CN1758033B - 汽包水位大量限全工况高精度电极传感器系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于超高压、亚临界锅炉汽包大量程或全程水位的全工况取样传感测量。该系统包括有电极传感器，其由两个高精度测量筒组合而成的，它可为一个整体取样水柱，也可为两个独立的取样水柱。该测量筒包含的多个汽侧、水侧取样管，其汽侧上限取样管连接在汽包顶部的集汽导管上，汽侧取样管连接于汽包的汽侧管；水侧取样管连接在汽包的水侧管；而水侧下取样管连接于汽包原汽侧取样管与汽包的汽侧管之间，水侧下限取样管连接在汽包下部的下降管上。且系统中设置有笛孔取样器和带孔取样器，可有效地消除上限取样点的汽流和下限取样点的水流干扰，故无论汽包停运或运行中均可实现全工况、准确而可靠的测量和根据水位数值记录，从速查明水位事故发生的原因、果断采取措施。

Description

汽包水位大量限全工况高精度电极传感器系统

技术领域：

本发明涉及热工测量技术领域，特别涉及汽包水位大量限全工况高精度电极传感器系统，该系统适用于超高压、亚临界锅炉汽包大量程或全程水位的全工况取样传感测量。

技术背景

用电极传感器测量汽包水位，是实现锅炉水位运行安全监视的重要手段之一。目前行业内按其量程不同将汽包水位电极式测量传感器(测量筒)区分为三种：监视主表测量筒、满水电接点测量筒、全程电接点测量筒。监视主表测量筒的汽侧、水侧取样管分别与汽包上原有的汽侧取样管、水侧取样管连接，二者之间距离只能覆盖汽包竖直内径的一部分，量程小，仅用来检测、监视锅炉运行水位和事故水位。满水电接点测量筒，其量程上限高于汽包内壁顶点。全程电接点测量筒，其量程上、下限可覆盖汽包竖直内径。但是由于绝大多数汽包顶部、底部没有水位测量专用测孔接管，因而，满水电接点测量筒或全程电接点测量筒的上限汽侧取样接管是以管道连接在汽包顶部的集汽导管上，下限水侧取样接管是以管道连接在汽包下部的下降管上。尽管这两种测量筒的量限超出汽包，可以满足停炉后的汽包满水快冷和缺水停炉事故及时处理的需要，但由于它们取样系统结构上的缺陷，并不能象监视主表测量筒那样具有全工况取样测量性能，只能用于停炉后水位测量，而在锅炉运行时就会失去测量作用。这是因为锅炉负荷较大时，集汽导管内汽流速度很高，管内静压小于汽包内静压，不仅使测量失真，还由于连通器原理作用使满水电接点测量筒“满水”，导致锅中的水通过测量筒进入过热器，引起过热器局部结垢危及安全，测量筒就必须退出运行。全程测量筒的测量下限取样点设在下降管上，锅炉负荷较大时，下降管中水流速度比停炉后大得多，测量时受上限取样点汽流和下限取样点水流的双重干扰，使测量筒不是“满水”，就是“缺水”，也必须退出运行。在锅炉由正常运行状态转入紧急停炉后一段时间内，集汽导管与下降管内部的流速依然较高，不可避免仍会对测量系统造成较大干扰，引起较大测量误差，直接影响汽包满水快冷的安全性，以及缺水停炉事故快速处理的准确性和可靠性。由于满水和全程电接点测量筒是单筒式测量筒，结构简单，测量负误差大，即便解决了系统取样的上述缺陷，也不能用于锅炉运行时的水位安全监视。

