5.2.建立補償系統(tǒng)的步驟

第一步 確定雙室平衡容器的0水位位置

容器的0水位的位置一般情況下比較容易確定，通過查閱鍋爐制造廠家有關汽包（學名鍋筒）及附件方面的圖紙和資料，進行比較和計算即可獲得。文中例舉的容器0水位位置位于連通器水平管軸線以上365mm處，即基準杯口水所在的平面下方215mm處。但是，偶爾由于圖紙的疏漏缺少與確定0水位相關的數(shù)據(jù)，無法計算出0水位的位置，那么確定起來就比較復雜。如圖1中就缺少數(shù)據(jù)。這種情況下就只有根據(jù)容器的自我補償特性在0水位所體現(xiàn)的特點通過反復驗算來獲得。由于容器本身就是用這樣的方法經(jīng)反復驗算而設計制造的，只要驗算的方法正確通過驗算得到的數(shù)據(jù)會很準確可靠，當然這只限于圖紙不詳?shù)那闆r下。由于限于篇幅，這里只提供思路，具體的驗算的方法本文不予介紹。對此感興趣的讀者可以試一試。

第二步 確定差壓變送器的量程

差壓變送器的量程是由汽包水位的測量范圍、容器的0水位位置以及補償系統(tǒng)的補償起始點等三方面因素決定的。一些用戶一般只考慮了前兩方面因素，而忽略了補償起始點因素，甚至極個別的用戶只簡單地根據(jù)汽包水位的測量范圍確定變送器的量程，造成很大的測量誤差。一般情況下，忽略容器的0水位位置所造成的誤差在70~90mm之間，忽略補償起始點所產(chǎn)生的誤差在30mm以下，特別情況下誤差都將會更大。此外，這里特別提醒用戶，在進行汽包水位測量工作時，關于變送器的量程，在沒有得到確認的情況下，切不可單純依賴設計部門的圖紙。事實上，多數(shù)情況下，設計部門在進行此類設計，對變送器選型時，只確定基本量程，而不給出應用量程。

下面來確定變送器的量程。

本文的例子中容器的0水位位置位于連通器水平管軸線以上365mm處。由于該容器的量程為±300mm，因此（1）式中的hw的最大值和最小值分別為665mm和65mm。如果采用壓力補償，從《飽和水與飽和水蒸汽密度表》中查出100℃時的飽和水與飽和水蒸汽的密度代入（1）式，再分別將665mm和65mm代入（1）式，即得最小差壓

ΔP_min=－70.5mm水柱

和最大差壓

ΔP_max=504mm水柱

這兩個差壓值就是變送器的量程范圍（見表1中0MPa對應的下行），即－70.5～504mm水柱。如果采用溫度補償，且從0℃開始補償，則由于水的密度極其接近1mg/mm3，誤差可以忽略，令蒸汽的密度為0。用同樣方法即可得到變送器的量程為－85～515mm水柱（見表1中0MPa對應的上行）。實際上，從0℃開始補償是完全沒有必要的，其原因這里無需遨述。

第三步 確定數(shù)學模型

數(shù)學模型是補償系統(tǒng)中的最重要環(huán)節(jié)。由（1）式得

???? ????????????（2）

由于相對于規(guī)定的0水位的汽包水位 h= h_w－365mm，所以

???????????? （3）

式中h —— 相對于規(guī)定的0水位的汽包水位

^γ_w —— 飽和水的密度

^γ?? _s —— 飽和水蒸氣的密度

^γ?? _c —— 環(huán)境溫度下水的密度

ΔP—— 差壓

（3）式即為補償系統(tǒng)的數(shù)學模型。式中^γ?? _c為常數(shù)，令環(huán)境溫度為30℃，則^γ _c=0.9956mg/mm³，所以

????????????? （4）

（4）式為最終的數(shù)學模型。顯然，它與（3）式的作用完全一樣。在補償系統(tǒng)中可以任選其一。

第四步 確定函數(shù)、完成系統(tǒng)

在（3）式和（4）式中含都有“320 ^γ _w－580 ^γ? _s” 和“^γ _w－^γ? _s”關于飽和水與飽和水蒸汽密度的兩個子式。查《飽和水與飽和水蒸汽密度表》，可以獲得這兩個子式關于壓力或溫度的函數(shù)曲線。將所得到的曲線以及（3）式或者（4）式輸入用以執(zhí)行運算任務硬件設備，補償系統(tǒng)即告完成。

從補償系統(tǒng)的建立過程可以發(fā)現(xiàn)，補償系統(tǒng)是根據(jù)某一特定構造的容器而建立的。因此，建立補償系統(tǒng)時應根據(jù)不同的容器，建立不同的補償系統(tǒng)。建立補償系統(tǒng)時，當確定差壓的計算公式以后，只需重復這里的步驟即可得到新的汽包水位測量補償系統(tǒng)。
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眾所周知，為了使容器達到理想工作狀態(tài)，容器的外部必須作以適當?shù)谋?。然而，關于容器的凝汽室及頂部的保溫問題目前有些爭議，部分用戶認為這里的保溫可有可無。筆者在這里闡述一下個人的觀點。筆者通過多年觀察發(fā)現(xiàn),在這里沒有保溫的情況下，冬季由儀表顯示的汽包水位會比夏季低將近10mm。分析原因，是因為一般情況下凝汽室的溫度都要比環(huán)境高300℃左右，甚至更高，因此它的熱輻射能力很強。當凝汽室外部沒有保溫或者保溫條件比較差時，盡管凝結水的速度會加快并導致更多的飽和水蒸汽流到這里補充這里的熱量，但是由于這里的介質(zhì)處于自然對流狀態(tài)且受到管路等的阻力的制約，使補充的熱量難以維持這里的溫度，進而影響了測量的準確性。對于額定工作壓力為13.73MPa的鍋爐而言，如果冬季由儀表顯示的汽包水位比真實水位低10mm，將意味著容器內(nèi)部的溫度比飽和溫度低7℃左右。所以，為確保其包水位測量的準確性，這里必須加以適當?shù)谋?。筆者以為，這里的保溫以保溫層的外層溫度不超過120℃為佳。