炼油装置中锅炉汽包的电容液位计如何测量

根据电容液位计测量原理可知，其测量结果精准的前提是液位计本体结构稳定，尺寸参数准确恒定。同时被测介质的介电常数应为已知定值。但对于锅炉汽包而言，汽包内介质为饱和水及饱和水蒸气，水分子H2O是典型的极性分子，饱和水及饱和水蒸气的介电常数会随着汽包内的温度、压力变化而发生改变。其中饱和水的介电常数会随着温度、压力的升高而降低，饱和水蒸气的介电常数会随着温度、压力的升高而增大。当汽包内温度由100℃升至350℃ 时，饱和水介电常数由55变为15，饱和蒸汽介电常数由1.0变为2.0。

为解决汽包中饱和水及饱和蒸汽介电常数不恒定的问题，电容液位计采用带自动补偿功能的三段式探头设计。即在电容液位计的气相侧和液相侧采用同轴套筒的方式分别增设高位探头和低位探头作为参比探头，中间探头为测量探头。其中高位探头位置应高于液位测量范围的最大值，低位探头位置应低于液位测量范围的最小值。三段探头需满足容器内部半径、金属棒电极半径、绝缘介质的直径等结构尺寸参数完全一致的要求，以保证对于同一被测介质，在相同温度、压力工况下测量所得单位电容值完全相同。三段探头均配置电测指标一致且精度相同的电容测量探头和相关变送单元，通过高位探头的测量值，可以消除饱和蒸汽介电常数变化带来的影响。通过低位探头的测量值，可以消除饱和水介电常数变化带来的影响。

综上所述，对于炼油装置中锅炉汽包的液位测量，电容液位计可以在全工况下保证液位测量的准确有效，尤其在锅炉启动阶段可作为平衡容器式差压液位计的有效替代仪表。同时电容液位计采用全程补偿方式，在消除汽包温度、压力变化影响时不存在附加误差。根据项目实际经验，对同一测量位置，目前市面上的电容液位计相较于双室平衡容器加差压液位变送器方案采购成本更高，因此建议在项目设计阶段，需综合评估工程项目建设成本，结合当地环境温度变化情况、操作人员维护能力、厂内实际伴热管理水平等因素，也可参考项目所在地类似装置内类似工况设备的实际使用情况等，权衡液位变送器测量偏差可能带来的后果及影响，最终确定合适的锅炉汽包液位测量方案。

审核编辑 黄宇