1、幾種常見的水位測量平衡容器
　　
　　差壓式水位計用于測量鍋爐汽包水位，其平衡容器通常有單室平衡容器、簡單雙室平衡容器、蒸汽罩式雙室平衡容器以及蒸汽罩補償式平衡容器（即帶中間抽頭的雙室平衡容器）4種。
　　
　　1.1單室平衡容器
　　
　　單室平衡容器又叫簡單平衡容器，如圖1所示，其結構簡單，安裝方便，但測量誤差較大。當鍋爐在額定汽壓運行，水位為正常水位時，其輸出的差壓△p比較穩(wěn)定，測量較準確；當汽壓下降時（即使此時的水位保持不變，正壓側壓力（p+）變化不大），負壓側的壓力（p-）將顯著增大，致使平衡容器輸出差壓減小，水位表指示偏高。
　　
　　由圖1可以得到水位測量關系式：　　
　　圖1和式（1）、式中：ρc為平衡容器內水密度，kg/m3；ρw為汽包內飽和水密度，kg/m3；ρs。為汽包內飽和汽密度，kg/m3；g為重力加速度，m/s2；H為汽包水位，m；△p為平衡容器輸出差壓，kPa；L為水位計量程，m。　　
　　由圖1可以看出，正壓側壓力p+由恒定的水柱高度維持（汽包內的蒸汽經過正壓側一次門“1”注入平衡容器內并凝結成水，利用溢流原理將多余的水流回汽包。），負壓側壓力p-則隨汽包水位變化而變化，所以△p即隨汽包水位而變化。
　　
　　但是，由于汽包內的飽和水與平衡容器內的冷凝水溫度不同（即密度不同），會導致測量誤差。為了減少此誤差，通常是使平衡容器的安裝標高（正負壓取樣管的垂直距離L）與二次顯示儀表的刻度全量程一致，并在二次表校驗時，按運行額定參數(shù)和環(huán)境平均溫度，考慮密度影響的修正值。單室平衡器一般用于測量低溫、低壓容器的水位，在用于測量鍋爐汽包水位時，要運用水位測量的汽壓自動校正系統(tǒng)才能實現(xiàn)較準確的測量。
　　
　　1.2雙室平衡容器
　　
　　雙室平衡容器（簡單雙室平衡容器）的結構如圖2所示。　　
　　雙室平衡容器的正壓側與單室平衡容器一樣，維持恒定水柱高度，負壓側置于平衡容器內，上部比正壓管下緣高10mm左右，下部與汽包的水室相連通，其水柱高度隨著汽包水位的變化而變化。
　　
　　雙室平衡容器的優(yōu)點是內外2根管內水的溫度比較接近，減少了采用單室平衡容器因正負壓取樣管內水的密度不同所引起的測量誤差，但是，由于平衡容器內的溫度遠遠低于汽包內的溫度，故負壓管內的水位比汽包實際水位偏低，因而產生測量誤差。當汽壓和平衡容器環(huán)境溫度變化時，此誤差是個變數(shù)。
　　
　　雙室平衡容器的水位測量關系式與單室平衡容器相同。
　　
　　1.3蒸汽罩式雙室平衡容器
　　
　　蒸汽罩式雙室平衡容器是采用汽包內飽和蒸汽來加熱正、負壓側取樣管內的水，使之處于飽和溫度，即ρc＝ρw，從而消除了簡單雙室平衡容器內水溫度與汽包內水溫度不同帶來的測量誤差，其結構如圖3所示。
　　
　　由于ρc＝ρw，蒸汽罩式雙室平衡容器的水柱-差壓關系式為：　　
　　蒸汽罩雙室平衡容器雖然消除了環(huán)境溫度對水位測量的影響，但當汽壓p降低時，雖然實際水位不變，但由于飽和水密度增加，正壓管壓力p+增大，平衡容器輸出差壓也將顯著增大，導致水位指示偏低。
　　
　　1.4蒸汽罩補償式平衡容器
　　
　　鑒于當汽壓變化時，單室平衡容器和蒸汽罩雙室平衡容器的輸出差壓變化方向恰好是相反的，于是提出了蒸汽罩補償式平衡容器（即帶中間抽頭的雙室平衡容器），其結構如圖4所示。　　
　　蒸汽罩補償式平衡容器正壓側取樣管的水柱改由2段組成，ι段保持飽和溫度，L—ι段保持室溫。適當選擇2段的比例，即可獲得在某一特定水位（如正常水位）下平衡容器輸出的差壓值不受汽壓變動的影響。
　　
　　目前，測量中小型鍋爐汽包水位時，廣泛采用蒸汽罩補償式平衡容器，用蒸汽罩對正壓恒位水槽加熱，使槽內的水在任何情況下都與汽包壓力下飽和水的密度相同，不受環(huán)境溫度的影響。蒸汽罩的加熱蒸汽取自汽包的蒸汽室，凝結水經疏水管“4”流至鍋爐下降管。
　　
　　為了使平衡容器能迅速達到正常的工作狀態(tài)，在汽包與平衡容器的連接管之間加裝汽側一次門，當鍋爐開始升壓時，要關閉該閥門，使較高壓力的爐水由疏水管注入平衡容器，并迅速充滿正壓恒位水槽。這樣，待儀表管路沖洗后，打開該閥門，水位表即可正常投入。
