CN108730955A - 一种锅炉水位控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布的锅炉水位控制装置，包括给水泵、给水调节阀、蒸汽调节阀、电极室和给水泵控制系统，所述给水泵控制系统包括第一继电器以及控制给水泵的接触器，还包括备用水泵，所述蒸汽调节阀连接蒸汽流量变送器，蒸汽流量变送器连接气动计算器，所述电极室连接水位压差变送器，所述气动计算器的信号、水位压差变送器并联连接电压比较器，电压比较器的信号传给调节器，调节器的信号传给给水调节阀，所述备用给水泵由磁性开关控制，所述磁性开关设置在气动薄膜调节阀的输出端，气动薄膜调节阀与蒸汽调节阀通过管路连接；本装置能够通过综合比较蒸汽压力和锅炉水位，使锅炉水位调节更加贴近实际情况，可以去除过度用汽时候水位虚增的影响。

Description

一种锅炉水位控制装置

技术领域

本发明涉及锅炉自动控制系统，特别涉及一种锅炉水位控制装置。

背景技术

柴油机货船辅锅炉由于蒸发量小，蒸汽压力低，为了简化其控制系统，一般对水位都是双位控制，当水位下降到允许的下限水位时候，自动启动给水泵向锅炉供水，停止向锅炉供水，因此锅炉在工作期间，其水位时在允许的上、下限之间波动，不会稳定在某一个水位上。这种双水位控制方式通常用浮子式和电极式，其中，电子式利用锅炉水的导电性能实现，但是现有的控制方式中，通常只能根据水位实现一元控制，但是在日常运用中，锅炉中炉水有一部分是汽泡，这种汽泡不断在受热面上形成，随后脱离受热面升起并进入锅炉的蒸汽空间。对于现代船用锅炉，水面下的总蒸汽量可以达到全部水容积的15％-20％，水面下的蒸汽总量与锅炉的蒸发量和气压有关，蒸发量越大、气压越小，水面下的蒸汽总容积越大，因此，锅炉在稳定的工况时候，水位与水面下的蒸汽容积有关，在负荷突然变化的短时间内，水位的变动主要取决与水面下蒸汽容积的变化，这是因为锅炉在运行时候，炉水的稳定接近于锅炉压力的饱和蒸汽温度，假如蒸汽流量突然变得太大，而炉膛中的燃烧还没来得及随之变化，锅炉气压就要降低，蒸汽的饱和温度随之下降，这样会使水面下的蒸汽比容增大，造成水面下蒸汽总容积增大；另一方面，由于炉水变成过热水，将产生更多气泡也使水面下蒸汽容积增大，由于自蒸发现象，尽管在蒸汽流量大于给水量的情下，水位却虚假的升高，反之，当锅炉负荷突然减小时候，尽管给水量大于蒸汽流量，水位会虚假的下降，如果完全根据水位的高低控制给水泵，会有可能产生相反的操作，造成锅炉水位波动过大，甚至危险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种机构简单，能够控制椅背的倾仰到任意角度，并能调整椅背倾仰力度的座椅底盘。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种锅炉水位控制装置，包括给水泵、给水调节阀、蒸汽调节阀、电极室和给水泵控制系统，所述给水泵控制系统包括第一继电器以及控制给水泵的接触器，所述电极室与锅炉相通并且电极室接地，电极室中设高位电极以及中位电极，所述第一继电器连接在No1二极管桥式整流器(c、d端)，No1二极管桥式整流器的负极、第一继电器的负极都与高位电极连接，第一继电器的常开开关与中位电极连接，第一继电器的常闭开关设置在接触器的电路上，本装置还包括一个备用水泵，所述蒸汽调节阀连接蒸汽流量变送器，蒸汽流量变送器连接气动计算器，所述电极室连接水位压差变送器，所述气动计算器的信号、水位压差变送器并联连接电压比较器，电压比较器的信号传给调节器，调节器的信号传给给水调节阀，所述备用给水泵由磁性开关控制，所述磁性开关设置在气动薄膜调节阀的输出端，气动薄膜调节阀与蒸汽调节阀通过管路连接。

优选的，所述给水泵控制系统还包括No2二极管桥式整流器、第二继电器和低位电极，所述第二继电器连接在No2二极管桥式整流器(c、d端)，所述第二继电器的负极、No2二极管桥式整流器的负极与低位电极连接。