发明内容

本发明为了克服上述缺陷，提供了一种汽包水位大量限全工况高精度电极传感器系统，目的在于使它在停炉后和锅炉运行中、在不同压力下，都能全工况准确传感测量。

本发明的技术解决方案：

本发明的整个系统包括由两个高精度测量筒组合而成的，并包含有多个汽侧、水侧取样管。该测量筒可为一个整体取样水柱，也可含有两个独立的取样水柱，能分别实现高精度取样，该测量筒包含的多个汽侧、水侧取样管与汽包连接方式是，它新增的汽侧上限取样管连接在汽包顶部的集汽导管上，原汽侧取样管连接汽连接方式包的汽侧管上；原水侧取样管连接汽包的水侧管上；而新增的下水侧取样管连接在汽包的汽侧取样管与汽包的汽侧管之间，新增水侧下限取样管连接在汽包下部的下降管上。所述的新增汽侧上限取样管与集汽导管的连接方式是，在取样管的端部设置笛孔取样器横贯集汽导管；水侧下限取样管与汽包下降管的连接方式是，在取样管的端部设置带孔取样器横插于下降管内。笛孔取样器的笛孔排列在集汽导管内正对汽流方向；带孔取样器的取样孔正对水流方向。

本发明的有益效果：

(一)本发明在汽侧上限取样、水侧下限取样系统中分别设置的笛孔取样器和带孔取样器，可有效地消除上限取样点的汽流和下限取样点的水流干扰，故可应用于锅炉汽包水位全工况、准确而可靠的测量。

(二)本发明在锅炉在正常运行状态下，可用于汽包水位运行监视，在汽包水位测量系统的现有配置条件下可提高监视仪表冗余度，提高水位安全监视可靠性，在水位事故时可在更大范围内准确监视到事故水位具体值，利于满水或缺水事故分析与果断处理。特别是在缺水保护停炉后，针对缺水程度判断能否及时补水、及时点火恢复运行，以减少因事故而产生的经济损失，还可实现汽包上水操作和满水状态之准确监视，提高汽包满水快冷措施的安全性。

(三)本发明的汽侧上限取样系统设计的笛孔取样器，可有效地防止锅炉中的污水经由测量筒进入过热器，造成过热器局部结垢的安全隐患。

(四)本发明因为可以全工况测量，测量筒则无须如目前在锅炉运行时需与测量系统解列、停止测量，而在停炉后又需及时恢复测量系统，可减轻热工与运行人员的劳动强度。

(五)本发明的测量筒可为一个整体取样水柱，也可分为两个独立的取样水柱，根据要求使用十分方便。

附图说明

附图1为本发明整个电极传感测量系统的结构示意图

附图2为本发明另一个实施例的结构示意图

附图3为本发明为笛孔取样器及与集汽导管位置关系的结构示意图

附图4为本发明带孔管取样器及与下降管位置关系的结构示意图

附图5为本发明包含有两个独立的取样水柱，多个汽侧、水侧取样管的电极传感器的结构示意图

附图6为本发明另一个实施例、即包含一个独立的取样水柱电极传感器的结构示意图

具体实施方式

图1所示，为本发明的汽包水位大量限全工况高精度电极传感器系统，该系统包括有高精度电极传感器4(注：该电极传感器均采用本申请人在先已批准和已申请的专利技术，此处不详述)，它含有两个汽笼式的内置独立的取样水柱测量筒I、II，附图5中方框I内为上限测量筒，可测量高于汽包内壁顶点的水位，附图5中方框II内为下限测量筒，可测量低于汽包的水位；电极传感器4包含多个汽侧、水侧取样管，其新增汽侧上限取样管5连接在汽包1顶部的集汽导管2上，原汽侧取样管6连接汽包的汽侧管A；原水侧取样管7连接在汽包的水侧管B；而新增下水侧取样管9由三通管17连接于汽包原汽侧取样管6与汽包的汽侧管A之间，新增水侧下限取样管8连接在汽包下部的下降管3上，图中13为两个测量筒I、II共用的加热排水管，11为上限测量筒的排污管，14为排污阀，10为下限测量筒的排污管，15为下限测量筒排污阀。如图3所示，汽侧上限取样管5与集汽导管2的连接方式是在该取样管的端部设置笛孔取样器12，它横贯于集汽导管2；其笛孔取样器的笛孔19成行排列在集汽导管2内，正对着向上的汽流(↑)方向，各个笛孔的中心至集汽导管内壁的距离按“对数-契比雪夫求平均流速”方法确定，即集汽导管截面的平均流速等于各个笛孔流速的算术平均值，笛孔直径为5-6毫米；笛孔管的非插入端是接管座，与集汽导管焊接相连，插出端焊接在集汽导管壁中，焊缝外部焊接堵头20。笛孔的作用是将汽流动压头转换为静压头，使汽侧上限取样管5所取的是集汽导管2内汽流速度为0时的静压，可防止锅炉中的不洁水经过上限测量筒进入过热器。如图4所示，水侧下限取样管8与下降管3的连接方式是在该取样管的端部设置有带孔取样器16，其端头横插于下降管3之中，它的取样孔21只有一个，孔中心至下降管内壁的距离约等于0.26-0.29倍下降管内截面半径，该取样孔21呈喇叭口状，正对向下水流(↓)方向。带孔取样器21的作用是将下降管水流动压头转换为静压头，使下限取样管8所取的是取样点处水流静止时的静压，可基本消除下降管水流对测量取样的干扰。

