-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
(1) Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet von Kesselwasserfüllstands-Detektoren
und im Besonderen Systeme für
die Erfassung elektrischer Fehler sowie für die Erfassung von Wasser
gegenüber
Dampf in Kesselwasserfüllstands-Detektoren.
-
(2) Beschreibung der verwandten Technik
-
Die
Steuerung des Wasserpegels in einem Dampfkessel ist insofern extrem
kritisch, als eine Kesselexplosion resultieren kann, wenn ein Rauchrohr
freigelegt wird. Die Rate thermischer Leitfähigkeit von einem Rauchrohr
durch Wasser ist viele Male größer als
diejenige von Dampf, weshalb, wenn Dampf das Rohr bedeckt, unzureichende
Wärmeleitung
von dem Rohr besteht und das Rohr schnell überhitzt. Um diese potenziell
katastrophale Erscheinung zu vermeiden, müssen Dampfsysteme redundante
Wasserpegel-Anzeigevorrichtungen für jeden Kessel bereitstellen.
-
Eine übliche Lösung für das Erfordernis
redundanter Wasserfüllstands-Anzeigevorrichtungen beinhaltete
für einige
Zeit zwei unabhängige
visuelle Füllstands-Anzeigevorrichtungen.
Solche visuellen Füllstands-Anzeigevorrichtungen
erfordern Durchbohrungen für
den oberen Teil und den unteren Teil der Anzeigevorrichtungen sowie
ein Schauglas, in dem der Pegel von Wasser visuell erscheint. Kessel arbeiten
jedoch typischerweise bei hohen Temperaturen und Drücken und
oftmals bei einem normalen Betriebsdruck von 3.000 psi. Dieser Faktor
stellt eine Konstruktionsherausforderung dar, die Schaugläser in einer
derart aggressiven Umgebung robust zu machen. Als Folge weisen Schaugläser oft
Leckstellen auf und eine kleine Leckstelle kann sich bei einem derart
hohen Druck schnell zu einem ernsten Problem entwickeln.
-
Unter
Berücksichtigung
dieses Problems haben Normungsorganisationen, wie zum Beispiel die ASME,
alternative Normen zum Bereitstellen redundanter Füllstandsanzeigen
bereitgestellt. Zum Beispiel kann eine solche redundante visuelle
Anzeigevorrichtung isoliert sein und stattdessen eine elektronische
Füllstandsanzeige
verwendet werden. Solche elektronischen Füllstandsanzeigen müssen selbst
robust sein und sind idealerweise redundante, typischerweise parallele
Schaltungen und keine Systeme, die abgetastet, abgefragt oder gemultiplext
werden, sondern vollständig
unabhängige
Systeme. Jedoch stellen elektronische Füllstands-Anzeigevorrichtungen
auf Grund der beteiligten hohen Temperaturen Herausforderungen für ihre eigene
vollständige Konstruktion
dar. Eine typische Füllstands-Anzeigevorrichtung
elektrischen Typs verwendet ein Wassersäulensystem mit beabstandeten
leitenden Elektroden (auch als Sonden bezeichnet), wobei die Wassersäule direkt
an der Seite des Kessels angebracht ist. Ein elektrisches Potenzial
wird über
jede der beabstandeten Elektroden hinweg aufdrückt und der Strom wird gemessen.
Wenn Wasser zwischen den Leitern vorhanden ist, führt die
niedrige Impedanz des Wassers zu einem relativ hohen gemessenen Strom.
Im Gegensatz dazu ist Dampf viel weniger leitfähig und somit führt, wenn
Dampf zwischen den Leitern vorhanden ist, die hohe Impedanz zu einem relativ
niedrigen gemessenen Strom. Üblicherweise wird
der höhere
Strom verwendet, um eine Farbe oder einen Typ einer Lampe zu erleuchten,
und der niedrigere Strom erleuchtet eine andere Farbe oder einen
anderen Typ einer Lampe, um somit eine leicht sichtbare Füllstandsanzeige
für einen
Bediener bereitzustellen. Zusätzliche
Logikschaltungen können Fehleranzeige
von Dampf über
Wasser, hohe und niedrige Füllstandsauslösepunkte,
Alarme, Voralarme, Anzeigefelder, Relaisschließungen, SSR-Leitung und andere
Anzeigen bereitstellen.
