5.2.建立補(bǔ)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(guān)汽包（學(xué)名鍋筒）及附件方面的圖紙和資料，進(jìn)行比較和計(jì)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(zhǔn)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(guān)的數(shù)據(jù)，無法計(jì)算出0水位的位置，那么確定起來就比較復(fù)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(bǔ)償特性在0水位所體現(xiàn)的特點(diǎn)通過反復(fù)驗(yàn)算來獲得。由于容器本身就是用這樣的方法經(jīng)反復(fù)驗(yàn)算而設(shè)計(jì)制造的，只要驗(yàn)算的方法正確通過驗(yàn)算得到的數(shù)據(jù)會(huì)很準(zhǔn)確可靠，當(dāng)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(yàn)算的方法本文不予介紹。對(duì)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(cè)量范圍、容器的0水位位置以及補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償起始點(diǎn)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(bǔ)償起始點(diǎn)因素，甚至極個(gè)別的用戶只簡(jiǎn)單地根據(jù)汽包水位的測(cè)量范圍確定變送器的量程，造成很大的測(cè)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(bǔ)償起始點(diǎn)所產(chǎn)生的誤差在30mm以下，特別情況下誤差都將會(huì)更大。此外，這里特別提醒用戶，在進(jìn)行汽包水位測(cè)量工作時(shí)，關(guān)于變送器的量程，在沒有得到確認(rèn)的情況下，切不可單純依賴設(shè)計(jì)部門的圖紙。事實(shí)上，多數(shù)情況下，設(shè)計(jì)部門在進(jìn)行此類設(shè)計(jì)，對(duì)變送器選型時(shí)，只確定基本量程，而不給出應(yīng)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(bǔ)償，從《飽和水與飽和水蒸汽密度表》中查出100℃時(shí)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(gè)差壓值就是變送器的量程范圍（見表1中0MPa對(duì)應(yīng)的下行），即－70.5～504mm水柱。如果采用溫度補(bǔ)償，且從0℃開始補(bǔ)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(duì)應(yīng)的上行）。實(shí)際上，從0℃開始補(bǔ)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(xué)模型

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

???? ????????????（2）

由于相對(duì)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(duì)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(bǔ)償系統(tǒng)的數(shù)學(xué)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(xué)模型。顯然，它與（3）式的作用完全一樣。在補(bǔ)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(guān)于飽和水與飽和水蒸汽密度的兩個(gè)子式。查《飽和水與飽和水蒸汽密度表》，可以獲得這兩個(gè)子式關(guān)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(yùn)算任務(wù)硬件設(shè)備，補(bǔ)償系統(tǒng)即告完成。

從補(bǔ)償系統(tǒng)的建立過程可以發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)償系統(tǒng)是根據(jù)某一特定構(gòu)造的容器而建立的。因此，建立補(bǔ)償系統(tǒng)時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的容器，建立不同的補(bǔ)償系統(tǒng)。建立補(bǔ)償系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)確定差壓的計(jì)算公式以后，只需重復(fù)這里的步驟即可得到新的汽包水位測(cè)量補(bǔ)償系統(tǒng)。
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眾所周知，為了使容器達(dá)到理想工作狀態(tài)，容器的外部必須作以適當(dāng)?shù)谋?。然而，關(guān)于容器的凝汽室及頂部的保溫問題目前有些爭(zhēng)議，部分用戶認(rèn)為這里的保溫可有可無。筆者在這里闡述一下個(gè)人的觀點(diǎn)。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(huì)比夏季低將近10mm。分析原因，是因?yàn)橐话闱闆r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(qiáng)。當(dāng)凝汽室外部沒有保溫或者保溫條件比較差時(shí)，盡管凝結(jié)水的速度會(huì)加快并導(dǎo)致更多的飽和水蒸汽流到這里補(bǔ)充這里的熱量，但是由于這里的介質(zhì)處于自然對(duì)流狀態(tài)且受到管路等的阻力的制約，使補(bǔ)充的熱量難以維持這里的溫度，進(jìn)而影響了測(cè)量的準(zhǔn)確性。對(duì)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(shí)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(cè)量的準(zhǔn)確性，這里必須加以適當(dāng)?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。