CN102564534B - 汽包水位磁致液位计 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽包水位磁致液位计，是锅炉汽包水位测量装置，属于锅炉配套产品。其特征是：磁性部件筒体内水温度较低，有效地解决了磁性部件高温消磁的问题；电子测量部件处于磁性部件筒体保温层的外部，降低了电子部件的工作环境温度；筒体可形成蒸汽伴热室，对筒体内和汽包连通的测量水样进行伴热，提高水样温度，减小散热引起的误差；筒体可形成冷凝室，产生凝结水对筒内与汽包连通的测量水样进行置换，实现筒内水质自优化，减小结垢，提高仪表稳定性和可靠性；同时将汽包压力信号引入二次表，采用相应的密度补偿计算公式，对测量的结果进行补偿，减小了随温度变化，水密度发生变化所引起的测量误差。

Description

汽包水位磁致液位计
技术领域：
本发明涉及一种新型汽包水位磁致液位计，是锅炉汽包水位测量装置。属于锅炉配套产品。
背景技术：
目前传统的汽包水位模拟量测量仪表均存在一定的问题和缺陷，不能可靠的、全工况的、准确的进行汽包水位测量。具体分析如下：
在高温高压汽包水位测量中，传统的模拟量水位测量仪表多采用差压测量原理的汽包水位单室平衡容器和汽包水位内装平衡容器。
汽包水位单室平衡容器(见图1)其结构是平衡罐3a为圆柱形、其左侧焊接汽侧取样管2a，下方焊接正压侧引出管4a；正压侧引出管4a和汽包1a的水侧取样管6a引出的负压侧引出管5a一起接至差压变送器7a，差压变送器7a的输出信号通过电缆8a连接至二次表9a。其缺点为：①平衡罐3a内水将沿正压侧引出管4a向下传热而使正压侧引出管4a内水温高于环境温度，从而使作为标尺的正压侧引出管4a和平衡罐3a中水柱密度存在着较大的不确定性，难以保证测量的准确性。②汽包1a内水是欠饱和的，其密度存在较大的不确定性，难以保证测量的准确性。③在特定的工况下(启、停炉阶段、带压放水时、锅炉保养时)，作为标尺的正压侧引出管4a和平衡罐3a中的水柱不能正确、及时地形成，对测量产生影响。④连接到差压变送器的正压侧引出管4a和负压侧引出管5a，由于管路堵塞、泄露及环境影响等不确定因素，常常造成测量的不准确。
汽包水位内装平衡容器(见图2)其结构是冷凝罐4b为圆柱形其右侧焊接备用正压侧引出管5b；左侧焊接汽侧取样管3b，在汽包1b内与冷凝水引入管2b连接后，将冷凝水送至汽包内的平衡容器6b，形成的正压侧引出管9b和负压侧引出管8b均通过汽包水侧取样管7b引出至差压变送器10b，差压变送器10b的输出信号通过电缆11b连接至二次表12b。其缺点为：①在特定的工况下(启、停炉阶段、带压放水时、锅炉保养时)，作为标尺的平衡容器6b和正压侧引出管9b中的水柱不能正确、及时地形成，对测量产生影响。②同时，正压侧引出管9b和负压侧引出管8b，由于管路堵塞、泄露及环境影响等不确定因素，常常造成测量的不准确。
此外，现有其他的汽包水位模拟量仪表，如电容式液位计、射线液位计、磁致液位计等也均存在测量误差大、稳定性差、维护量大等问题，应用效果均不理想。具体分析如下：
传统的电容式液位计，(见图3)，汽包1c和测量筒5c通过汽侧取样管2c和水侧取样管7c连通，测量筒内电容传感器6c通过连接法兰4c与变送器3c连接。缺点为：①电容传感器6c易结垢，对测量结果将产生较大误差。②属于连通管式水位计，由于散热导致测量筒体内水的温度低于汽包内水的温度，从而产生较大的测量误差。
传统的射线液位计(见图4)，汽包1d和测量筒5d通过汽侧取样管2d和水侧取样管7d连通，测量筒内射线测量探头6d通过连接法兰4d与变送器3d连接。其缺点为：①由于射线测量探头6d需要采用辐射源，不适宜安装和应用在工业现场。②传统的射线液位计属于连通管式水位计，由于散热导致测量筒体内水的温度低于汽包内水的温度，从而产生较大的测量误差。
传统的磁致液位计(见图5)，汽包1e和测量筒5e通过汽侧取样管2e和水侧取样管7e连通，波导管传感器6e通过连接法兰4e与变送器3e连接，磁性浮子8e安装在波导管传感器上。其缺点为：①磁性浮子8e在高温条件下工作时易消磁；②传统的磁致液位计属于连通管式水位计，由于散热导致测量筒体内水的温度低于汽包内水的温度，从而产生较大的测量误差。
