CN217382898U - 一种小型蒸汽锅炉水容积测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型蒸汽锅炉水容积测试装置，包括锅炉、锅炉连接的补水装置与排水装置、液位控制装置、温度控制装置及容积测量装置；所述液位控制装置中设置有液位联动控制器，用于根据液位情况实现补水操作的联动控制；所述温度控制装置中设置有温度联动控制器，用于根据监测到锅炉内的温度进行实现降温操作。本实用新型可以对各种小型蒸汽锅炉进行实际水容积测试；采用标准金属量器、质量流量计、电子秤等多种测量设备，可以根据实际情况灵活选择排入式或排出式操作等共5种方式，且只要简单切换阀门即可完成，能够满足现场各种条件下的水容积测试；液位联动控制器与温度联动控制器，既可以实现泵补水操作与液位控制的联动控制，又可以实现降温操作与补水操作的联动控制。

Description

一种小型蒸汽锅炉水容积测试装置

技术领域

本实用新型涉及锅炉水容积测试技术领域，尤其涉及一种小型蒸汽锅炉水容积测试装置。

背景技术

现有锅炉是一种能量转换设备，可将电能或锅炉燃料(煤、生物质、重油、渣油、柴油、天然气等)中的化学能转化为具有热能的蒸汽、高温水或有机热载体。国家《特种设备目录》规定：设计正常水位容积≥30L且额定蒸汽压力≥0.1MPa(表压)的蒸汽锅炉；额定出水压力≥0.1MPa(表压)且额定热功率≥0.1MW的热水锅炉；额定热功率≥0.1MW的有机热载体锅炉需纳入特种设备管理。

锅炉属于承压特种设备，因此采取措施保障其安全运行、预防和减少事故的发生极为重要。以蒸汽锅炉为例，从安全管理的角度来说，设计正常水位容积越大、额定蒸汽压力越高则运行危险性越大。然而，一些不法锅炉生产厂家为了追逐商业利益，逃避了国家监管，置锅炉设计安全于不顾，虚标设计水位容积，把实际的安全风险留给了客户。例如一台标称设计水位容积为29L的蒸汽锅炉，实际水容积可能远远超过30L,甚至达到100L以上。为了打击这种“大吨小标”违法行为，开展锅炉实际水位容积的专项监督检查非常必要，有利于消除锅炉运行风险源头，扫清安全隐患死角。

锅炉实际水位容积测试是专业性较强的技术工作，需由有资质的机构进行。然而，由于锅炉内部结构复杂，加之缺少合适的锅炉运行水容积专用测试方法，造成准确、高效开展蒸汽锅炉水容积测试工作并不容易。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种小型蒸汽锅炉水容积测试装置，该装置可以对于在生产厂家仓库或使用方现场对标称设计水位容积小于30L的蒸汽锅炉(以下简称锅炉)开展锅炉实际水容积测试。

本实用新型的目的通过以下的技术方案来实现：

一种小型蒸汽锅炉水容积测试装置，包括锅炉、锅炉连接的补水装置与排水装置、液位控制装置、温度控制装置及容积测量装置；所述液位控制装置中设置有液位联动控制器，用于根据液位情况实现补水操作的联动控制；所述温度控制装置中设置有温度联动控制器，用于根据监测到锅炉内的温度实现降温操作。

与现有技术相比，本实用新型的一个或多个实施例可以具有如下优点：

可以对各种小型蒸汽锅炉进行实际水容积测试；采用标准金属量器、质量流量计、电子秤等多种测量设备，可以根据实际情况灵活选择排入式或排出式操作等共5种方式，且只要简单切换阀门即可完成，能够满足现场各种条件下的水容积测试；液位联动控制器与温度联动控制器，既可以实现泵补水操作与液位控制的联动控制，又可以实现降温操作与补水操作的联动控制，提高了自动化操作流程，保障了人员测试操作安全；测试装置的应用，解决了当前难以准确、高效开展蒸汽锅炉水容积测试的难题。

