加热炉汽化冷却系统及锅炉汽包液位测量修正新方法

    1概述加热炉汽化冷却系统利用炉外汽包、下降管（热水循环泵）、分配联箱、进出口联箱、加热炉水梁立柱、上升管等设备形成加热炉热水循环系统，对加热炉水梁立柱进行冷却。汽包中产生的饱和蒸汽最大压力设计为1.3 MPa，当汽包内的饱和蒸汽压力大于车间蒸汽管网压力时，向蒸汽管网送汽。

　　锅炉按汽包的工作压力一般分为低压锅炉（< MPa）。

    工厂设计常用的锅炉为低压锅炉、中压锅炉、次高压锅炉。

　　以往工程设计中，汽包液位仅仅考虑蒸汽密度随汽包内压力和温度对液位测量值的影响，忽略了液位的差压变送器差压值因饱和水温度和密度变化产生的测量误差，导致汽包液位的测量误差大，采用其它仪表辅助监视汽包液位，使汽包液位测量系统的性价比下降，没有充分利用微机化智能仪表的优势。

　　汽包内的饱和蒸汽及饱和水的温度、压力主要随炉子冷热变化而变化，停炉、保温及加热生产不同工况对汽包液位的影响最大。

    汽包液位测量的介质特点为：蒸汽和水的温度均为饱和温度，变化范围：0*C195*C（1.3MPa加热炉汽化冷却系统）、0*C200*C（1.6汽包液位测量仪表的特点为采用带双室平衡容器的差压变送器。对差压变送器进行负迁移后，将汽包的液位变化产生的差压信号，以420 mADC直流信号送给二次仪表显示汽包液位。

　　本文分析和介绍一种利用多段线性化函数对差压信号进行饱和温度理想修正和实际温度或液位修正差压信号，经量程换算后，再赋值给液位信号进行显示、记录及控制的新方法。其特点在于汽包液位信号在从0C到汽包的最大工作压力的饱和温度范围内均能较准确地显示。

　　汽包液位不同温度的差压变送器信号特性。1.1汽包饱和水蒸汽温度不同对液位差压变送器量程及负迁移的影响因为饱和水的温度不同，汽包最低液位-500 mm和差压变送器输出的4mADC所对应的负迁移量及量程也不同，这样最大差压相差-1322.9 Pa，这是影响汽包液位测量的主要因素；汽包最高液位在+500mm产生的差压0Pa相同，对应差压变送器输出的20 mADC.故以汽包液位变送器的负迁移值及量程以0C对应的最大差压进行。其它饱和温度的饱和水蒸汽产生的差压值乘以修正系数K1（或K2）换算到0C的量程上，即通过多段线性化函数对差压测量值进行量程修正，再进行差压量程换算，折成DCS系统标准电信号值后，赋值给汽包液位变量进行记录及控制等。液位公式为：器量程和DCS系统等的量程为-9.8057Hmax0 Pa；TE为汽包温度信号，量程为0C250C；PT为汽包压力信号，量程为0这样使得双室平衡容器内的液位产生的差压能真实反应汽包不同饱和温度范围内的液位值，提高了测量精度及系统的性价比。

    加热炉汽化冷却系统及锅炉汽包液位测量原理图如所示。图中Hmax为最大水位，H.为差压变送器安装位置到汽包最低水位的垂直高度，Y'为汽包内水的密度，Y1为平衡容器内水的密度，Y1'为平衡容器内水受水的密度Y'、Y1及环境温度影响后的密度，Y"为汽包内水蒸汽的密度。汽包的水位显示范围2汽包液位测量的相关数据表加热炉汽化冷却系统及低压锅炉汽包液位测量的相关数据表差压变送器的零点必须进行负迁移。0C 200C的迁移量为：根据饱和水蒸汽的密度和压力及水的密度，用座标进行定性分析。

　　由于双室平衡容器内的水位与汽包内的液位始终一致，汽包内饱和水蒸汽在循环运动中，双室平衡容器内的水相对静止，且水温受环境温度影响，比汽包内的水温低一些，故必须对差压变送器测量管路实测的差压值进行有效的修正。对此方法有两种。

　　第一种：以汽包的就地水位计读数为标定值，对修正系数K1的理想值进行实际修正，形成一组K2值，经多段线性化函数对差压信号进行修正，使DCS系统的汽包液位值与汽包就地水位计读数值一致。液位公式为：4DCS系统或可编程序控制器作汽包液位显示的设计步骤DCS系统或可编程序控制器作加热炉汽化冷却系统及低压锅炉汽包液位显示的设计步骤。

    第二种：在平衡容器到液位差压变送器的测量正室管路上安装铠装热电阻，温度信号TX送DCS系统，量程0C250C，用K1修正系数构成多段线性化函数对差压信号进行修正。液位公式为：LILTXK1（TX）/9.8057Hmax+1（3）

　　设置汽包液位差压变送器的量程：-9805.7 Pa0Pa（最大负迁移值）在DCS系统或可编程序控制器中设置汽包液位差压变送器的变量LT量程：-9805.7Pa0Pa（最大负迁移值）在DCS系统或可编程序控制器中设置汽包压力的变量PT量程：0在DCS系统或可编程序控制器中设置汽包温度热电阻的变量TE在DCS系统或可编程序控制器中设置汽包液位差压变送器测量管路热电阻的变量TX量程：0C350C在DCS系统或可编程序控制器中设置汽包液位的中间变量LY量程：01（与DCS系统等内部电信号变化范围一致）在DCS系统或可编程序控制器中设置汽包液位的变量LI量程：在DCS系统等中设置多段线性化函数；或汽包温压K1在DCS系统等中设置多段线性化函数；汽包压力K3位差压信号进行压力、温度修正、量程换算及赋值）若汽包液位信号LI的读数与现场汽包就地指示的读数误差大于15mm，则对K1值进行修正得到K2，使其液位值相等

    2设置汽包液位差压变送器的量程：-9805.7 Pa0Pa（最大负迁移值）在DCS系统或可编程序控制器中设置汽包液位差压变送器的变量LT量程：-9805.7Pa0Pa（最大负迁移值）在DCS系统或可编程序控制器中设置汽包压力的变量PT量程：0在DCS系统或可编程序控制器中设置汽包温度热电阻的变量TE在DCS系统或可编程序控制器中设置汽包液位差压变送器测量管路热电阻的变量TX量程：0C200C在DCS系统或可编程序控制器中设置汽包液位的变量LI量程：在DCS系统等中设置多段线性化函数；或汽包温压K1=f（TE）、在DCS系统或可编程序控制器中设：LI =K1XLT/9805.7+1（对变送器的差压信号进行温度修正、量程换算及赋值）若汽包液位信号LI的读数与现场汽包就地指示的读数误差大于15mm，则对K1值进行修正得到K2，使其液位值相等DCS系统或可编程序控制器作中压锅炉、次高压锅炉汽包液位显示的设计步骤（见表2）。

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