CN106500798B - 一种通过导热块导热的分段加热式多点热电偶液位探测器 - Google Patents
一种通过导热块导热的分段加热式多点热电偶液位探测器 Download PDFInfo
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Abstract
一种通过导热块导热的分段加热式多点热电偶液位探测器，承压套管内包含N块导热块，其中(N‑1)块导热块通过一支有(N‑1)段加热电阻丝的铠装加热缆加热，加热电阻丝的长度与导热块的高度相同，被加热的(N‑1)块导热块上各有一支被加热的铠装热电偶,其测点位于导热块的中间处;其中1块为不加热的导热块，其上有一支铠装热电偶，N块导热块由支承板定位并使导热块紧贴在承压套管的内壁上，通过加热热电偶与不加热热电偶的温度差分值来测量液位。
Description
技术领域
本发明涉及一种加热式热电偶液位传感器，用于容器或储液池内液体液位的测量。
背景技术
目前,压水堆核电站的压力容器和火力发电厂的高温、高压锅炉或储液池这类高可靠性要求的场合使用的液位传感器,大多采用差压式液位计、浮子液位计、磁性液位计以及透明玻璃管(板)等液位计,这些液位计中有些属于间接测量,有些可靠性不高,有些使用寿命较短。而这些高可靠性要求的场合中液位测量的可靠性直接关系到生产设备的安全和人身安全,所以迫切需要一种高可靠性的能直接测量承压容器液位的设备。
另外, 虽出现了热端加热式热电偶液位计，但其监测单点液位， 用于多点液位监测时，需要布置多支热端加热式热电偶液位计，存在着体积大，容器壁贯穿孔多的缺点; 已有的分段加热式热电偶液位传感器,虽有体积小和测点多的优点,但存在着套管内分段电阻丝和差分热电偶的相互准确位置定位困难和MgO热传导差的缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的上述不足而提供一种通过导热块导热的分段加热式多点热电偶液位探测器，使其热电偶定位准确、测量精度高。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:
一种通过导热块导热的分段加热式多点热电偶液位探测器，其特征在于：承压套管内包含N块导热块，其中(N-1)块导热块通过一支有(N-1)段加热电阻丝的铠装加热缆加热，加热电阻丝的长度与导热块的高度相同，被加热的(N-1)块导热块上各有一支被加热的铠装热电偶,其测点位于导热块的中间处; 其中1块为不加热的导热块，其上有一支铠装热电偶，N块导热块由支承板定位并使导热块紧贴在承压套管的内壁上，通过加热热电偶与不加热热电偶的温度差分值来测量别液位。
上述(N-1)块被加热的导热块上的热量通过承压套管的管壁传递给承压套管外环境介质，由于液相和气相介质的传热性能的明显差异，所以由被加热的铠装热电偶测得的导热块温度的高与低反映了导热块处承压套管外环境的介质是液相还是气相，即液位的位置。不加热导热块的温度反映了环境温度，是液位测量的参考点。本发明的热电偶液位传感器利用汽/气体与液体在传热性能方面的明显差异，借助于不加热的铠装热电偶和被加热的铠装热电偶所测的热电势E的差分值ΔE的高电平与低电平来判别其位置处于液体之中，还是处于汽/气体之中。当液体浸没被加热的铠装热电偶的测点时，热电势差分值ΔE为低电平，当液体脱离被加热的铠装热电偶的测点时，热电势差分值ΔE为高电平。
上述通过导热块导热的分段加热式多点热电偶液位探测器，探测器轴向位置分布数个被加热的铠装热电偶，其测点之间的距离代表着相互的液位高度差，借助于物理安装位置，由探测器输出热电势差分值ΔE低电平的数量即可知道液位高度。上述 (N-1)支被加热的导热块上的铠装热电偶是测量液位的敏感元件，它们的测点与铠装加热缆中(N-1)数段电阻丝的中心处于同一高度，提高了液位判别的精度。