综上所述，有必要研究出一种可应用于汽包高温、高压条件下的；全工况可投入的；准确、稳定、可靠的；可提供水位模拟量信号用于汽包水位调节和保护的新型汽包水位磁致液位计。
发明内容：
为了克服现有水位计存在的缺点，本发明的目的是提供一种可应用于汽包高温、高压条件下的；蒸汽伴热的；避免磁性部件高温消磁的；采用密度补偿公式提高测量精度的；全工况可投入的；准确、稳定、可靠的；可提供水位模拟量信号用于汽包水位调节和保护的汽包水位磁致液位计。
本发明是通过以下技术方案实现的(如图6所示)：由汽包1、汽侧取样管2、外筒体3、冷凝水导流槽4、冷凝室5、上部止推弹簧6、内筒体7、蒸汽伴热室8、浮子9、下部止推弹簧10、就地显示部分11、电缆12I、汽包压力测量仪表管13、二次表14、水侧取样管15、下降管16、伴热管路17、变径18、检修法兰19、连接杆20、磁性部件21、磁性部件筒体22、波导管23、变送器24、隔热层25、排污管路26、电缆27II、电缆28III、汽包压力变送器29、取样器30组成，其特征是：部分测量筒采用双层结构，分为内筒体7和外筒体3，内筒体7和外筒体3的上部均通过汽侧取样管2和汽包1的汽侧相连接，内筒体7下部通过水侧取样管15和汽包水侧相连接，并在汽包内水侧取样点加装取样器30，外筒体3的下部通过伴热管路17同下降管16相连接，内筒体7和外筒体3之间的空间形成蒸汽伴热室8，内筒体7的顶部空间形成相应的冷凝室5，冷凝室5底部通过冷凝水导流槽4和内筒体7的顶部相连接，内筒体7内安装上部止推弹簧6，下部止推弹簧10，浮子9置于内筒体7内，通过连接杆20和磁性部件21连接，磁性部件筒体22位于内筒体7的下部，通过检修法兰19和变径18与内筒体7连接，磁性部件筒体22的底部设有排污管路26，磁性部件筒体22外部的隔热层25外安装波导管23，与磁性部件筒体22底部的变送器24相连接，就地显示部分11、磁致变送器24、汽包压力变送器29分别通过电缆I12、电缆II27、电缆III28连接至二次表14，汽包压力变送器29通过汽包压力测量仪表管13与汽包1连接。图7为本发明的另一种实施方式，磁性部件筒体22和磁性部件21位于内筒体7的上部，磁致变送器24远离筒体安装。
本发明的有益效果是：
1、本发明图6结构中，浮子9通过连接杆20和磁性部件21连接。测量筒的磁性部件筒体22和测量筒内筒体7通过检修法兰19和变径18相连接。下部筒体内部的水温度较低，有益于避免磁性部件21高温消磁。
2、本发明图6结构中，磁性部件筒体22外部的隔热层25外安装波导管23，与磁性部件筒体22底部的磁致变送器24相连接，有益于筒体外部电子设备的工作；本实用新型图7结构中，磁性部件筒体22的外部的隔热层25外安装波导管23，磁致变送器24远离筒体安装，有益于筒体外部电子设备的工作。
3、本发明建立相应的补偿公式：
h＝f(P)×H
其中：P为汽包压力；
f(P)为汽包压力的单值函数；
H为磁致变送器12测得的水位值；
h为补偿计算后的汽包水位值。
对不同工况下的测量值进行补偿计算，有益于提高系统的测量精度。
4、本发明筒体蒸汽伴热室8可对内筒体7内的测量水样进行伴热，有益于提高仪表的测量精度。
5、本发明冷凝室5不断形成的冷凝水对内筒体7内的测量水样进行置换，有益于提高测量筒内的水质，减少筒体内的结垢。
附图说明
图1：汽包水位单室平衡容器结构示意图。
图2：汽包水位内装平衡容器结构示意图
图3：电容式液位计结构示意图。
图4：射线液位计结构示意图。
图5：磁致液位计结构示意图。
图6：本发明的结构示意图。
图7：本发明的另一种实施方式结构示意图。
图6，图7中：1.汽包，2.汽侧取样管，3.外筒体，4.冷凝水导流槽，5.冷凝室，6.上部止推弹簧，7.内筒体，8.蒸汽伴热室、9.浮子，10.下部止推弹簧，11.就地显示部分，12.电缆I，13.汽包压力测量仪表管，14.二次表，15.水侧取样管，16.下降管，17.伴热管路，18.变径，19.检修法兰，20.连接杆，21.磁性部件，22.磁性部件筒体，23.波导管，24.磁致变送器，25.隔热层，26.排污管路，27.电缆II，28.电缆III，29.汽包压力变送器，30.取样器。
具体实施方式
