火力发电厂的凝汽器水位、除氧器水位、汽包水位、高低加水位等等，在生产过程中都必须进行严格监视和调整。水位测量准确与否，直接关系到水位的自动调整和准确保护设备。目前使用的水位测量压力/差压液位变送器大部分是智能型，技术比较成熟，测量精度高，但传统的安装方式却使液位测量存在诸多弊端，给设备的安全经济运行造成不利影响，为此，对液位测量变送器的安装方式应予以探讨和改进。

 

 
1．压力/差压液位变送器测量水位的原理
压力/差压液位变送器是一个很广泛的名词，从词义上理解就是“转变、传送的仪器”。在工业生产中，变送器的作用是将被测介质的物理过程量，转变为标准电量(0~5V/4～20mA等)，然后传送到相应的控制监视系统。
 
在火力发电厂中使用为广泛的液位测量压力/差压液位变送器是压力／差压变送器。其结构多种多样，有电容式的，有扩散硅型等等，但基本测量原理是一致的。即利用液体的压强公式P=pgh进行计量。式中：P为压强；ρ为液体密度，对于某一温度下的液体，ρ基本上是不变的，如果介质温度变化范围较大，可通过温度补偿修正；g为重力加速度，对于某一地区，g为一固定值；h为液体的高度或称液位。因此，压力/差压液位变送器测量液体的高度h(液位)，实际上是通过测出不同液位产生的不同压力(压强)P来计算得到的。
 
压力/差压液位变送器安装及测量原理如图1所示，变送器两端测量到的差压值△P=(P气体+pgH)-P气体=ρgH。通过换算(有时加上必要的零点迁移)，我们就可以得到需要的容器内液位高度值h。

 
 
2．压力/差压液位变送器安装方式对测量精度的影响
从压力/差压液位变送器液位测量原理上来看是很简单的，但实际上因工况的复杂性，会有许多因素影响水位测量的准确性。在火电厂，容器内大都是高温、高压的液态水，由于蒸发作用，容器上部不是非凝结性的气体而是遇冷会凝结的蒸汽，因此汽侧取样管内很容易形成凝结水，这样就会在变送器的汽侧产生1个附加的压力，变送器两端测量到的差压值就变成△P=(P气体+ρgH)-（P气体+P凝结）<ρgH，即测量液位值比实际液位值小。
若压力/差压液位变送器安装位置不当，可能造成水侧取样管与汽侧取样管的温度相差较大，由于压力/差压液位变送器结构的原因，就会造成较大的水位测量误差。又如水侧取样管的垂直部分产生了气泡并附着在管壁上形成空段，那么因为H 针对上述情况，火电厂对于高温、高压容器内液位的测量，虽然采取了多种安装方式，但到目前为止还没有一种方法能完*因为蒸汽凝结等现象带来的种种问题。
 
3.压力/差压液位变送器安装实例分析及措施
1)定子冷却水箱水位的测量
定子冷却水箱属于低温、低压容器。当前各火力发电厂普遍采用的压力/差压液位变送器测量水位的安装方式如图2a所示。在正常工况下，气侧取样管充满气体，但当水位超过容器顶部很高时，水的过高压力足够压缩气侧取样管的空气，使水进入B段取样管，致使压力/差压液位变送器测量到的差压减小，显示的水位也偏低，从而给出错误的信息。
常规的解决方法是在取样管下部加装一个储水罐，但一旦水开始进入气侧取样管，很快就可以填满储水罐，并进而填满气侧取样管，导致测量错误因此，可将储水罐移到气侧取样管A段，其作用由储水改为增压，如图2b所示，其原理如下：

设气侧取样管内径ф14mm，长度为5000mm，则气侧取样管的容积为769690mm。如果我们选择内径为ф140mm，高度为100mm的增压罐，则增压罐的容积为1539380mm，是气侧取样管容积的2倍。即使水位大大超过水箱顶部，水要进入气侧取样管B段，也必须将增压罐内的空气全部压入气侧取样管。根据气体公式PV/T可知，由于气体体积压缩至原来的1/3，压强则要增至原来的3倍。若在正常工况下，气侧取样管与水箱上部气体相通时，气体的压力高于大气压力P。，则水要进入B段取样管，H段的水压必须大于2P。，那么H的高度必须大于20m，这种情况在火电厂是不会出现的。而当水位回复正常时，增压罐内的水则流入水箱，气侧取样管仍保持通畅，与水箱上部相通，无需排污。经上述改造，定子冷却水箱水位测量准确，达到了预期效果。
 
2)汽包水位的测量
汽包属于高温、高压容器，目前一般采用平衡容器的安装形式，见图3a。

 
由于汽包内的水密度不是标准状态下的密度，所以必须对测量出来的液位根据压力(汽包内是饱和蒸气，压力与温度对应)进行修正。同时，因为平衡容器和汽侧取样管的参比水柱H的密度与汽包内的水密度也不一样，故还需要对此进行补偿。根据国电公司25项重要反措给出的汽包水位测量公式：
 

 
式中：Pa为参比水柱平均水温时的密度；Ps为饱和蒸气密度；Pw为饱和水密度，kg／m3。
由于参比水柱H的温度较高，其密度受环境温度的影响，很难给出一个准确值，所以只能用平均水温(60℃左右)时的密度来代替，这就给测量带来一定的误差。而更重要的是，在实际运行中，我们发现：因为露天环境的影响，A、B侧平衡容器的温度可以相差几十度，致使同一时间内，两侧水位测量值出现较大偏差(达到80mm)。究其根本原因是因为，这种传统安装方式的汽侧需要蒸汽凝结成水后，提供一个固定的参比水柱，因此平衡容器不可能安装得离汽包太远，而且L段的取样管不能太细，以免形成水柱。
 
针对以上情况，设计了如图3b所示的安装方式：将压力/差压液位变送器的位置放到与汽侧取样管平齐，汽侧取样段采用普通的ф14mm或ф16mm的取样管，并有一微小的朝下角度。压力/差压液位变送器远离汽包，使得汽侧取样管有足够的长度来冷却蒸汽，汽侧取样管中的水柱，因为没有高度，所以不会对压力/差压液位变送器产生压强。水侧取样管的段实际上与汽侧取样管是平齐的。依图安装后，第1次的投入使用步骤如下：
 
首先锅炉上水，汽包内有0．2～0．5MPa压力后，打开压力/差压液位变送器本体上的排污口。让汽包内的水填满水侧取样管，并从压力/差压液位变送器的排污口流出，此时关闭变送器本体排污口。这样，由于排污口已封闭，即使汽包内的水位下降到取样口以下，水侧取样管内的水也不会流回汽包。这就给变送器提供了一个固定的参比水柱H。因该参比水柱不是依靠蒸汽凝结形成的，因此只要合理选择D段长度可使参比水柱的温度等于环境温度，基本上是稳定的。
此外，因为不再需要安装平衡容器，其受环境温度影响的问题也就不再存在。
 
该安装方式也适合除氧器的水位测量。安装时应注意的事项及其优点如下：
(1)保证汽侧取样管内有水柱，并有足够的长度，避免压力/差压液位变送器两侧测量介质出现温度差，压力/差压液位变送器的压力传感部分对温度是很敏感的。
(2)水侧取样管内如果出现了气泡，只要它上升到了段，就不会对测量产生影响。
(3)此种安装方式的干扰因素少于平衡容器安装方式，拥有更高的测量精度。