一、概述
锅炉是工业领域广泛应用的设备，尤其是炼油行业，每个大型炼油厂都有十几台中压锅炉。锅炉是高温高力容器，属于比较危险的设备，一旦高温高力蒸汽泄漏容易造成人员伤害。锅炉汽包上所使用的液位计是锅炉的一个关键设备，汽包内的液位就靠它来观测，有人称它为锅炉的“眼睛”，如果“眼睛”有问题，锅炉设备及供汽系统就处于危险状态，所以如何选好用好锅炉汽包液位计就成了每个锅炉主管人员的首要问题之一。目前在锅炉汽包上最常用的液位计(水位计)主要有三种：石英管式液位计、磁翻转液位计和高压玻璃板式液位计。在高压锅炉汽包上主要使用高压玻璃板式液位计，其中包括高压双色玻璃板式液位计和牛眼式双色液位计，而高压磁翻转液位计在国内外都也有使用，但所占的比例较小。在中压锅炉汽包上主要使用石英管式液位计和磁翻转液位计，高压玻璃板式液位计因价格昂贵、泄漏点多、维修困难已逐步退出中压锅炉领域。
二、现场液位计类型选择本文主要探讨中压锅炉汽包液位计的选型和使用问题，从《蒸汽锅炉安全技术监察规程》的要求来看，每台锅炉至少应安装两个彼此独立的水位表，所以每台锅炉最少选择安装两台液位计，才能符合锅炉的安全操作要求。石英管式液位计与通过玻璃观察液位变化的玻璃板式液位计原理一样，是通过石英管来直接观察液位计内的液位变化，这两种都属于直接观察类的液位计，只要汽液连接管道和阀门畅通，从液位计上就可以直接看到汽包内的水位高度，而磁翻转液位计是通过液位计内的浮子和表盘显示磁柱(形状有柱、球或片之分)之间的磁性耦合来实现液位测量的，属于间接观察类的液位计。由于磁翻转液位计具有耐高温高压，全金属结构，寿命长、密封性好、不易泄漏等特点，尽管是间接观察液位，仍然获得广泛应用。《蒸汽锅炉安全技术监察规程》上没有对锅炉汽包使用什么样的现场液位计做出规定，但各地锅炉检验部门基本规定每台锅炉汽包至少使用一台能直接观察液位的液位计，也就是至少使用一台石英管式液位计或玻璃板式液位计，作为主观察液位计。另外一台液位计根据用户自己的使用习惯选择，一般用户为了减少维修量，选择磁翻转液位计作为辅助观察液位计。
三、石英管式液位计选型
国内生产液位计的大小厂家有几百家之多，加工门槛较低，有些厂家甚至只有几个业务员，低价买来不合格的液位计配件，稍加组装就出厂。工厂既没有技术人员，也没有检验设备，这些厂家加工出来的液位计产品价格低、质量低劣，服务没有保证，造成市场上液位计泛滥。在众多液位计厂家中，能生产出符合锅炉汽包上用的石英管式液位计并不多。锅炉汽包有很强的特性，除了压力高温度高以外，汽包内的蒸汽对液位计的石英管有很强的汽蚀作用。不解决好汽蚀问题，普通液位计在汽包上使用3～4个月就会出现泄漏，甚至石英管爆裂。遗憾的是目前还没有找到彻底解决高温高压蒸汽对石英管汽蚀的方法，只能采取一些减少气蚀、延长液位计寿命的措施。综上所述，在选用锅炉汽包液位计时，不但要充分考虑液位计厂家的信誉和产品技术水平、质量保证能力等方面因数外，还要考虑石英管式液位计是不是锅炉汽包专用的液位计。淄博长恒仪表有限公司对石英管汽蚀做了很多年的研究，尽管没有找到彻底解决汽蚀的办法，但对锅炉汽包上所使用的液位计在结构和材料上作了一些有益的改进，研究出YHSYQ型锅炉汽包石英管液位计(见左图)，经过几年的实际应用，效果还是比较明显的，使用这种汽包石英管液位计比使用普通液位计寿命延长2～4倍。该液位计主要采取以下措施：1、在液位计表体内增加一个减少气蚀的装置，非常有效地减少蒸汽对石英管的气蚀;2、采用平衡管，减少表体内蒸汽的流通量，液位指示更稳定;3、使用厚壁特级石英管，耐压180Kg/cm2，允许有5mm的汽蚀量。普通石英管液位计在安全方面也缺少防护措施，石英管受到蒸汽的汽蚀后，管壁越来越薄，最后无法承受压力而爆裂。如果石英管爆裂时，操作工正好在近距离观察液位，尽管有自锁钢球封闭汽液通道，防止汽液进一步外泄，但高温高压蒸汽及爆裂的玻璃碎片很容易对操作人员面部造成伤害。YHSYQ型锅炉汽包石英管液位计在安全上也作了改进，在液位计的观察面，使用防爆玻璃，180Kg/cm2的水汽和碎片玻璃冲击，不会损坏防爆玻璃，有力地保护操作工的人身安全。
四、磁翻转液位计选型