如图6所示，因为汽包内炉水为高温高压状态，为保证测量水样的温度和汽包内的炉水温度基本一致，减小误差，部分筒体采用了双层结构，分为内筒体7和外筒体3；内筒体7通过汽侧取样管2和水侧取样管15和汽包1相连接，利用连通器原理在内筒体7内部形成测量水样；并在汽包1内水侧取样点加装取样器30，减小取样过程中的干扰；外筒体3的上部均通过汽侧取样管2和汽包1的汽侧相连接，外筒体3的下部通过伴热管路17同下降管16相连通，内筒体7和外筒体3之间的空间形成蒸汽伴热室8；这样在机组运行时，由于散热，伴热管路17内的水温度要低于下降管内的炉水温度，在保证伴热管路17的垂直长度情况下，根据连通器原理，可使得伴热管路17内的液面低于蒸汽伴热室8，使得蒸汽伴热室8内充满饱和蒸汽，对内筒体7内的测量水样进行蒸汽伴热。使得全工况下内筒体7内的测量水样温度与汽包内水的温度基本一致，且不受环境条件变化的影响，测量准确可靠。
同时，内筒体7通过汽侧取样管2和水侧取样管15和汽包1相连接，内筒体7的顶部空间形成相应的冷凝室5；冷凝室5底部通过冷凝水导流槽4和内筒体7的顶部相连接；使得冷凝室5不断形成的冷凝水沿着冷凝水导流槽4流入内筒体7，对内筒体7中的测量水样进行置换，保证了测量水样的水质较好，不易结垢。
此外，内筒体7内安装上部止推弹簧6，下部止推弹簧10，可有效避免浮子卡涩。浮子9置于内筒体7内，通过连接杆20和磁性部件21连接。由于工况不同，测量水样的密度不同，浮子在水中悬浮的体积不同，采用相应的密度补偿计算公式，可提高测量精度。密度补偿公式如下：
h＝f(P)×H
其中：P为汽包压力；
f(P)为汽包压力的单值函数；
H为磁致变送器12测得的水位值；
h为补偿计算后的汽包水位值。
测量筒的磁性部件筒体22和测量筒内筒体7通过检修法兰19和变径18相连接，磁性部件筒体22的底部设有排污管路26；工作时，磁性部件筒体22内的水不流动，水温度较低，有效解决了磁性部件高温易消磁的问题，提高了磁性部件的使用寿命；同时下部筒体的外部设有隔热层25，降低了外部安装的波导管23，磁致变送器24的工作温度。
图7为本发明的另一种实现方式。该方式中，磁性部件筒体22和磁性部件21位于内筒体7的上部。但该方式不能解决磁性部件21的高温消磁问题。

Claims (1)

1.一种汽包水位磁致液位计，由汽包(1)、汽侧取样管(2)、外筒体(3)、冷凝水导流槽(4)、冷凝室(5)、上部止推弹簧(6)、内筒体(7)、蒸汽伴热室(8)、浮子(9)、下部止推弹簧(10)、就地显示部分(11)、电缆I(12)、汽包压力测量仪表管(13)、二次表(14)、水侧取样管(15)、下降管(16)、伴热管路(17)、变径(18)、检修法兰(19)、连接杆(20)、磁性部件(21)、磁性部件筒体(22)、波导管(23)、磁致变送器(24)、隔热层(25)、排污管路(26)、电缆II(27)、电缆III(28)、汽包压力变送器(29)、取样器(30)组成，其特征是：部分测量筒为双层结构，分为内筒体(7)和外筒体(3)，内筒体(7)和外筒体(3)的上部均通过汽侧取样管(2)和汽包(1)的汽侧相连接，内筒体(7)下部通过水侧取样管(15)和汽包水侧相连接，外筒体(3)的下部通过伴热管路(17)同下降管(16)相连接，内筒体(7)和外筒体(3)之间的空间形成蒸汽伴热室(8)，内筒体(7)的顶部空间形成相应的冷凝室(5)，冷凝室(5)底部通过冷凝水导流槽(4)和内筒体(7)的顶部相连接，内筒体(7)内安装上部止推弹簧(6)，下部止推弹簧(10)，浮子(9)置于内筒体(7)内，通过连接杆(20)和磁性部件(21)连接，磁性部件筒体(22)位于内筒体(7)的下部，通过检修法兰(19)和变径(18)与内筒体(7)连接，磁性部件筒体(22)的底部设有排污管路(26)，磁性部件筒体(22)外部的隔热层(25)外安装波导管(23)，与磁性部件筒体(22)底部的磁致变送器(24)相连接，就地显示部分(11)、磁致变送器(24)、汽包压力变送器(29)分别通过电缆I(12)、电缆II(27)、电缆III(28)连接至二次表(14)，汽包压力变送器(29)通过汽包压力测量仪表管(13)与汽包(1)连接。
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