CN100386704C - 一种分体式两相流液位控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分体式两相流液位控制器，它由工业容器、汽流变送器、节流降压元件和两相流控制器组成，利用汽液两相流的流动特性来改变输出液体的能力，达到控制液位的目的。分体式两相流液位控制器具有调节性能良好，液位稳定，无机械运动部件与电气、气动元件，全密封无泄漏，使用寿命长，结构简单，便于现场安装布置及维修等优点。

Description

一种分体式两相流液位控制器

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，涉及到容器内部液位的控制方法，特别涉及一种分体式两相流液位控制器。

背景技术

液位控制器是工业生产中广泛应用的设备，目前工业上广泛采用的液位调节器有机械式、气动式和电动式。它们都是通过外部的机械、电气或气动装置实现液位的自动调节与控制。这些调节器均因其执行机构动作频繁、易磨损、易腐蚀而经常卡涩等故障，或因电气、气动元件以及线路等故障使液位失控，严重影响设备和系统的安全、经济运行；影响工艺过程、产品的质量和数量。因而迫切需要发明更新颖、更实用、更可靠的液位控制器。上世纪九十年代中兴起的以汽液两相流流动特性为原理而产生的“汽液两相流液位自动调节器”就是适应这种要求的一种专利产品，如中国专利ZL92232825.0公开的汽液两相流自调节水位控制器，中国专利ZL94246917.8公开的一种自调节液位器，中国专利ZL95210632.9公开的压差式自调节液位控制器，中国专利ZL97239699.3公开的智能式自调节液位控制器，中国专利ZL97242212.9公开的自调节液位控制器。

上述专利具有很多显著优点，因而在工业上得到广泛应用，如“汽液两相流液位控制器”，但该液位控制器在结构上仍显笨重；在系统连接、维修和布置上不够灵活、方便。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种分体式两相流液位控制器。

实现上述目的的技术解决方案是，一种分体式两相流液位控制器，其特征在于，它包括：

一工业容器，该工业容器上方有液体入口，下面有排液管，排液管的出口被分为输液管和旁路管两路；在该工业容器内的液面的上方设置有一个汽流变送器，汽流变送器通过管路连接有三通；

输液管的管路上安装有第一闸阀并连接有一个节流降压元件，节流降压元件通过管路与汽流变送器引出的三通连通；该三通的另一端还和一个两相流控制器连通，该两相流控制器通过管路上的第二闸阀与出口管连通；

旁路管的管路上安装有第三闸阀并和出口管连通。

本发明的其它一些特点是，所述的汽流变送器是一个开口向下的弯管或水平剖管焊接管段，用于改变输出汽体流量。

所述的节流降压元件是一个孔板，用于工业容器的排出液体产生降压。

所述的两相流控制器是一个孔板或渐缩喷嘴，用于控制输液管输出液体流量。

本发明利用汽液两相流的流动特性来改变输出液体的能力，达到液位控制的目的。在压差和管道断面特性一定的情况下，管内流动的两相流体有如下规律和特性：即管内的两相流中汽体的含量愈大，则管内流过的液体流量就越小，反之，管内的两相流中汽体的含量愈小，则管内流过的液体流量就越大。

本发明的分体式两相流液位控制器调节性能良好，液位稳定，实现了无机械运动部件、无电气气动元件、全密封无泄漏，安全性、可靠性特别好，使用寿命长，由于是分体部件，重量轻，结构简单，体积小，便于现场安装布置及维修。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是剖管焊接管段结构图；其中(a)为安装示意图，(b)为结构图，(c)为(b)的侧视图；

图3是断面含汽量变化与液体所占断面的形象示意图。

以下结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

分体式两相流控制器结构如图1所示。它由工业容器(液位控制对象)1，汽流变送器2，节流降压元件3，两相流控制器4以及三通8、三个闸阀5、7、9等设备组成。具体连接描述如下，工业容器1底部的排液管12与第一闸阀9连接，第一闸阀9后连接节流降压元件3，节流降压元件3之后通过三通8分别与两相流控制器4和汽流变送器2引出的管道相连，两相流控制器4后连接第二闸阀5及出口管6。在工业容器1底部的排液管12与闸阀5后的出口管6之间连接一根旁路管10，该管中间接第三闸阀7。

