锅炉水位表汽水连管布置结构探讨

锅炉水位表汽水连管布置结构探讨

包汉刚 1 张绍进 2

1 济南玉鼎环境工程有限公司 山东济南 250000

²安徽省城乡规划设计研究院有限公司 安徽合肥 230000

摘要：水位表是锅炉重要的安全附件，能够实时反映锅炉水位的变化，司炉人员根据水位的高低来调节锅炉给水，保证锅炉水位始终处于正常范围之内。锅炉水位表如果形成假水位容易造成锅炉满水事故和缺水事故，锅炉满水会使蒸汽带水量增加，使主汽管路产生水击，甚至损坏用热设备，而锅炉缺水往往是锅炉爆炸的最直接原因。基于此，锅炉安全技术规范中对水位表结构、装置做出了强制性要求。

关键词：锅炉；水位表；汽水连管

引言

TSG11-2020《锅炉安全技术规程》（以下简称《新锅规》）对锅炉水位表的结构、装置（5.3.2中第6条）提出了以下规定：“连接管应尽可能短，如果连接管不是水平布置，汽连管中的凝结水能够流向水位表，水连管中的水能够自行流向锅筒（壳）。”此规定在TSG0001-2012《锅炉安全技术监察规程》、《蒸汽锅炉安全技术监察规程（1996）》和以前的版本中，也有同样的表述。该规定能够保证水位表的指示真实可靠，只是充分条件却不是水位表指示准确的必要条件。

1　水位表汽水连管布置结构分析

如图1所示，锅筒（壳）内水位低于C点时，水位表中将显示水位在D处，显示锅炉内还有水，出现假水位，但实际情况可能是锅炉已经严重缺水，需要紧急停炉而不是补水，造成缺水事故，埋下重大恶性事故隐患。

图1　水位表水位指示分析 图2　汽水连管结构分析

锅筒（壳）内水位高于A点时，水位表中将显示水位在B处，所示锅炉水位与实际水位不符，出现假水位，实际情况可能是锅炉已经满水，蒸汽带水严重，甚至锅水已经进入主汽管中，造成满水事故，影响用汽设备的正常工作（水位表上部为饱和蒸汽，非不凝性气体，是否如是，未做试验，本文不做探讨）。如图2所示，点3和点4位置时，汽连管中的凝结水流向了锅筒（壳），水连管中水的自行流向了水位表，违背了《新锅规》汽连管中的凝结水能够流向水位表，水连管中的水能够自行流向锅筒（壳）的规定。但是只要汽连管开孔位置高于水位表上部可见边缘（图中点1、2、3点所示），水连管开孔位置低于水位表下部可见边缘时（图中点4、5、6所示），无论汽水连管是否水平，水位表都可指示锅炉的真实水位。

图3为贯流锅炉水位表的结构示意图。贯流式锅炉（见GB/T16508.1-2013第5.2.8条）上部筒体较小，一般不超过150mm，水位表水连管无法接入筒体，所以将汽连管接上集箱，水连管接下集箱，水连管无法自行流向锅筒（壳），明显不符合《新锅规》之规定，但可以真实显示锅炉水位。

图3　贯流锅炉水位表结构 图4　汽连管开孔角度分析

根据GB/T16508.3-2013《锅壳锅炉　设计与强度计算》第6.6.10（GB/T16507.4-2013《水管锅炉　受压元件强度计算》8.5.5）条中规定：非径向孔孔轴与径向夹角α不大于45°（《新锅规》已引用，属强制标准）。如图4，当汽连管开孔位置在点2以上时，如果汽连管水平布置，夹角α将大于45°，而在锅炉设计时，由于有最低安全水位与最高火界距离的要求，导致水位表汽连管的开孔位置往往在点2以上，为避免α大于45°，多采用图5布置结构，汽连管管孔开设为径向孔，并且可以保证不产生假水位。

图5　汽连管结构

《锅炉安全技术规程释义》中：“有些锅炉制造单位为方便加工，将水位表的连接管开径向孔，导致弯管连接，这种结构不符合本规程要求”，这一说法有误，汽连管如果水平布置，汽连管与锅壳相交线细长，焊接成型很差，并可能不满足强度计算标准的要求。

2结　论

锅炉水位表的作用是能够真实、准确的反映锅炉水位，所反映的水位只是水位表可见范围内的水位，锅炉水位在水位表不可见的高度处，水位表无法反映水位是正常的，唯一要求是可以真实反映锅炉水位，水位表不出现假水位。虽然《新锅规》之“如果连接管不是水平布置，汽连管中的凝结水能够流向水位表，水连管中的水能够自行流向锅筒（壳）”的规定可以保证锅炉水位表不出现假水位，但不是必要条件。此条规定传承已久，虽多次修订《锅（蒸）规》却没有修改此条。安全技术规范作为最低要求，该规定对锅炉水位表可能出现假水位的描述不准确且限制了锅炉正常设计思路。建议将该条款修改为“连接管应尽可能短，如果连接管不是水平布置，汽、水连管的布置须保证水位表不出现假水位。”

参考文献

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