优选的，所述第一继电器、第二继电器都分别并联一个电容

优选的，所述备用水泵的出口与给水泵出口并联并共同连接给水调节阀。

优选的，所述气动薄膜调节阀包括膜片、阀杆，套在阀杆上的弹簧、阀芯以及与阀芯配合的阀座，所述阀芯固定磁铁，所述磁性开关设置的磁铁的正下方，在气动薄膜不动作时候，磁性开关与磁铁之间有一段距离。

优选的，所述调节器为比例微分调节器。

优选的，所述给水调节阀包括伺服放大器、伺服电机、减速器以及位置发送器，所述伺服放大器接受调节器、位置发送器的信号，所述伺服电机接受伺服放大器的信号，所述减速器连接伺服电机的输出轴，所述位置发送器连接减速器的输出轴。

优选的，所述伺服放大器包括前置放大器、两个触发器和两个可控硅交流开关；所述前置放大器包括两个输入端和两个输出端，所述调节器的信号、位置发送器的信号分别连接前置放大器的输入端，前置放大器的两个输出端分别连接一个触发器，触发器连接桥式整流器，所述伺服电机的绕组有两组，两组绕组之间并联一个电容并连接电源，所述其中一个桥式整流器的a端连接电源，b端分别连接一个组绕组；另外一个桥式整流器的g端连接电源，h端连接另外一组绕组。

优选的，所述位置发送器包括差动变压器、铁芯、压紧弹簧以及凸轮，所述铁芯通过连杆与凸轮连接，所述压紧弹簧套在连杆上，所述凸轮与减速器的输出轴连接，所述凸轮带动铁芯在差动变压器里来回滑动。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(一)本装置通过备用水泵与给水泵并联给水，所述蒸汽调节阀连接蒸汽流量变送器，蒸汽流量变送器连接气动计算器，所述电极室连接水位压差变送器，所述气动计算器的信号、水位压差变送器并联连接电压比较器，电压比较器的信号传给调节器，调节器的信号传给给水调节阀，气动计算器的信号u1与水位压差变送器的信号u2进行比较，p为电压比较器的输出信号，u1>u2时候，p＝u1；u1<u2时候，p＝u2，所述电压比较器的信号传给调节器，调节器的信号传给给水调节阀2，调节器根据电压比较器的信号给予给水调节阀控制信号，u1>u2，p＝u1，此时候蒸汽流量大于水位升高的高度的变化，即使水位上升(虚增)，给水调节阀的开度也变大，如果给水泵在运行，则给水泵的流量增加，锅炉水快速上升，从而避免虚增的水位对锅炉供水的影响，使锅炉水位保持与实际使用相应。

(二)所备用给水泵由磁性开关控制，所述磁性开关设置在气动薄膜调节阀的输出端，气动薄膜调节阀与蒸汽调节阀通过管路连接，当蒸汽调节阀流量过大的时候，通过蒸汽压力使气动薄膜调节阀的动作，磁性开关动作，备用给水泵运作并往锅炉打水，通过蒸汽压力直接控制备用水泵，在用汽量过大时候，直接通过备用水泵打水补水。

附图说明

1-给水泵；2-给水调节阀；3-电极室；4-锅炉；；5-蒸汽调节阀；；6-第一继电器；7-第二继电器；；8-接触器；9-高位电极；10-中位电极；11-低位电极；12-No1二极管桥式整流器；13-No2二极管桥式整流器；14-备用给水泵；15-蒸汽流量变送器；16-气动计算器；17-水位压差变送器；18-电压比较器；19-调节器；20-磁性开关；21-气动薄膜调节阀；22-膜片；23-阀杆；24-弹簧；25-阀芯；26-阀座；27-磁铁；28-变压器；201-伺服放大器；202-伺服电机；203-减速器；204-位置发送器；205-前置放大器；206-第一触发器；207-第二触发器；208-第一桥式整流器；209-第二桥式整流器；210-差动变压器、211-铁芯；212-压紧弹簧；213-凸轮；214-连杆；61-常开开关；62-常闭开关；81-触点。

图1是锅炉水位控制装置的整体结构图。

图2是备用水泵、给水调节阀控制原理图。(虚线表示电连接)

