1. 差压式平衡容器概述

差压式水位计测量系统见图1。原理是，由平衡容器形成参比水柱，比较汽包内水柱与参比水柱的高度差，将高度差转换为静压差△P₁，从而实现“水位－差压”变换，再由传输环节将差压送至变送器，测量显示水位。

因为差压变送器准确性与稳定性很高，所以差压水位计问题在于一次测量：传输附加差压△P₂的出现与变化是随机的，且不易彻底消除；“水位－差压”变换环节的参比静压问题。

传统单室平衡容器测量系统问题：“水位－差压”变换稳定性较差，易零漂；必须进行参比水柱温度修正，实测修正误差大；建立稳定的参比静压参△P₁需较长时间，需升高汽包水位“灌水” ；参比静压参△P₁易受环境温度影响。

GJT-2000电接点测量筒取样水位已逼近汽包内的实际水位，表明汽包内的水温已极接近饱和水温度。因此，热套式平衡容器设计思路合理之处在于，置参比水柱于饱和汽套中（见图2），如同在汽包内一样，参比水柱等于饱和汽温度，则不需要参比水柱温度修正。但结构设计缺陷是：在汽包压力升降后，由于密度变化，参比水柱管缺水，需要较长时间才能补满水，参比水柱高度恒定性差，动态特性差；建立参比水柱需较长时间。

上述问题，使差压式水位计性能不能充分满足汽包水位监视主表和保护的需求。

2.新一代平衡容器

为了提高自动调节系品质，提高CRT水位计准确性和稳定性，继而提高手动停炉准确性，研制出最新一代平衡容器。

GJT－DⅡ双恒平衡容器，由淮安维信仪器仪表有限公司新开发，国家知识产权局已正式受理发明专利，申请号：200310106148.5。

2.1  GJT－DⅡ双恒单室平衡容

“双恒”特点是：

①  参比水柱温度恒等于汽包内的饱和水温度；

②  参比水柱高度恒定，不受压力变化的影响。

2.2 GJT－DⅡ双恒单室平衡容器原理

GJT－DⅡ双恒平衡容器原理及测量系统见图3。

参比水柱温度恒等于饱和水温度的技术措施：

1.     结构独特的叉式参比水柱组件置于平衡容器的饱和汽室。饱和汽来自汽包的汽侧取样管。饱和汽室的凝结水，经裸露的排水管流至汽包下降管。选择连接点标高(距汽包中心线20米)，可使汽包压力很低时排水管中的冷水不会进入饱和蒸汽室而降低参比水柱平均温度。

2.     设置伸高式冷凝室，冷凝室产生的凝结水为饱和水，由收集疏水组件注入长臂口，进入参比水柱管，满水后，多余的水由短臂口溢出，使98％以上的参比水柱为向上流动的饱和水水柱。

以上两种措施的综合，使参比水柱如同在汽包内一样，温度恒等于饱和水温度。当汽包压力变化时，饱和汽温度阶跃变化，加热或冷却参比水柱，同时置换原有参比水柱的凝结水温度也随之变化。由于叉管的管壁薄，蓄热量较小，则参比水柱温度变化迟延小。又由于伸高式冷凝室高度较高，冷凝面积大，注入长臂凝结水流量较大，即对原有参比水柱的置换率大，极有利于参比水柱温度快速跟踪汽包内的饱和水温度。因此，参比水柱测量动态特性好。

由于参比水柱温度（密度）恒等于汽包内饱和水温度（密度），则 “水位－差压”变换则不需温度(密度)修正补偿，只需热工都已熟悉的压力修正即可。

2.3参比水柱高度恒定的机理

伸高式冷凝室设计高度较高，保证有足够的凝结水量从底部注入参比水柱管，始终保持短臂口有较大流量的凝结水溢出，以短臂口标高钳制流动的参比水柱长度，维持参比水柱高度的恒定。

当汽包压力P升高时，由饱和水、饱和汽物理特性知，参比水柱的密度ρ′ 减小而膨胀，增加水柱溢出量，此时参比管中水柱温度t低于对应压力下的饱和水温度，水柱为欠饱和水，故不会出现内沸腾产生汽泡，而影响参比水柱(正压室)的静压输出。

当汽包压力P降低时，参比水柱的密度ρ′ 增大而收缩，如果没有新的凝结水注入补充，将导致参比水柱高度降低。但由于从长臂管不断有新的凝结水注入，仍能维持参比水柱设计高度，只不过是减小了短臂口的溢出量而已。此时参比水柱周围的饱和汽温度低于水柱温度，冷却参比水柱，可有效抑制参比水柱内沸腾。即便长、短臂管中有内沸腾，但长臂管中不会失水。即便短臂管中有汽泡，来自长臂管中由水流会冲走汽泡。

因此，参比水柱高度恒定性好，而不影响参比水柱(正压室)的静压输出。

2.4 GJT－DⅡ双恒平衡容器优点

●        参比水柱温度恒等于汽包内的饱和水温度，不会受环境温度影响，使差压水位计整定大为简化。

●        参比水柱高度恒定性好。

●        参比水柱管和正压侧传输管路自动充水快、满水快，不需要升高汽包水位向参比水柱管和正压侧传输管路“灌水”。

●        由启动至正常的过渡时间短。

2.5实用

已成功用于石家庄华能上安电厂30万机组锅炉，不需“灌水” ，点火后约半小时差压水位计即可稳定测量。

3.内装式平衡容器

秦皇岛电测设备有限公司，将参比水柱管安装在汽包内部，开发出“内装式平衡容器”实用新型专利产品（ZL03206523.X。），使差压式水位测量彻底避开了参比水柱温度修正的难点，也是一种新的尝试，只要能妥善解决水柱高度恒定等问题，也有希望用于新建锅炉汽包配套。

安装内装式平衡容器需要2个水侧测孔。由于在役锅炉汽包水位测孔少，需要增加测孔，才能安装测量系统。但是，秦皇岛电测设备有限公司已获得淮安维信仪器仪表有限公司“多测孔接管”专利技术使用权，安装“内装式平衡容器”测量系统（见图4），不会有技术障碍。