CN106768169A - 一种高温导电液体的液位测量装置、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温导电液体的液位测量装置。其包括：液位管、液位指示单元、温控单元、电气检测单元；液位管两端分别连通高温导电液体容器的底部和顶部；温控单元用于使液位管温度与高温导电液体温度一致，包括保温层以及温控组件；液位指示单元包括一组设置于液位管不同高度处的液位指示机构，液位指示机构包括一根具有刚性导线芯的陶瓷管，该陶瓷管的一端垂直插入所对应高度处的液位管内，该陶瓷管的另一端处于保温层之外，在每根陶瓷管位于液位管外的部分的外层均密封嵌套有一根金属套管；电气检测单元用于检测刚性导线芯与高温导电液体之间的电气连接情况。本发明还公开了一种高温导电液体的液位测量方法。本发明结构简单、成本低廉。

Description

一种高温导电液体的液位测量装置、方法

技术领域

本发明涉及一种液位测量装置，尤其涉及一种高温导电液体的液位测量装置、方法。

背景技术

随着熔盐反应堆技术、熔盐集热技术等的发展，熔盐作为能量的储存和转移媒介，越来越受到重视。液位作为液体储罐的基本参数，其对熔盐的运输、熔盐储罐的液体监控具有重要的意义。

现有用于非腐蚀性常温液体的液位计是采用与液体容器构成连通器的带刻度玻璃管，可直接读出液位高度。然而由于透明介质材料耐高温稳定性较差，或者易碎，难以用于高温液位管的制备。如何方便快捷的获取高温下不透明介质管道中的液位高度，成为研究热点。

目前，已经有研究人员研制了一些用于高温熔体的液位测量装置，包括采用浮球连接轨道，并和磁性材料相连实现液位高度测定；采用浮球与弹簧开关连接，并与耐高温环形磁铁耦合实现液位高度测定；采用雷达测定液位。已有的方法均为间接法测定，准确性和可操作性难以保证，或价格比较昂贵。采用简便的方法直接获取熔盐或者高温液体的液位具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种高温导电液体的液位测量装置、方法，采用直接测量方式，可实现对包括熔盐和高温液态金属在内的高温导电液体液位的准确测量，且结构简单，实现成本低廉。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种高温导电液体的液位测量装置，包括：液位管、液位指示单元、温控单元、电气检测单元；所述液位管的两端分别连通高温导电液体容器的底部和顶部；所述温控单元用于使液位管的温度与高温导电液体的温度一致，其包括将液位管包裹住的保温层以及温控组件；所述液位指示单元包括一组设置于液位管不同高度处的液位指示机构，所述液位指示机构包括一根具有刚性导线芯的陶瓷管，该陶瓷管的一端垂直插入所对应高度处的液位管内，该陶瓷管的另一端处于所述保温层之外，在每根陶瓷管位于液位管外的部分的外层均密封嵌套有一根金属套管；所述电气检测单元用于检测各陶瓷管的刚性导线芯与高温导电液体之间的电气连接情况。

优选地，所述高温导电液体为熔盐。

为了防止过高的温度影响液位指示机构的密封效果，进一步地，该装置还包括冷却系统，用于对各液位指示机构位于保温层外的部分进行降温。

为了实现测量自动化，进一步地，所述装置还包括自动控制单元，用于自动控制电气检测单元扫描检测各液位指示机构的刚性导线芯与高温导电液体之间的电气连接情况，并根据检测情况输出高温导电液体的液位高度。

一种高温导电液体的液位测量方法，使用以上任一技术方案所述装置实现，具体为：利用电气检测单元检测出与高温导电液体之间电气导通的刚性导线芯，并从中选出所对应高度最大的一个，该刚性导线芯所对应高度即为高温导电液体的液位高度。