图3是气动薄膜调节阀的剖视图。

图4是给水调节阀的结构示意图。

图5是伺服放大器的结构示意图。

图6是位置发送器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

参照图1和图2，一种锅炉水位控制装置，包括给水泵1、给水调节阀2、蒸汽调节阀5、电极室3和给水泵控制系统，所述给水泵控制系统包括第一继电器6、第二继电器7、控制给水泵1的接触器8，接触器8设置在给水泵1的主电路，所述电极室3与锅炉4相通并且电极室3接地，电极室3中设高位电极9、中位电极10、低位电极11，由于锅炉水具有一定的盐度，所以它是导电的。所述高位电极9、中位电极10分别控制允许的上、下限水位，低位电极11用于低水位报警；所述第一继电器6连接在No1二极管桥式整流器12(c、d端)，No1二极管桥式整流器12的负极、第一继电器6的负极都与高位电极9连接，第一继电器6的常开开关61与中位电极10连接，第一继电器6的常闭开关62设置在接触器8的电路上，第一继电器6通电时候，接触器8断开。所述第二继电器7的负极、No2二极管桥式整流器13的负极与低位电极11连接，所述第二继电器7连接在No2二极管桥式整流器13(c、d端)，由变压器28次级绕组输出的24V交流电压经过No1二极管桥式整流器12、No2二极管桥式整流器13整流成直流电流作为第一继电器6、第二继电器7的电源，高位电极9、中位电极10、低位电极11以及电极室3接地。当水位下降到允许的下限水位时候，高位电极9、中位电极10极均露出水面，切断了No1二极管桥式整流器12的交流电路，第一继电器6断电，其常闭开关62闭合，接触器8通电动作，触点81闭合，给水泵1打水，锅炉4水位不断升高，由于此时，第一继电器6的常开开关61已经断开，当水位超过中位电极10的时候，No1二极管桥式整流器12的交流通路仍然是断开的，第一继电器6保持断电。当水位达到高位电极9的时候，高位电极9、中位电极10均浸在水里，No1二极管桥式整流器12通路，第一继电器6通电，常闭开关62断开，接触器8断开，其主电路上的触点81断开，给水泵1停止；水位逐渐下降，由于第一继电器6的常开开关61已经闭合，第一继电器6不会因为高位电极9露出水面而断电，即不会马上启动给水泵1，只有水位下降到中位电极10露出水面的时候，第一继电器6才会断电，给水泵1才能供水，调整高位电极9、中位电极10的位置可以调节锅炉4的上下水位，为了防止给水泵1启动频繁，高位电极9、中位电极10的位置要有适当的距离，如果中位电极10露出水面，给水泵1有故障不能打水，当低位电极11露出水面时候，No2二极管桥式整流器断电13，第二继电器7断电，发生声光报警，同时锅炉4停炉。所述第一继电器6、第二继电器7都分别并联一个电容，能够使继电器电路电压更加稳定。

为了能够根据电极室3水位高低、蒸汽流量两个元素综合控制锅炉水位，锅炉水位控制装置还包括一个备用水泵14，所述蒸汽调节阀5连接蒸汽流量变送器15，蒸汽从蒸汽调节阀8出来后经过蒸汽流量变送器8，后者把蒸汽流量的信号转换成相应的标准电压信号，蒸汽流量变送器15连接气动计算器16，所述电极室3连接水位压差变送器17，水位压差变送器17将水位高度变化信号转换成电压信号，所述气动计算器16的信号、水位压差变送器17并联连接电压比较器18，电压比较器18为最常用的电压比较电路，其为运算放大器的一种，并将气动计算器16的信号u1与水位压差变送器14的信号u2进行比较，p为电压比较器18的输出信号，u1>u2时候，p＝u1；u1<u2时候，p＝u2，所述电压比较器18的信号传给调节器19，调节器19的信号传给给水调节阀2，调节器19根据电压比较器18的信号给水调节阀2控制信号，u1>u2，p＝u1，此时候蒸汽流量大于水位升高的高度的变化，即使水位上升(虚增)，给水调节阀的开度也变大，如果给水泵1在运行，则给水泵1的流量增加，锅炉水快速上升。为了防止蒸汽流量过大的时候，此时给水泵1还处于没有打开的状态，则给水调节阀2的开度大也失去了意义，为此，所述备用给水泵14由磁性开关20控制，所述磁性开关20设置在气动薄膜调节阀21的输出端，气动薄膜调节阀21与蒸汽调节阀5通过管路连接，当蒸汽调节阀流量过大的时候，通过蒸汽压力使气动薄膜调节阀21的动作，磁性开关20动作，备用给水泵14运作并往锅炉打水。