更好地，上述承压套管的冷端封装管内还装有热电阻温度计，通过热电阻温度计提供铠装热电偶冷端补偿温度，以便在不使用补偿导线的情况下，承压套管底端的不加热铠装热电偶能测量介质的温度。另外, 对于被测介质温度高于环境温度的工况，如果承压套管发生泄漏,测得的温度会升高，从而判断承压套管是否发生泄漏。
更好地，上述热电阻温度计为Pt100，这样的温度测量精度更高。
更好地，上述承压套管的内壁和/或镍导热块的外表面涂镍、涂银或金，填满机加工的间隙,增加金属表面的接触面，可以更好地传热。
更好地，上述承压套管内充满空气或氮气介质，可以更好的充压检漏。
更好地，多个铠装热电偶与多个加热的铠装热电偶一一对应，通过多个差分值来测量液位，这样测量的液位更准确。
由于本发明利用导热块导热、分段加热方式能有效地增加沿承压套管表面轴向温度分布的不均匀性，即沿承压套管表面轴向温度形成(N-1)个高-低区域，从而增加了温差测量的灵敏度。同时，也降低了电阻丝的温度，因而提高了液位测量的可靠性。
还由于通过支承板，使承压套管内分段电阻丝和被加热的热电偶的测点相互位置定位准确且容易、热惯性小，使其能直接、准确地测量出容器内的液位，更适用在核场与高可靠性要求的场合中使用，当然也可以用于容器或储液池内液体液位的测量。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作详细描述。
如图1所示，一种通过导热块导热的分段加热式多点热电偶液位探测器,包括承压套管3、导热块4、铠装热电偶5、加热缆6、支承板8。
四块导热块4由支承板8定位并确定轴向间隔，支承板8将四块导热块4紧紧压在承压套管3的内壁上，每块导热块4上各固定一个铠装热电偶5，热电偶的测点位于导热块的中间处，没有连接U型铠装加热缆6的导热块4固定在承压套管3的底端。
一支U型铠装加热缆6内有3段加热电阻丝，每段加热电阻丝对应一块导热块4，这三块导热块4均不在承压套管3的底端。
上述承压套管3内充满空气。
上述承压套管3的材料为316L不锈钢，外径8mm。
4块导热块4的材料为纯镍，一支有3段加热电阻丝的U型铠装加热缆6的套管的材料为316L不锈钢。 加热电阻丝的材料为NI80Cr20; 3支被加热的铠装热电偶5的偶丝为K型(NiCr-NiAl),套管材料为316L;支承板8的材料为316L。
承压套管的冷端封装管1内用高温环氧树脂封装，内装Pt100热电阻温度计2，通过该温度计2既可以测量该冷端的温度，又能作为基准测出承压套管其他处的温度绝对值。
Claims (1)
1.一种通过导热块导热的分段加热式多点热电偶液位探测器，其特征在于：承压套管(3)内包含N块导热块(4)，其中(N-1)块导热块通过一支有(N-1)段加热电阻丝的铠装加热缆(6)加热，加热电阻丝的长度与导热块的高度相同，被加热的(N-1)块导热块上各有一支被加热的铠装热电偶(5),其测点位于导热块的中间处；其中1块导热块为不加热，其上有一支铠装热电偶(7)，N块导热块(4)由支承板(8)定位并使导热块紧贴在承压套管的内壁上，加热热电偶与不加热热电偶构成热电偶对来判别液位；
所述不加热的导热块位于承压套管的底端；
所述承压套管的冷端封装管内安装热电阻温度计；
所述承压套管的内壁和/或导热块的外表面涂镍、涂银或金；
所述铠装热电偶与加热的铠装热电偶一一对应，构成测量液位的热电偶测量对；
所述承压套管内充满空气或氮气介质；
所述铠装加热缆为U形；
所述承压套管和支承板的材料均为不锈钢；
所述导热块的材料为纯镍。
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