　　
　　在鍋爐參數(shù)變化時，為了保證汽包水位一定，差壓與水位成單值函數(shù)，密度補償長度ι必須選擇合適，ι值的確定是在水位為正常水位H0時求取的。因此，只有當汽包水位為H0時，才能進行良好的密度補償。
　　
　　ι值的計算公式如下：　　
　　式中：ρwe、ρse為額定汽壓下飽和水和飽和蒸汽的密度，kg/m3；ρw、ρs為與補償范圍下限壓力相應的飽和水和飽和蒸汽密度，kg/m3；α為比例系數(shù)。
　　
　　由于飽和水密度和飽和蒸汽密度與汽壓之間為非線性關系，因此，即使線性化后，式（5）中的比例系數(shù)。對于不同的汽壓范圍，其數(shù)值也有所不同。如：汽壓為4.41MPa時，α＝－0.18；汽壓為10.78MPa時，α＝－0.26；汽壓為14.7MPa時，α＝－0.32。
　　
　　蒸汽罩補償式平衡容器的水位-差壓轉換關系式如下：　　
　　2、平衡容器選型
　　
　　鍋爐在正常運行時，汽包水位將保持在正常水位附近。從這個角度出發(fā)，對于中、小型鍋爐，在汽包水位測量不采用汽壓自動校正（補償）系統(tǒng)條件下，以采用蒸汽罩補償式平衡容器（帶中間抽頭的雙室平衡容器）為宜。對于采用汽壓校正（補償）的水位測量系統(tǒng)（高壓或超高壓鍋爐），當平衡容器安裝現(xiàn)場環(huán)境溫度較穩(wěn)定時，以采用單室平衡容器為宜，因為其結構簡單、安裝方便，同時還可避免在采用雙室平衡容器時汽壓驟然下降，造成飽和水汽化而喪失正壓頭的危險。但如果平衡容器安裝現(xiàn)場環(huán)境溫度變化較大時，以采用蒸汽罩式雙室平衡容器為宜。
　　
　　3、汽包水位測量的壓力校正（補償）
　　
　　3.1單室平衡容器、簡單雙室平衡容器
　　
　　由式（1）可知，如果將差壓信號△p與反映密度變化的信號（ρc－ρs）gL代數(shù)相減，再除以密度變化信號（ρw－ρs）g，則測量系統(tǒng)的輸出為水位H。平衡容器的汽包壓力自動校正系統(tǒng)如圖5所示。　　
　　圖中f（x1）和f（x2）為函數(shù)轉換器，其輸出分別為（ρc－ρs）gL和（ρw－ρs）g，二者能自動跟隨汽包壓力變化而變化，達到自動校正汽包壓力的目的。由于采用單室平衡容器時ρc仍隨環(huán)境溫度變化，因此，測量上仍有一定的測量誤差，該誤差的大小取決于ρc隨環(huán)境溫度變化的大小。
　　
　　3.2蒸汽罩雙室平衡容器的壓力校正
　　
　　由于蒸汽罩的作用，蒸汽罩雙室平衡容器內凝結水的密度與汽包飽和水的密度相同，不受環(huán)境溫度的影響。由式（4）可得到其壓力校正系統(tǒng)（圖6）。　　
　　函數(shù)轉換器f（x2）接受汽包壓力信號，輸出為（ρw－ρs）g，經除法器與差壓信號相除，再送人減法器與代表L的定值電壓相減，便得到汽包水位H。
　　
　　3.3蒸汽罩補償式平衡容器的壓力校正
　　
　　由式（6）可得到蒸汽罩補償式平衡容器水位測量壓力校正系統(tǒng)（圖7）。　　
　　綜上所述，在汽包壓力校正系統(tǒng)中，f（x1）用來描述（ρc－ρs）與汽壓的關系，f（x2）用來描述（ρw－ρs）與汽壓的關系。這些關系在實際應用中可采用多折線函數(shù)發(fā)生器來實現(xiàn)；在采用微處理器或計算機控制系統(tǒng)的情況下，可采用較復雜的計算式，亦可采用按汽壓分段的多段計算式以提高計算精度。此外，還可利用計算機控制系統(tǒng)*的存儲功能，采用查表的方法實現(xiàn)汽包水位的壓力自動校正（補償）。但由于汽包水位測量涉及的因素較多，壓力校正的精度要求適可而止。而且，以上討論都是在假定凝結水溫度恒定的情況下給出的。在火電廠運行現(xiàn)場，凝結水溫度是隨環(huán)境溫度和運行狀況而變化的，因此，單純提高壓力補償精度而忽略環(huán)境溫度的影響也是不合適的。
　　
　　4、結語
　　
　　（1）鍋爐汽包水位平衡容器的選型應因地制宜。
　　
　　（2）平衡容器有多種壓力校正方式，其校正精度可酌情而定，但要適度。