其液位调节控制由三部分组成：即汽流变送器、节流降压元件和两相流控制器。

汽流变送器：它是一个置于液面上，且开口向下的弯管，如图1中2所示。其作用是随液面变化而改变液面与弯管开口的间隙Δh，从而改变输出汽体流量的一个元件。它类似常规自动调节控制器中的传感变送器。根据不同工业容器的结构要求，它可以是水平进入工业容器的水平剖管焊接管段，如图2所示。

节流降压元件：它是一个孔板，如图1中3所示，其作用是通过该节流元件，使工业容器1中排出液体产生降压，将压力从P1降至P3(P1＞P3)，目的是使汽流变送器(图1中的标号2)的汽流顺利注入三通8中，由此在三通8和两相流控制器4中形成汽、液两相流体。

两相流控制器：它是一个孔板或渐缩喷嘴，如图1中4所示，其作用是控制输液管11输出液体流量的大小。其改变(输出)液体流量大小的原理是当两相流流过一个固定断面(即两相流控制器中的孔板或喷嘴)时，流体中含汽量愈大，则流过的液体量就越小，反之，流体中含汽量愈小，则流过的液体量就越大。断面的两相含量变化如图3所示。假设将均匀混合的两相流在固定断面上示意性分开，并占有断面不同的面积。从图3中看出，图3中由①变动到③，随着断面的汽含量逐步增加，断面的液体含量便逐步减少；反之，由③变动到①，随着断面的汽含量逐步减少，断面的液体含量便逐步增大。这与自动控制器中的执行机构——调节阀关小(从①-→③)，开大(从③-→①)的效果相似。由此本专利便实现了没有运动部件的执行机构——两相流控制器，而能够改变输液管11输出液体流量的大小。

分体式两相流液位控制器是这样实现液位的自动控制：由于工业容器1入口流量增加，液位上升，这时汽流变送器2平口与液面13的间隙Δh变小，因而输出汽量减少，由此进入两相流控制器4的汽量减少，在两相流控制器4断面不变情况下，将使汽体占有断面的面积减少，液体通过断面面积增加，故而输出液体流量加大，反之，由于工业容器1入口流量减少，液位下降，这时汽流变送器2平口与液面13的间隙Δh变大，因而输出汽量增大，由此进入两相流控制器4的汽量增大，在两相流控制器4断面不变情况下，将使汽体占有断面的面积增大，液体通过断面面积减少，故而输出液体流量减少。就这样，在汽流变送器2和两相流控制器4(执行机构)的联合作用下，当流出与流入流量达到平衡时，液位维持稳定。从而实现了工业容器1的液位自动调节控制。三个闸阀9、5、7是作为液位控制器调试时使用。

本发明经过试验，获得很好效果，有望发展成新一代两相流液位控制器的产品。

Claims (3)

1.一种分体式两相流液位控制器，其特征在于，它包括：

一工业容器(1)，该工业容器上方有液体入口，下面有排液管(12)，排液管(12)的出口被分为输液管(11)和旁路管(10)两路；在工业容器(1)内的液面(13)的上方设置有一个汽流变送器(2)，该汽流变送器(2)是一个开口向下的弯管或水平剖管焊接管段，用于改变输出汽体流量，其开口与液面(13)之间有间隙，汽流变送器(2)通过管路连接有三通(8)；

输液管(11)的管路上安装有第一闸阀(9)并连接有一个节流降压元件(3)，节流降压元件(3)通过管路与汽流变送器(2)引出的三通(8)连通；该三通(8)的另一端还和一个两相流控制器(4)连通，该两相流控制器(4)通过管路上的第二闸阀(5)与出口管(6)连通；

旁路管(10)的管路上安装有第三闸阀(7)并和出口管(6)连通。

2.如权利要求1所述的分体式两相流液位控制器，其特征在于，所述的节流降压元件(3)是一个孔板。

3.如权利要求1所述的分体式两相流液位控制器，其特征在于，所述的两相流控制器(4)是一个孔板或渐缩喷嘴。

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