冶金鍋爐常用汽包液位計類型及應用

鍋爐汽包液位計是鍋爐的重要附屬設備，主要有雙室平衡容器、雙色液位計、彩色石英管液位計、云母水位計及電接點水位計等液位計，目前常用的鍋爐水位計是雙色液位計、彩色石英管液位計及電接點水位計，本文主要講述他們的計原理，主要優缺點，一般選擇與應用。

鍋爐汽包液位計是鍋爐的重要附屬設備，汽包液位過高會直接影響汽水分離效果，容易造成過熱器和汽輪機通流部分結垢，引起過熱器爆管，機組熱效率降低。因鍋爐里的水在高溫時汽化，水和汽損耗較大，要不斷地補充水，才能使鍋爐的水位保持一定高度，當水位高到一定程度，蒸汽就會帶水，可能引起破壞性事故。水位過低，鍋爐有爆炸的危險。汽包液位計在實際運行中存在諸多因素，屬于儀表中比較難處理的一類。

1、雙色液位計

（1）磁敏電子雙色液位計，主要用于鍋爐設備現場液位測量與控制。選用優質不銹鋼及進口電子元件制造，顯示部位采用高亮度LED 雙色發光管，組成柱狀顯示屏，通過LED 光柱的紅綠變化來檢測所測液位的高低；顯示亮度高，可視距離遠，標尺清晰，顯示角度大，產品更具系列化，智能化。全過程測量防雨防雷，防腐防爆，可耐高溫、高壓，高密封、防泄漏、無盲區，顯示醒目，讀數直觀，且測量范圍磊，適用于各種塔、罐、槽球形容器及鍋爐等設備的介質液位測量。選配限位開關，可實現液位上、下限報警和控制；選配液位變送器，可將液位信號轉換成直流4～20mA 模擬未準信號，實現遠距離檢測、指示、記錄與控制，亦可與計算機系統直接通信。

（2）雙色液位計原理該類型的儀表都有一個容納浮球的腔體（稱為主體管或外殼），腔體通過法蘭或其他接口與容器組成一個連通器。儀表腔體內的液面與容器內的液面是相同的高度，所以腔體內的浮球會隨著容器內液面的升降而升降，此時并不能看到液位，所以在腔體外面裝一個翻柱顯示器，因為制造浮球時，在浮球沉入液體與浮出部分的交界處安裝了磁鋼，與浮球隨液面升降時，其磁性透過外殼傳遞給翻柱顯示器，推動磁翻柱翻轉180°。由于磁翻柱是由紅、白兩個半圓柱合成的圓柱體，所以翻轉180°后，朝向翻柱顯示器外的會改變顏色（液面以下紅色、以上白色），兩色交界處即是液面的高度。

（3）為擴大使用范圍，可根據相關標準及要求增加液位變送裝置，以輸出多種電信號（如電阻信號、電壓信號或電流信號）。其中4～20mA 電流信號是比較常用的一種。比如在監測液位的同時，磁控開關信號可用于對液位進行控制或報警；在翻柱液位計的基礎上增加4～20mA 變送傳感器，在現場監測液位的同時，將液位的變化通過變送傳感器、線纜及儀表傳到控制室，實現遠程監測和控制。

（4）安裝方式。垂直安裝，跟隨速度≤0.08m/s，浮子材料可選304、PTFE/304 外村PTFE、鋁、鈦LED 顯示器，可選低亮型，高亮型，霧狀散光型三種，主導管材料可選304、1Cr18Ni9Ti、316L、304 內襯PTFE、鈦、PP 或PTFE（聚四氟乙烯），可根據不同使用地點斟酌。

（5）雙色液位計可結合工業電視輔助。設計簡單、緊湊、堅固可靠壽命長。無維護工作量，能長年在戶內外安裝使用。遠傳一體化結構，使工業自動化管理變得輕松方便。電子發光雙色顯示，適宜在光線暗的場所中應用，夜間觀察更醒目。目前有廠家采用獨特的進口霧狀散光型LED 發光管，顯示效果穿透性強、清晰不刺眼，供工業攝像頭遠程清晰監控。還可選配直流4～20mA 液位變送器，實現遠距離集中測量與控制。

（6）缺點。工業電視輔助測量系統是由石英管液位計、攝像頭和顯示器組成，其本身就需要人工參與及受現場環境影響（如反吹）等。鍋爐運行時看不見真實液位，所見的液位一定是假液位。這是為防止石英體受氣蝕而采取的降溫措施造成的內外容器液體密度差形成的，誤差達可視結果的25%。

2、彩色石英管液位計（以下簡稱彩色液位計）

利用自然光在液體中的折、反射原理，測量時借助紅、綠片，使液相顯示綠色，氣相顯示為紅色。由于液氣相顯示反差大，指示鮮明清晰，所以對遠距離操作和夜巡視更為有利。如果帶LED 光源則顯示會更清晰，因此廣泛用于石油、化工、電力、冶金等行業的各種透明液體容器和鍋爐上，如水、汽油、液化氣、液氨、丙烷、丙烯、芳烴、酸等油品和化工原料的液位測量。

對于兩種不同介質密度的界面測量，可選用三色界面石英管液位計。三色界面石英管液位計是利用浮力與比重差的原理而設計的，石英管中的小浮子懸浮于兩種介質的分界部分，由于浮子呈黑色，上下部分液體顏色有異，所以顯示醒目，從而解決了一直困擾在石油化工生產過程中兩種混合介質界面分辨不清的難題，是目前國內外非常理想的直讀式液位計。根據《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》第156 條規定，鍋爐遠程控制水位計必須有兩個獨立的同時運行中必須保證一個直讀水位計正常工作。可見直讀式水位計在汽包液位中占據相當重要的位置。

UGS（UNS）系列彩色石英管液位計，它成功地克服了普通板式液位計笨重、密封面積大、易滲漏、顯示不清晰、近距離不易判斷的缺點。液、氣相顯示清晰、無盲區、密封性能好、耐高溫耐高壓、防黏稠、重量輕、壽命長且無泄漏。結構簡單，安裝維護方便，無需電源、防爆。材料是特制的99.99%SiO2 透明石英管，變形點在1077℃，軟化點1730℃，膨脹系統數5.5×10-7。經特殊工藝處理后具有耐高溫、高壓和優良的機械特性。因汽包壓力或水溫過高或水質問題，對石英管有一定腐蝕性，另外石英管液位計制作廠家較多，質量不一，根據多年經驗，石英管液位計會出現石英管爆裂，使用一定時間后石英管模糊不清的問題。

3、電接點水位計

電接點液位計由多個電極按不同高度排列構成，當水位達到（或低于）某個電極時，電極間的導電率發生改變，從而檢出水位是否達到這個電極所在的位置。多個電極組合就構成電接點液位計，特點是逐點指示液位，各點互不關聯，壞掉幾個點不影響其他點的顯示，可靠性極高。所以在顯示、報警、聯鎖保護回路中經常用到，在大型鍋爐中是必備設備。缺點是分段顯示，沒有精度可言，損壞率極高，由于電極在水中腐蝕或結垢，一般半年左右就必須更換。存在假水位和誤報警的現象，鍋爐中的水經常處于翻滾狀態，水汽混合物對電接點式水位計形成誤顯示和誤報警現象。密封點多、導線多，維護工作量大。這些缺點都是其測量原理本身存在的先天不足，無法改進，不適宜做液位調節系統。