附图说明

图1是小型蒸汽锅炉水容积测试装置结构示意图；

图2是过渡容器结构图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本实用新型实施方式作进一步详细的描述。

如图1所示，为小型蒸汽锅炉水容积测试装置结构，包括锅炉、锅炉连接的补水装置与排水装置、液位控制装置、温度控制装置及容积测量装置；所述液位控制装置中设置有液位联动控制器，用于根据液位情况实现补水操作的联动控制；所述温度控制装置中设置有温度联动控制器，用于根据监测到锅炉内的温度进行实现降温操作。

所述锅炉为测试对象，包括有固定汽水分界线和无固定汽水分界线两类小型蒸汽锅炉。

所述补水装置由外部水箱WS、截止阀F1、水管SG、补水泵PU1、单向进水阀F2组成，用于为锅炉提供正常工作时的水量；所述外部水箱通过水管连接补水泵，补水泵通过单向进水阀连接锅炉所述截止阀设置在水管上。

所述排水装置由排污管PG、排污阀F7、第二换向器HX2组成；所述第二换向器通过排污管与锅炉连接，用于将锅炉内的水排出锅炉外；所述排污阀设置在排污管上。所述液位控制装置由液位计YW和液位联动控制器YK 组成，用于根据液位情况控制补水泵的启停。所述温度控制装置由第一温度计WD1和温度联动控制器WK组成，用于测量和监测锅炉内水温度。

所述容积测量装置由标准金属量器BJ1/BJ2、质量流量计ZL、流量调节阀LF、第一换向器HX1、电子秤DC、外部水箱WS、补水泵PU1、外部气罐WQ、过渡容器GD、抽水泵PU2、第二温度计WD2、收集容器SJ组成，用于测量锅炉水容积值。

上述容积测量装置中，标准金属量器BJ1/BJ2属于容量比较法测量仪器，由本体及进水阀F3/F9和出水阀F4/F10等组成，用于排入式和排出式操作，可结合温度修正，直接得到单次锅炉水容积值。

质量流量计ZL是质量原理的测量仪器，用于排入式操作，可以连续测量时间段内流过的水质量，再除以当前水密度，可得到时间段内的锅炉水容积值；流量调节阀LF用于调节质量流量计ZL的瞬时流量；换向器HX1用于将流过质量流量计ZL的水流导入到锅炉GL内或收集容器SJ中。

电子秤DC是称重式测量仪器，由容器与称重传感器组成，用于排出式操作，可对锅炉水进行称重，再除以当前水密度，得到单次锅炉水容积值。

外部水箱WS、补水泵PU1与补水装置中的外部水箱WS、补水泵PU1 共用，用于排入式操作过程中为标准金属量器BJ1、质量流量计ZL提供进水。外部气罐WQ用于存储压缩空气，当锅炉加水后，由于锅炉管线设计原因无法顺利将水排出时，需要使用压缩空气对锅炉管线内的水进行吹扫，以便将全部水量排出。

过渡容器GD用于暂时存放锅炉内的一部分或全部水量。如图2所示，过渡容器GD整体呈方形，底部中心位置有一圆柱状凹槽a，凹槽a上水平面与过渡容器GD底部其它区域持平；下底面低于过渡容器GD底部其它区域，为过渡容器最低点，便于抽水泵将过渡容器GD内的水全部抽干；抽水泵PU2用于排出式测量过程中将过渡容器GD内的锅炉水排入至电子秤DC 或标准金属量器BJ2；第二温度计WD2为便携式设计，用于测量各处水温度，用于查表获得水密度值或用于体积补偿；收集容器SJ用于回收测试用的锅炉水并进一步处理，避免污染环境。

上述实施例的基本操作：

排入式A操作：

一般用于未启用锅炉或停用锅炉。先开启补水泵PU1，将外部水箱WS 内的水导入测量仪器(标准金属量器BJ1或质量流量计ZL)，测量水量后再将水排入至锅炉GL内，直到锅炉水位达到液位设定值。通过密度计算、温度修正后得到锅炉水容积值。使用标准金属量器BJ1的方式称为排入式 A-1；使用质量流量计ZL的方式称为排入式A-2。