相比现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明对传统用于非腐蚀性常温液体的基于连通器的液位测量技术进行了改进，利用液位管的形式并结合特殊结构的液位指示机构，通过简单的电气连通检测即可实现高温导电液体的接触式液位测量，且结构简单，实现成本低廉。

附图说明

图1为本发明液位测量装置的结构原理示意图；

图2为液位指示机构的一种具体结构示意图；

图中标号含义如下：

1、熔盐连接导线，2、液位指示机构，3、电气检测单元，4、液位管内熔盐液面，5、液位管，6、储罐内熔盐液面，7、熔盐储罐，8、熔盐储罐底座，200、冷却水管，201、螺纹，202、陶瓷管，203、金属套管，204、密封垫圈，205、刚性导线芯。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

本发明针对高温导电液体（尤其是熔盐这样的腐蚀性高温导电液体）的液位测量问题，利用连通器结构的液位管并结合特殊结构的液位指示机构，通过简单的电气连通检测即可实现高温导电液体的接触式液位测量，且结构简单，实现成本低廉。

具体而言，本发明高温导电液体的液位测量装置，包括：液位管、液位指示单元、温控单元、电气检测单元；所述液位管的两端分别连通高温导电液体容器的底部和顶部；所述温控单元用于使液位管的温度与高温导电液体的温度一致，其包括将液位管包裹住的保温层以及温控组件；所述液位指示单元包括一组设置于液位管不同高度处的液位指示机构，所述液位指示机构包括一根具有刚性导线芯的陶瓷管，该陶瓷管的一端垂直插入所对应高度处的液位管内，该陶瓷管的另一端处于所述保温层之外，在每根陶瓷管位于液位管外的部分的外层均密封嵌套有一根金属套管；所述电气检测单元用于检测各陶瓷管的刚性导线芯与高温导电液体之间的电气连接情况。

为了便于公众理解，下面以熔盐的液位测量为例来对本发明技术方案进行进一步详细说明。

图1显示了本发明液位测量装置的基本结构原理。如图1所示，在熔盐储罐7上设置有液位管5，液位管5的两端分别连通熔盐储罐7的底部和顶部，形成连通器的结构，这样，液位管5内的熔盐液面4与熔盐储罐7中的熔盐液面6始终是等高的，通过测定熔盐液面4的液面高度即可知道熔盐储罐7中的熔盐液位高度。

由于熔盐温度较高（可达600～700℃）且具有强烈的腐蚀性，一方面，液位管5必须采用抗熔盐腐蚀的高温合金材料（例如Hastelloy N合金或GH3535合金等抗熔盐腐蚀的镍基高温合金，此类材料不透明），另一方面，为了防止熔盐冷凝，还需要为液位管5设置温控单元，以使得液位管5的温度与熔盐储罐7中的熔盐温度保持一致，所述温控单元（图1中未示出）包括将液位管包裹住的保温层以及温控组件（包括设置于保温层内的电热元件、热电偶以及温控器等）。这样一来，液位管5中的液位高度无法通过传统的光学方式直接读出，必须采用其它特殊方式。

如图1所示，本发明在液位管5上的不同高度处设置有一组液位指示机构，可用来指示出液位管5内的液位高度。如图2所示，本发明所采用的液位指示机构包括一根具有刚性导线芯205的陶瓷管202，该陶瓷管202的一端垂直插入所对应高度处的液位管5内，该陶瓷管202的另一端位于所述保温层之外，这样的结构可使得刚性导线芯205与液位管5的金属管壁绝缘；为了保护陶瓷管202并同时起到将陶瓷管202与液位管5的管壁连接处进行密封的作用，如图2所示，在陶瓷管202位于液位管5外的部分的外层密封嵌套有金属套管203；金属套管203的端部带有螺纹201，可配合螺母和橡胶圈进行密封，防止熔盐从陶瓷管道与金属管道的间隙中流出。冷却水管200可降低金属套管端部温度，保证陶瓷管与金属套管之间的密封效果。其中，具有刚性导线芯的陶瓷管可以采用现有复合陶瓷材料制备工艺制备得到，例如通过在刚性导线上利用烧结方式制备出一层陶瓷层的方法制得，这样，刚性导线芯与陶瓷管之间紧密结合，不会产生空隙；或者，也可以在空心的陶瓷管中插入刚性导线，这样的方式会在刚性导线芯与陶瓷管之间产生空隙，因此还需要在刚性导线芯与陶瓷管之间用高温胶进行密封，以防止熔盐从缝隙中流出。