为了节省管路，同时也能够调节备用水泵的出水流量，所述备用水泵14的出口与给水泵1出口并联并共同连接给水调节阀2。

参照图3，优选的，所述气动薄膜调节阀21包括膜片22、阀杆23，套在阀杆23上的弹簧24、阀芯25以及与阀芯25配合的阀座26，蒸汽连接到膜片22上方，当蒸汽压力足够的时候，膜片变形往下压，阀杆23下移，弹簧24受压缩，阀芯下移，所述阀芯25固定磁铁，所述磁性开关20设置的磁铁27的正下方，磁铁27在阀芯25带动下往下移动并使磁性开关20动作，备用水泵14通电启动，在气动薄膜调节阀21不动作时候，磁性开关20与磁铁27之间有一段距离，磁性开关20不动作。

优选的，所述调节器19为比例微分调节器，比例微分调节器能快速反应，当蒸汽流量变动速度大或者锅炉4水位变化速度过大，调节器第一时间反应并作出相应的调节，给水调节阀2的开度及时变化并能够控制锅炉4水位的变化幅度，使锅炉4运行更加稳定。

参照图4，优选的，所述给水调节阀2包括伺服放大器201、伺服电机202、减速器203以及位置发送器204，所述伺服放大器201接受调节器19、位置发送器204的信号并将两个信号作比较，得到偏差信号，但偏差信号>0时候，偏差信号经过伺服放大器201功率放大后，驱动伺服电极202转动，输出轴转动到与输入信号相对应的位置上，此时给水调节阀2的开度与调节器19的信号吻合。所述伺服电机202接受伺服放大201器的信号，所述减速器203连接伺服电机202的输出轴，减速器203能够把伺服电机202转速高、力矩小转换成转速低、力矩大的推动力矩从而能够推动给水调节阀2，所述位置发送器204连接减速器203的输出轴并把减速器203输出轴的位置传送给伺服放大器201。

参照图5，优选的，所述伺服放大器201包括前置放大器205、两个触发器和两个可控硅交流开关；所述前置放大器205包括两个输入端和两个输出端，所述调节器19的信号、位置发送器204的信号分别连接前置放大器205的输入端，根据两个信号相减所得的偏差极性，两个输出端：c端和d端分别输出不同极性的电压在前置放大器205的两个输出端分别连接一个触发器，与c端连接的是第一触发器206，与d端连接的是第二触发器207，第一触发器206连接第一桥式整流器208，第二触发器207连接第二桥式整流器209，所述伺服电机202的绕组有两组，第一绕组I和第二绕组II，两组绕组之间并联一个分相电容并与电源连接，所述第一桥式整流器208的b端连接第一绕组I，第二桥式整流器209的h端连接第二绕组II；第一桥式整流器208的a端、第二桥式整流器209的g端连接电源，电源另一端连接绕组。当前置放大器205输出电压的极性为c端+，d端-的时候，第一触发器206使第一桥式整流器208的可控硅SCR1导通，第一桥式整流器208的两端c端和d端接通，电源电压直接加到其中第二绕组II，并通过分相电容供电给第一绕组I，伺服电机202朝着相反的方向运转，同样道理，第二触发器207使当第二桥式整流器209的可控硅SCR2导通时候，第二桥式整流器209的e端、f端直接连接电源电压，经过分相电容的供电给伺服电机202正转。