排出式B操作：

一般用于在用锅炉。先开启补水泵PU1，直接将外部水箱WS内的水引入锅炉GL内，待水位达到液位设定值时自动停泵。打开排污阀F7，通过第二换向器HX2将锅炉水排出至过渡容器，再经测量仪器(电子秤DC或标准金属量器BJ2)测量，通过密度计算、温度修正后得到锅炉水容积值；使用过渡容器GD、抽水泵PU2、电子秤DC的方式称为排出式B-1；使用过渡容器GD、抽水泵PU2、标准金属量器BJ2的方式称为排出式B-2；通过过渡容器GD，直接使用电子秤DC的方式称为排入式B-3。

补水操作：

当锅炉内水位未达到液位设定值时，液位计YW将液位信号输送至液位联动控制器YK，控制器再将液位信号转换为控制信号，启动补水泵PU1进行补水；当锅炉内水位达到液位设定值时，控制器停止补水泵PU1补水。

降温操作：

进行排出式B操作时，如果锅炉内水温度过高，则必须进行降温操作。第一温度计WD1将温度信号输送至温度联动控制器WK，控制器再将温度信号转换为控制信号，控制第二换向器HX2切换至位置Ⅰ，将从锅炉排污管 PG排出的水持续引导至收集容器SJ中。同时启动补水泵PU1进行补水操作，直到锅炉内水温度达到容积测试要求为止。

本实施例的具体操作过程：

如图1所示，本测试系统拟测试一台设计水容积29.8L蒸汽锅炉的实际水容积，锅炉排污口为F7，实际可能由N个排污口组成，排出式操作时，锅炉实际水容积V为分别打开N个排污口测得的水容积之和，即 V＝V1+V2+……VN。测试装置采用0.1级、20L标准金属量器BJ1/BJ2；0.5 级、最大流量5m³/h的质量流量计ZL；II○I级、30kg电子秤DC；DN15、流量0.75m³/h补水泵PU1和抽水泵PU2；分度值0.1℃、测量上限100℃的温度计WD1/WD2；DN15测试软管；阀门；转接头；卡箍件等。

1、测试前准备

如果锅炉为在用状态，则测试前必须停止使用，打开锅炉排污阀F7排空内部锅炉水，再关闭排污阀，截止阀F1处于开启状态，F2～F10全部处于关闭状态，抽水泵PU2的进水管尽量贴近过渡容器GD凹槽a的下底面。

为了测试安全起见，采用排出式操作时，设定第一温度计WD1温度控制限值为50℃，即锅炉内部水温如果超过50℃，则不满足排出式测试条件，此时需进行降温操作：打开锅炉排污阀F7，开启补水泵，锅炉水通过换向器 HX2的位置I流出至收集容器SJ中，直到锅炉内水温降至50℃以下才可以继续进行容积测试操作。

2、操作过程及操作方式

根据目标锅炉的使用状态、现场条件来确定水容积测试方式。

2.1排入式A-1

2.1.1打开F3，启动补水泵PU1，将外部水箱WS内的水导入至标准金属量器BJ1中，待达到零位刻度附近，关闭F3、补水泵PU1，停止加水，使用第二温度计WD2测量水温后，通过计算得标准金属量器BJ1内水容积值 V1；打开F4将水排入到锅炉中，同时通过液位计观察水位值。

2.1.2若锅炉中的水位未达到设定液位值，则将标准金属量器BJ1内的水全部排入到锅炉中，关闭F4。此时锅炉水容积单次累积量为V1。

2.1.3重复2.1.1、2.1.2，得到标准金属量器BJ1单次水容积值分别为 V2……Vn；若锅炉的水位在第n次排放过程中达到设定液位值，则关闭F4，将标准金属量器BJ1中剩余水量用电子秤DC进行去皮称重，得到my，再除以水密度ρ，得出剩余水量Vy＝my/ρ。

