變化。這樣結構的雙層容器保證了外層容室和內層容室的水溫基本相等，因而可以減少由于溫度不同所產生的測量誤差。
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，外層容室內充滿了冷凝水；當外層容室的水面低于平衡器上端導壓管時，靠汽包蒸汽的冷凝水補充，當水面高于平衡器上端導壓管時，水經導壓管流入鍋爐汽包，使外層容室水位高度始終保持不變。內層容室經平衡器下側導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、溫度參數恒定時，差壓變送器的輸出信號僅與鍋爐汽包的水位有關。
對于低壓鍋爐，由于內層容器內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層容器中的水柱高度也就等于汽包中的實際水位高度。由于平衡器外層容室與差壓變送器的低壓側連接，內層容室與差壓變送器高壓側連接。此時H、L之間產生的差壓為△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"的轉換關系算式。也就是說用雙室平衡容器測量水位時，其工作原理就是利用液體靜壓力原理，把汽包質量水位轉換成差壓，經差壓變送器再將差壓轉換為電流信號送至顯示控制儀表或DCS系統。
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，在實際應用中是要將其換算為Pa的，只要再乘上當地的重力加速度g即可，即△P=g[（L-H）×（ρl-ρQ)] 。對于許多中、小型工業鍋爐，由于其飽和蒸汽的壓力不高，所以大多是按ρ1=ρQ來處理的，這時差壓就是內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、電接點水位計、雙色水位計。
雙室平衡容器是一種結構巧妙，具有一定自我補償能力的汽包水位測量裝置。它的主要結構如圖1所示。在基準杯的上方有一個圓環形漏斗結構將整個雙室平衡容器分隔成上下兩個部分，為了區別于單室平衡容器，故稱為雙室平衡容器。
１）盡管傳統雙室平衡容器具有自我補償功能，即當汽包中的水位越接近零水位時，容器輸出差壓受汽包壓力變化的影響越小，但由于傳統雙室平衡容器基準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稱，致使汽包零水位與汽包中心線不一致，導致汽包零水位的確定困難。
２）由于傳統雙室平衡容器的正壓側先于負壓側路引出平衡容器，造成正負引壓管路在全量程測量范圍內溫度不一致，同時ρｃ取環境溫度下水的密度，通常情況下它會隨著季節的變化而變化，因而為了保證正負壓側垂直管路處于環境溫度，要求鋪設的水平管路的長度 大 于１０００ｍｍ，增 加 了 配管的難度。因此，傳統雙室平衡容器很難避免溫度對其測量結果的影響。
在環境溫度為３０℃，水密度ρｃ 為９９５ｋｇ／ｍ３時，通過式（５）算出正壓側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，正壓側溫度 在６０℃以 上 時 會 產 生５ｍｍ 以上的誤差，由于飽和水的溫度在２００℃左右，因而正壓側如果不充分散熱，其溫度一般會在６０℃以上，測量誤差不容忽視
電接點水位計根據水與汽電阻率不同而設計。測量筒的電極在水中對筒體的阻抗小。在汽中對筒體的阻抗大。 隨著水位的變化，電極在水中的數量產生變化。轉換成電阻值的變化。傳送到二次儀表，從而實現水位的顯示、 報警、保護聯鎖等功能。
雙色水位計（連通器）是用在鍋爐汽包上或其它壓力容器上、用來監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 行 前給雙室平衡容器灌水，是為了把負壓室及其導壓管中的氣體排出，達到
正 常 運 行 的條件。灌水的步驟：
A、將2、3、4、5、關閉，6、7、8打開，松開9、10。
B、擰開封口螺栓1，向平衡容器內灌水。
C、當導壓管內的空氣全部排出，并且有水連續不斷從9、10流出時，擰緊9、10，
關閉7，繼續灌水。
D、平 衡容器內灌滿水后，將1擰緊，打開2、3，結束。
備注：
1.導壓管采用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 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，使導壓管保持一定的傾斜角度，兩根導壓管要盡量平行配管，不可在中間部位出現上弓段（積氣部位）。
6.汽包投入運行前，雙室平衡容器的負壓室、導壓管都應灌滿水。