磁翻转液位计经过近二十年的不断研究和改进，国内产品与国外产品在技术、选材和产品性能上已经基本没有差别，是个成熟的产品，在选型上主要应考虑以下几个因数：1、浮子内的磁性材料耐温能力中压锅炉汽包温度基本都在300℃以上，液位计上的温度在200℃以上，目前磁翻转液位计所使用的耐高温磁性材料都是钐钴系列的合金材料，居里温度在600℃左右，使用温度在250℃以上，高性能的钐钴磁材居里温度可以达到830℃，在350℃以下使用不会造成磁场强度的损失。2、提供准确的介质比重(密度)高温饱和水在200℃时，液体比重为863Kg/m3，而在250℃时，液体比重为799Kg/m3，一般情况下按780Kg/m3选取，厂家在生产液位计浮子时，除了按用户提供的介质比重计算浮子以外，还会适当考虑浮力余量。3、表盘结构和指示器材质高温表盘基本都是铝合金材质，表盘内的指示器有陶瓷和铝两种，在高温场合，由于铝质的指示器导热快，过高的温度容易削弱指示器内铁氧体的磁场强度，长期使用铝质指示器颜色还会变淡，甚至模糊，而陶瓷指示器却没有这个问题，陶瓷本身导热慢，红白两种颜色是烧结在上面的，在5年之内颜色基本不会有变化。淄博长恒仪表有限公司生产的YHCF型系列磁翻转液位计，在锅炉汽包上使用表现非常优秀，其主材质为304，浮子材质统一为316L，浮子内的磁性材料为日本TDK公司最高档的钐钴材料，表盘内的指示器为模压陶瓷材料，颜色鲜艳，外形整齐，配上独创的全密封无障碍结构表盘，磁柱翻转灵活、速度快，彻底消除了指示器的卡滞现象。
五、液位计安装使用
1、石英管式液位计安装使用安装前的检查石英管式液位计的主要部件是石英管，为石英材料，具有优良的耐高温性能，其热膨胀系数极小，在0—1000℃之间的平均热膨胀系数α=5.4×10-7，只有普通玻璃的1/20，硬度为莫氏硬度6.7左右，比普通玻璃的硬度5.5大很多。石英管硬而脆，在运输过程中野蛮装卸很容易造成石英管损坏，所以安装前除了常规的检查外还应仔细检查石英管是否完整，安装过程中也应该轻拿轻放。安装查看汽包上要安装液位计的上下法兰是否在一个垂直面上，中心距和观察面是否正确，如果都没有问题，就可以直接安装，否则应把表体与阀门或三通连接件之间的螺母松开，调节好液位计的中心距和观察面，再把液位计法兰与设备法兰固定好，最好把松开的螺母拧紧即可。如果汽包上的法兰不在一个垂直面上，相差比较大，应该先处理好法兰，然后再进行安装。强行安装会使液位计表体扭曲变形，最终导致石英管断裂。有条件的地方最好安装两个截止阀，液位计安装后不需要保温，这样液位计可以在相对低的温度下运行，有利于减少汽蚀，延长液位计的寿命。投运投运时最好先开启水阀让少量的水进入表体进行暖表，几分钟后再开启水汽阀运行。汽蚀查看运行过程中不但要观察液位，而且还要观察石英管的汽蚀情况，因石英管的汽蚀都是发生在液面的以上部分，石英管的顶部最为严重，如果石英管的顶部孔径比下部孔径大一倍，这时石英管的上部管壁已经很薄了，为了安全起见，应及时更换石英管。排污液位计是一个连通体，表体上的冷凝水不断沿着光滑的石英管内壁往下流，通过液管回流到汽包，最主要的是汽包内的液位不停地波动，促使表体内的水不停地与汽包内的水进行交换，也就是说表体内的水质和汽包内的水质基本上是一样的，即使有少量的赃污也会下沉到液管以下，并不影响液位观察，所以在锅炉操作规定上没有必要硬性规定每个班必须冲洗液位计一次，而是应该根据液位计的实际赃污情况来确定是否排污。排污这个习惯是从玻璃板液位计开始的，这种液位计的内腔有很多凹槽,非常容易结垢,所以要强调每个班必须冲洗液位计一次。还有一个原因是最初的玻璃板液位计为单色的，水位高度很难判别，有时甚至要靠经验来判断，通过排污，让水位从零开始往上升，这样有助于判断实际的水位高度。排污的过程也是判断玻璃板液位计运行状况的过程，而石英管液位计由于是双色液位显示，水位高度清晰，并且水位不断地随着汽包内的水位变化而波动，从冷凝水和水位波动情况就可以看出液位计的运行状况，没有必要像玻璃板液位计那样通过排污来观察判断水位及液位计的运行状况。液位计排污时，应该把汽阀和水阀全部关闭后再排污，如果污垢排不干净，应关闭汽阀和排污阀，打开水阀让表体内充满水，然后关闭水阀，再打开排污阀进行排污。使用高温高压蒸汽直接冲刷石英管，蒸汽的冲刷和汽蚀将大大缩短石英管的使用寿命，所以这种使用蒸汽冲洗方法最好不用或少用。2、磁翻转液位计安装使用安装前的检查磁翻转液位计除了常规的检查以外，重点应检查表盘指示器是否有脱落，同时检查压力和密度是否符合要求。安装安装时，磁翻转液位计的容筒周围50mm之内不应有导磁性或磁性物质存在，否则会影响浮子的正常运行。投运先开启汽阀，然后打开水阀，这样水位会从零位开始往上升直到实际高度。排污由于磁翻转液位计是间接测量水位的，而且是全金属结构，排污对液位计没有任何伤害，所以，这种液位计可以采用玻璃板液位计的排污方式，对操作工准确观察水位、判断液位计的运行状况是非常有帮助的。