得到排入式A-1方式测得的锅炉水容积值V＝V1+V2+……Vn-Vy。

2.2排入式A-2

2.2.1打开F5，启动补水泵PU1，将外部水箱WS内的水导入至质量流量计ZL、流量调节阀LF、第一换向器HX1。第一换向器HX1默认位置为I，即将水流导出至收集容器SJ，此时使用流量调节阀LF调节管路内的瞬时流量。调好后，操作第一换向器HX1切换至位置II，即将水流导出至锅炉，同时记录质量流量计ZL初始质量值M0；直到锅炉内水位达到设定液位值时，第一换向器HX1重新切换至位置I，将水流导出至收集容器SJ。此时记录质量流量计终止质量值M1，关闭F5、补水泵PU1。质量流量计ZL该段时间内累计质量为M＝M1-M0，再除以水密度ρ，得到排入式A-2方式测量的锅炉水容积值V＝M/ρ。

2.3排出式B-1

2.3.1打开F2，启动补水泵PU1，开始补水操作，直接将外部水箱WS 内的水通过单向进水阀F2引入锅炉GL内，待锅炉内水位达到设定液位值时，自动停泵。

2.3.2打开排污阀F7，将锅炉内的水一部分或全部通过换向器HX2的位置II，排出至过渡容器GD中，关闭排污阀F7；若由于锅炉管线设计原因无法顺利将水排出时，需要使用压缩空气对锅炉管线内的水进行吹扫，以便将全部水量排出。

2.3.3将电子秤DC进行清零去皮重，打开F8，启动抽水泵PU2，将过渡容器GD中的锅炉水排入一部分至电子秤DC的容器中，在接近电子秤称量上限时，关闭F8，读取当前电子秤质量值m1,使用温度计WD2测量当前锅炉水温度t1，然后将电子秤容器中的锅炉水排出至收集容器SJ。

2.3.4重复2.3.3，读取当前质量值m2、……mn，测量当前锅炉水温度 t2、……tn，直到过渡容器GD中的锅炉水全部进行了称量，得到对应锅炉水容积Va，Va＝m1/ρ1+m2/ρ2+……mn/ρn。注：ρ1、ρ2……ρn分别为锅炉水在温度t1、t2……tn对应的水密度值。

2.3.5重复2.3.2-2.3.4，得到对应锅炉水容积Vb、Vc……Vx，直到该排污管不再有水流出至过渡容器GD中，得到排出式B-1方式锅炉水容积V＝Va+Vb+……Vx。注意，最后一次称量值Vx已将抽水泵PU2及其前后管道中残留的水全部算在内。

2.4排出式B-2

2.4.1同2.3.1。

2.4.2同2.3.2。

2.4.3打开F9，启动抽水泵PU2，将过渡容器GD中的锅炉水排入至标准金属量器BJ2中。

2.4.4待达到标准金属量器BJ2的零位刻度附近，则关闭F9，停止抽水，使用第二温度计WD2测量水温后，通过计算得标准金属量器BJ2内水容积值为V1，打开F10将水排入到收集容器SJ中，再关闭F10。此时锅炉水容积单次累积量为V1。

2.4.5重复2.4.3、2.4.4，得到锅炉单次累积量为V2……Vn-1；若锅炉的水位在Vn测量过程未达到标准金属量器BJ2的零位刻度附近(水量不足)，则关闭F9，停止抽水，将标准金属量器BJ2中剩余水量用电子秤DC进行去皮称重，得到mn，再除以水密度ρ，得出剩余水量Vn＝mn/ρ。得到对应锅炉水容积值Va＝V1+V2+……Vn。

2.4.6重复2.4.2-2.4.5，得到对应锅炉水容积Vb、Vc……Vx，直到该排污管不再有水流出至过渡容器GD中，得到排出式B-2方式锅炉水容积V＝ Va+Vb+……Vx。注意，最后一次称量值Vx已将抽水泵PU2及其前后管道中残留的水全部算在内。