电气检测单元用于检测各液位指示机构中的刚性导线芯与高温导电液体之间的电气连接情况，如图1所示，电气检测单元3的一端通过熔盐连接导线1与熔盐储罐7电连接，由于熔盐和熔盐储罐均为导体，因此相当于与熔盐电连接；电气检测单元3的另一端用于与各液位指示机构中的刚性导线芯电连接。电气检测单元3可以是电阻测量或电流测量或电压测量设备，例如最常用的万用表，或者为串接有指示灯的电压源。如图1所示，液位管5内的熔盐液面4上升到某一高度，此时，在熔盐液面4以下的所有液位指示机构中的刚性导线芯205均与熔盐储罐7中的熔盐电气导通，则指示灯会亮起，或者用电阻计测得的电阻极小；而处于熔盐液面4以上的所有液位指示机构中的刚性导线芯205均与熔盐储罐7中的熔盐电气断开，则指示灯不会亮，或者用电阻计测得的电阻极大；因此，利用电气检测单元3检测出与熔盐电气导通的液位指示机构，并从中选出所对应高度最大的一个，则该液位指示机构所对应高度即为熔盐储罐7中的熔盐液位高度。

为了提高测量的自动化程度，可以通过单片机或计算机控制的多路选择开关实现液位指示机构的自动扫描检测，并利用单片机或计算机直接显示液位高度或者进一步将液位高度传输至远端的监控终端。此类技术方案为自动控制领域的常规手段，为节省篇幅，此处不再展开描述。

本发明可方便准确地测定钢水、熔盐等高温导电液体的液位高度，尤其适合熔盐这样的具有腐蚀性高温导电液体的液位测量；本发明技术方案结构简单，实现成本低廉，具有较高的应用前景。

Claims (7)

1.一种高温导电液体的液位测量装置，其特征在于，包括：液位管、液位指示单元、温控单元、电气检测单元；所述液位管的两端分别连通高温导电液体容器的底部和顶部；所述温控单元用于使液位管的温度与高温导电液体的温度一致，其包括将液位管包裹住的保温层以及温控组件；所述液位指示单元包括一组设置于液位管不同高度处的液位指示机构，所述液位指示机构包括一根具有刚性导线芯的陶瓷管，该陶瓷管的一端垂直插入所对应高度处的液位管内，该陶瓷管的另一端处于所述保温层之外，在每根陶瓷管位于液位管外的部分的外层均密封嵌套有一根金属套管；所述电气检测单元用于检测各陶瓷管的刚性导线芯与高温导电液体之间的电气连接情况。

2.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述高温导电液体为熔盐。

3.如权利要求1所述装置，其特征在于，该装置还包括冷却系统，用于对各液位指示机构位于保温层外的部分进行降温。

4.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述电气检测单元为万用表。

5.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述电气检测单元包括电源和指示灯。

6.如权利要求1所述装置，其特征在于，还包括自动控制单元，用于自动控制电气检测单元扫描检测各液位指示机构的刚性导线芯与高温导电液体之间的电气连接情况，并根据检测情况输出高温导电液体的液位高度。

7.一种高温导电液体的液位测量方法，使用如权利要求1～6所述装置实现，具体为：利用电气检测单元检测出与高温导电液体之间电气导通的刚性导线芯，并从中选出所对应高度最大的一个，该刚性导线芯所对应高度即为高温导电液体的液位高度。