利用液柱的壓力測量液位高度的原理如圖所示。 水位變化時,差壓變送器測量的差壓也變化,它們之間有線性關系。 由于圖像的容器是開口的,所以只要差壓變送器的低壓側開口而與大氣連通即可。 否則,必須如圖所示使低壓端與容器頂部連通。
差壓式液位計
使低壓端與容器頂部連通
此時要注意的是在差壓變送器的低壓側設置排水閥。 低壓側的管路進水時,首先關閉隔離閥,打開排水閥排出里面的液體。 因為氣體管道中有液柱會影響測量結果。 在可冷凝氣體的情況下
因為容器內的氣體是水蒸氣的話,水蒸氣是可以凝結的氣體,所以在圖示的壓差水平計中有問題。 這是因為水蒸氣在氣體管道內凝結,逐漸形成液柱,排水閥在測量時被關閉,需要改良成圖像水平計來處理凝結氣體。 此時,參考液柱內充滿液體,差壓寄存器的高壓端與參考液柱側連接。 水蒸氣在測量管道內冷凝時,冷凝水自動流入容器。
如果容器內的蒸汽密度不能忽視(蒸汽密度隨壓力的增加而增加),或者容器內的液體溫度較高,與測量配管內的液體存在密度差,則需要進行密度補償。
容器內的液體加熱或冷卻后,密度發(fā)生變化,比體積也發(fā)生變化。 也就是說,相同質量的液體體積不同,液面水平也不同。 由于重力壓子只與液柱內流體的重力有關,因此當液體被加熱而使實際液位上升時,不進行密度補償的液位計無法測量此時的液位變化。 應考慮密度補償的要素是參考液注內流體的溫度、容器內流體的溫度、容器內蒸汽的壓力等。
加壓水爐核電站鎮(zhèn)流器水位測量
在加壓水型核電站中,調節(jié)器、蒸汽發(fā)生器內的水位的測量就是這樣的情況。 沸水型核電站的壓力容器內水位測量也是如此。 調節(jié)器通過波動管與回路連接,其內部壓力是回路的壓力。 調節(jié)器內部的水蒸氣處于飽和狀態(tài),運轉中調節(jié)器內部的壓力幾乎不變。 由于調節(jié)器的液面水平的測量是在熱狀態(tài)下進行的,因此如果調節(jié)器因某種原因溫度下降,液面水平的測量會產生誤差。 實際上,有些核電站在穩(wěn)定器溫度下降后,不采用密度補償,而是轉換為在低溫下測量的其他液位計。 一些核電站通過液位測量電路和溫度測量自動補償。 有些核電站是根據溫度測量手動補償的,這種情況下需要使用事先制作好的補償表。
下圖為典型的蒸汽發(fā)生器水位測量方案。 用差壓變送器測量水位差壓,有時也像調節(jié)器一樣,用單獨的差壓變送器測量蒸汽的壓力。 由于飽和蒸汽的溫度和壓力是一一對應的,蒸汽壓力的值可用于溫度補償。
加壓水爐核電站蒸汽發(fā)生器水位測量
蒸汽壓力上升時溫度也上升,此時測量液位的差壓寄存器測量的差壓沒有變化,但是實際的水位發(fā)生了變化。 壓力上升量與飽和壓力之比用于補償測量水位的差壓變送器的輸出。
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