2.5排出式B-3

2.5.1同2.3.1。

2.5.2同2.3.2。

2.5.3将电子秤DC进行清零去皮重，直接将过渡容器GD中的锅炉水排入一部分至电子秤DC的容器中，在接近电子秤称量上限时，读取当前电子秤质量值m1,使用温度计测量当前锅炉水温度t1，然后将电子秤容器中的锅炉水排出至收集容器SJ。

2.5.4重复2.5.3，读取当前质量值m2、……mn，测量当前锅炉水温度 t2、……tn，直到过渡容器GD中的锅炉水全部进行了称量，得到对应水容积 Va，Va＝m1/ρ1+m2/ρ2+……mn/ρn。注：ρ1、ρ2……ρn分别为锅炉水在温度t1、t2……tn对应的水密度值。

2.5.5重复2.5.2-2.5.4，得到对应锅炉水容积Vb、Vc……Vx，直到该排污管不再有水流出至过渡容器GD中，得到排出式B-3方式锅炉水容积V＝ Va+Vb+……Vx。

3、采用2.3-2.5的操作方式时，如果锅炉设有多个排污口，则每个排污口排出的水容积都要单独测量，锅炉总水容积等于各排污口水容积之和，即 V＝V1+V2+……VN，N为排污口总数。

4、对于无液位计或有液位计但无液位设定值的锅炉，排入或排出操作过程中，可以按约定水位进行测量，测量方法与2.1-2.5类似。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种小型蒸汽锅炉水容积测试装置，其特征在于，包括锅炉、锅炉连接的补水装置与排水装置、液位控制装置、温度控制装置及容积测量装置；所述液位控制装置中设置有液位联动控制器，用于根据液位情况实现补水操作的联动控制；所述温度控制装置中设置有温度联动控制器，用于根据监测到锅炉内的温度进行实现降温操作。

2.根据权利要求1所述的小型蒸汽锅炉水容积测试装置，其特征在于，所述锅炉包括有固定汽水分界线和无固定汽水分界线两类小型蒸汽锅炉。

3.根据权利要求1所述的小型蒸汽锅炉水容积测试装置，其特征在于，所述补水装置由外部水箱、截止阀、水管、补水泵、单向进水阀组成，用于为锅炉提供正常工作时的水量；所述外部水箱通过水管连接补水泵，补水泵通过单向进水阀连接锅炉所述截止阀设置在水管上。

4.根据权利要求1所述的小型蒸汽锅炉水容积测试装置，其特征在于，所述排水装置由排污管、排污阀、第二换向器组成；所述第二换向器通过排污管与锅炉连接，用于将锅炉内的水排出锅炉外；所述排污阀设置在排污管上。

5.根据权利要求1所述的小型蒸汽锅炉水容积测试装置，其特征在于，所述液位控制装置由液位计和液位联动控制器组成，用于根据液位情况控制补水泵的启停。

6.根据权利要求1所述的小型蒸汽锅炉水容积测试装置，其特征在于，所述温度控制装置由第一温度计和温度联动控制器组成，用于测量和监测锅炉内水温度。

7.如权利要求1所述的小型蒸汽锅炉水容积测试装置，其特征在于，所述容积测量装置由标准金属量器、质量流量计、流量调节阀、第一换向器、电子秤、外部水箱、补水泵、外部气罐、过渡容器、抽水泵、第二温度计、收集容器组成。

8.如权利要求7所述的小型蒸汽锅炉水容积测试装置，其特征在于，

所述标准金属量器由本体及进水阀和出水阀组成，用于排入式和排出式操作；所述电子秤由容器与称重传感器组成；所述过渡容器整体呈方形，底部中心位置有一圆柱状凹槽，凹槽上水平面与过渡容器底部其它区域持平；下底面低于过渡容器底部其它区域，为过渡容器最低点。

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