参照图6，优选的，所述位置发送器204包括差动变压器210、铁芯211、压紧弹簧212以及凸轮213，所述铁芯211通过连杆214与凸轮213连接，所述压紧弹簧212套在连杆214上，所述凸轮213与减速器203的输出轴连接，所述凸轮213带动铁芯211在差动变压器210里来回滑动；位置发送器204的作用是将电动执行机构(伺服电机)输出轴的位置转变成0～10mA电流，反馈信号，当差动变压器210的铁芯211与凸轮213斜面与压紧弹簧212相互压紧，输出轴转动时候带动凸轮213使铁芯211左右移动，凸轮213斜面设计上保证铁芯211位置与输出轴之间转角成线性关系，因此压差变压器210负边的输出电压将于输出轴的转角成线性关系，并得到0～10mA的直流信号。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种锅炉水位控制装置，包括给水泵(1)、给水调节阀(2)、蒸汽调节阀(5)、电极室(3)和给水泵控制系统，所述给水泵控制系统包括第一继电器(6)以及控制给水泵(10的接触器，所述电极室(3)与锅炉(4)相通并且电极室(3)接地，电极室(3)中设高位电极(9)以及中位电极(10)，所述第一继电器(6)连接在No1二极管桥式整流器(12)的(c、d端)，No1二极管桥式整流器(12)的负极、第一继电器(6)的负极都与高位电极(9)连接，第一继电器(6)的常开开关(61)与中位电极(10)连接，第一继电器(6)的常闭开关(62)设置在接触器(8)的电路上，其特征在于：还包括一个备用水泵(14)，所述蒸汽调节阀(5)连接蒸汽流量变送器(15)，蒸汽流量变送器(15)连接气动计算器(16)，所述电极室(3)连接水位压差变送器(17)，所述气动计算器(16)的信号、水位压差变送器(17)并联连接电压比较器(18)，电压比较器(18)的信号传给调节器(19)，调节器(19)的信号传给给水调节阀(2)，所述备用给水泵(14)由磁性开关(20)控制，所述磁性开关(20)设置在气动薄膜调节阀(21)的输出端，气动薄膜调节阀(21)与蒸汽调节阀(5)通过管路连接。

2.根据权利要求1所述锅炉水位控制装置，其特征在于，所述给水泵控制系统还包括No2二极管桥式整流器(13)、第二继电器(7)和低位电极(11)，所述第二继电器(7)连接在No2二极管桥式整流器(13)的(c、d端)，所述第二继电器(7)的负极、No2二极管桥式整流器(13)的负极与低位电极(11)连接。

3.根据权利要求2所述锅炉水位控制装置，其特征在于，所述第一继电器(6)、第二继电器(7)都分别并联一个电容。

4.根据权利要求1所述锅炉水位控制装置，其特征在于，所述备用水泵(14)的出口与给水泵(1)出口并联并共同连接给水调节阀(2)。

5.根据权利要求1所述锅炉水位控制装置，其特征在于，所述气动薄膜调节阀(21)包括膜片(22)、阀杆(23)，套在阀杆(23)上的弹簧(24)、阀芯(25)以及与阀芯(25)配合的阀座(26)，所述阀芯(26)固定磁铁(27)，所述磁性开关(20)设置的磁铁(27)的正下方，在气动薄膜调节阀(21)不动作时候，磁性开关(20)与磁铁(27)之间有一段距离。

6.根据权利要求1所述锅炉水位控制装置，其特征在于，所述调节器(19)为比例微分调节器。

7.根据权利要求1所述锅炉水位控制装置，其特征在于，所述给水调节阀(2)包括伺服放大器(201)、伺服电机(202)、减速器(203)以及位置发送器(204)，所述伺服放大器(201)接受调节器(19)、位置发送器(204)的信号，所述伺服电机(202)接受伺服放大器(201)的信号，所述减速器(203)连接伺服电机(202)的输出轴，所述位置发送器(204)连接减速器(203)的输出轴。

8.根据权利要求7所述锅炉水位控制装置，其特征在于，所述伺服放大器(201)包括前置放大器(205)、两个触发器和两个可控硅交流开关；所述前置放大器包括两个输入端和两个输出端，所述调节器(19)的信号、位置发送器(204)的信号分别连接前置放大器(205)的输入端，前置放大器的两个输出端分别连接一个触发器，触发器连接桥式整流器，所述伺服电机(202)的绕组有两组，两组绕组之间并联一个电容并连接电源，其中一个桥式整流器的a端连接电源，b端分别连接其中一组伺服电机(202)的绕组；另外一个桥式整流器的g端连接电源，h端连接另外一组伺服电机(202)的绕组。

9.根据权利要求7所述锅炉水位控制装置，其特征在于，所述位置发送器(204)包括差动变压器(210)、铁芯(211)、压紧弹簧(212)以及凸轮(213)，所述铁芯(211)通过连杆(214)与凸轮(213)连接，所述压紧弹簧(212)套在连杆(214)上，所述凸轮(213)与减速器(203)的输出轴连接，所述凸轮(213)带动铁芯(211)在差动变压器(210)里来回滑动。