图2为本发明的另一个实施例，即是包含一个独立取样水柱的电极传感系统，它既可包含在整个大系统中，也可以作为一个独立的系统，图中18为电极传感器，10、15为排污管阀，由该实施例可见本发明的多个汽侧、水侧取样管只少有三个，它缺少图1的8、9取样管和11、14排污管阀，本实施例能满足汽包满水状态全工况测量的需求。

图5、图6分别为电极传感器4、电极传感器18的结构示意简图。

再由图5可见，本发明在具体制作中，可以分成上、下量限两部份实施。需要仅用作上量限测量时，只要在水侧取样管7及排水管13下方安装底座、设置下排污管阀10、15即可；而需要作上下大量限测量时，则将上下两部份的个别部位，如：排污管阀、排水管对照图示稍作调整、合而为一即可。

Claims (4)

1.汽包水位大量限全工况高精度电极传感器系统，包括电极传感器，其特征在于：该系统包含有多个汽侧、水侧取样管，它们与汽包连接方式是，新增汽侧上限取样管(5)连接在汽包顶部的集汽导管(2)上，原汽侧取样管(6)连接在汽包的汽侧管A；原水侧取样管(7)连接汽包的水侧管(B)；下水侧取样管(9)连接于汽包原汽侧取样管(6)与汽包的汽侧管A之间，水侧下限取样管(8)连接在汽包下部的下降管(3)上，所述的新增汽侧上限取样管(5)与集汽导管(2)的连接方式是，新增汽侧上限取样管(5)的端部设置笛孔取样器(12)；水侧下限取样管(8)与汽包下降管(3)的连接方式是，在水侧下限取样管(8)的端部设置带孔取样器(16)，所述的笛孔取样器(12)横贯集汽导管(2)；所述的带孔取样器(16)横插于下降管(3)内，且笛孔取样器的笛孔(19)排列在集汽导管内正对着向上的气流方向；带孔取样器的取样孔(21)正对着水流向下方向。

2.根据权利要求1所述的汽包水位大量限全工况高精度电极传感器系统，其特征在于：笛孔取样器(12)的各个笛孔的中心至集汽管内壁的距离按“对数——契比雪夫求平均流速”方法确定，即集汽导管截面的平均流速等于各个笛孔流速的算术平均值，笛孔直径为5-6毫米。

3.根据权利要求1或2所述的汽包水位大量限全工况高精度电极传感器系统，其特征在于：所述的笛孔取样器(12)，其非插入端为接管座，与集汽导管焊接相连，插出端焊接在集汽导管壁中，焊缝孔外部焊接堵头(20)，带孔取样器(16)的取样孔(21)呈喇叭口状，设于下降管(3)的中心处。

4.根据权利要求1所述的汽包水位大量限全工况高精度电机传感器系统，其特征在于：带孔取样器(21)的取样孔(21)的孔中心至下降管内壁的距离约等于0.26-0.29倍下降管内截面半径，且该取样孔(21)呈上大下小的喇叭口状，设于下降管(3)的中心处。

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