浅谈双色水位计

什么是双色水位计：  双色水位计是用在锅炉汽包上或其它压力容器上、用来监视水位变化的一种仪表。它是通过光的反射、折射、透视等

什么是双色水位计：

双色水位计是用在锅炉汽包上或其它压力容器上、用来监视水位变化的一种仪表。它是通过光的反射、折射、透视等不同原理，使气相呈红色，液相呈绿色。运行人员在现场或集控室的监视器上可直接看到水位计里面水位的变化，直观可靠。水位计观察窗左右交替排列，承压好且无盲区，采用二极管冷光源，观看效果好、亮度可调、寿命长、易维护、能耗低，并且可视范围宽，水位计安装后光源基本无需调整，即可看到气红液绿。（https://baike.baidu.com/item/%E5%8F%8C%E8%89%B2%E6%B0%B4%E4%BD%8D%E8%AE%A1/2486800?fr=aladdin）

• 双色水位计示意图

原理1：连通器

几个底部互相连通，顶部压强一致的容器，注入同一种液体，在液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上。根据液体压强的公式P=ρgh可知，只有当两边液柱的高度相等时，两边压强才能相等，所以有水位计汽侧和水侧。（https://baike.baidu.com/item/%E8%BF%9E%E9%80%9A%E5%99%A8/1534580）

• 连通器示意图

原理2：光的折射

光源发出的光经过红色和绿色滤光玻璃，会产生红光和绿光平行到达组合透镜，由于透镜的聚光和色散作用，形成了红绿两股光束射入测量室。测量室是由水位计本体钢座、云母片和两块光学玻璃板等构成的。测量室截面呈梯形（可以观察一下水位计的形状），内部介质为水柱和蒸汽柱，连通器内水和蒸汽形成两段棱镜。当红、绿光束射人测量室时，绿光折射率较红光大(光的折射率与介质和光的波长有关)。在有水部分，由于水形成的棱镜作用，绿光偏转较大，正好射到观察窗口,因此水柱呈绿色，红光束因出射角度不同未能到达观察窗口:在测量室内蒸汽部分棱镜效应较弱，使得红光束正好到达观察窗口，而绿光因没发生折射不能射到窗口，因此汽柱呈红色。（https://m.book118.com/html/2021/1015/7000152144004022.shtm）

• 红绿光偏转

• 光源结构示意图

本体结构

• 仅供参考

注意结构1：自冲洗装置

无盲区系列双色水位计长期运行后会结垢，导致红、绿色显示不清晰，所以水位计要进行冲洗，可提高云母的使用周期, 不能等到发现结垢后再进行冲洗。因为水位计一旦结垢,水垢很难被冲洗掉, 直接影响到水位计水位显示效果, 水垢也会腐蚀云母, 降低云母的使用寿命 ,形成恶性循环。自冲洗水位计在上方汽部会有冷凝罐，无保温措施，蒸汽遇冷凝结成水冲刷水位计。该结构并不一定是所有水位计都有，一般冲洗都是按操作法进行手动冲洗，具体操作以各单位操作法为准。

• 冷凝罐

注意结构2：云母片

由于云母耐高温，透明，柔软平滑，不易破碎，因此可以用作高压蒸汽锅炉玻璃水位计的保护衬。白云母能经受 600℃ 的高温39.2MaP的高压，而且温度，压力的急剧变化也不影响其他化学性质和光学透明度，因此它是热电厂、船舶、炼油厂和化工厂中高压蒸汽锅炉水位计中作保护衬的最佳材料。（《片云母的应用及市场动向》苑金生）

• 云母片

注意结构3：保险球（阀里面）

一般双色水位计的汽阀、水阀有一个较特殊的结构 ,暖管后正常投用时必须全开，在阀门的门体内有一个保险小球,如果在投运水位计时, 门开启速度过快或运行时水位计发生泄漏 ,门内介质流速突然增大,保险小球就会将门口堵住 ,起到保护作用。（《汽包双色水位计维修方法探讨》田旺；《安全阀及其带安全阀的水位计》张立）

• 带保险球的阀

部分理论知识

1、水位计显示液位比实际液位低：

双色水位计是利用连通器原理制成的，由于管内液面的压力等于汽包的压力，根据连通器原理 h0*r0=h1*r1;h0,h1分别为水位计指示和汽包的实际水位；r0,r1分别为玻璃水位计内和汽包内水的重度。由于水位计中的水受空气冷却温度低于汽包内水的温度(汽包压力下的饱和温度)，而且汽包内的炉水中带有汽泡会膨胀。因此，r0>r1, 所以h0<h1；也即水位计的指示水位总是低于汽包实际水位，而且汽包压力越高，两者的差值就越大。

2、水位计上的玻璃板为何要刻有纵向槽纹：

(1)使玻璃板不易横向破裂，即使破裂也不易发生碎裂。

(2)纵向槽纹有反光作用，容易看清水位。

常见泄露或水位呆滞原因

1、密封或紧固引起的问题（诟病已久）

2、投用不当引起的问题（未暖管冷热交替温差过；开启阀门过快保险球动作）

文中涉及的有关资料以及三维图可以加群“1025550271”群文件中自取，大家可以互相交流。其中水位计的三维图是我自己用solidworks乱画的大家看个乐就好；尺寸是我乱选的，尤其是密封方面，我这个图中全靠螺栓紧固，是错误的不安全的，正确的密封方式应该有个槽，云母片那些东西可以嵌在里面再用压盖压紧。还有一些涉及到安装、冲洗、排污、暖管、投用、叫水的操作还需读者自行查阅相关资料。

• 安装参考图