-
Einige
solcher elektrischer Füllstands-Anzeigevorrichtungen
verwenden ein niedriges Gleichstrompotenzial mit einem aufgedrückten periodischen
Rechteckwellensignal, das darauf aufgedrückt wird. Das Gleichstrompotenzial
kann Hydrolyse des Wassers verursachen und kann zu explosiven Konzentrationen
von Wasserstoff und Sauerstoff in dem Dampfsystem oder Elektroplattieren
führen.
Somit bleibt ein Bedarf für
ein elektronisches Füllstands-Anzeigesystem
für Kessel,
das das Hydrolyseproblem vermeidet.
-
Des
Weiteren haben Normungsorganisationen verschiedene eigendiagnostische
Merkmale vorgeschrieben, wie zum Beispiel Leistungsversorgungsüberwachung,
Taktfunktionsüberwachung, Elektrodenkurzschlusserfassung,
Erfassungen unterbrochener Lei tungsführung und Erfassung von Wasser über Dampf.
Viele Systeme wurden angeboten, um diese verschiedenen Funktionen
zu bedienen, aber es bleibt ein Bedarf auf dem Gebiet für die Bereitstellung
eines integrierten elektronischen Systems, das einen Schaltungskurzschluss,
eine Unterbrechung und/oder einen Zustand von Wasser gegenüber Dampf
wirksam erfassen kann, wobei die Messschaltung des elektronischen
Systems keine Gleichstromkomponente aufweist, die Hydrolyse verursachen
kann.
-
Martin
u. a. beschrieben in dem US-Patent Nr. 4.020.488 eine Vorrichtung,
um anzuzeigen, wenn der Wert eines Parameters über oder unter einem vorgegebenen
Grenzwert liegt. Die Vorrichtung enthält zwei oder mehr Sensoren,
die jeweils eingerichtet sind, um ein Warnsignal bereitzustellen,
wenn der Parameter über
einem jeweils spezifizierten Wert liegt, wobei der Wert für wenigstens
einen der Sensoren dem vorgegebenen Grenzwert entspricht oder über diesem
liegt; und Logikeinrichtungen, die eine Validierungsschaltung enthalten,
die mit den zwei Sensoren verbunden ist und zum Bereitstellen eines „Parameter-über-Grenzwert"-Signals eingerichtet
ist. Dieses Signal kann verwendet werden, um einen Alarm und/oder
Notauslöser
lediglich dann zu betätigen,
wenn beide Sensoren ein Warnsignal bereitstellen. Verschiedene Formen
von Vorrichtungen werden beschrieben, bei denen der gemessene Parameter der
Füllstand
von Wasser bei verschiedenen Posten eines Dampfkraftwerks, wie es
in Kraftwerken verwendet wird, ist, um eine Anzeige eines hohen und/oder
niedrigen Wasserpegels bereitzustellen.
-
Bartles
beschreibt in dem US-Patent Nr. 4.224.606 eine Fluidpegel-Steuerschaltung
mit einer Sicherheitsprüffunktion
für eine
Kesselwasserfüllstands-Sonde
eines Failsafe-Typs.
Die Steuerschaltung ist mit einem feldeffekttransistorgesteuerten Verstärker verbunden,
der einen wohldefinierten Betriebsschwellenwert aufweist. Ein Sicherheitsprüfschalter
wird bereitgestellt, um den Eingang des Verstärkers unter den Schwellenpunkt,
jedoch nicht zu einem kurzgeschlossenen Zustand, zu ziehen. Durch Überwachen
des Ausgangs des Systems kann bestimmt werden, ob der Fluidpegel-Detektor
korrekt installiert ist und ob der Verstärker eine Art unsichere Betriebsstörung hatte.
-
Spencer
beschreibt in dem US-Patent Nr. 4.482.891 eine robuste elektronische
Flüssigkeitspegel-Messvorrichtung,
die im Besonderen zur Verwendung mit einer Kesseltrommel-Wassersäule geeignet ist.
Die Vorrichtung umfasst einfache Sondensensoren in der Wassersäule, Differentialverstärkersensoren,
Detektoren, die lediglich auf die gleichzeitige Anwesenheit eines
Minimumpegelsignals und einer bestimmten Frequenz reagieren, und
Logikschaltungen, die kontinuierlich Ausgänge von vier Detektoren verarbeiten:
ihrem zugehörigen
Sondendetektor, dem einen unterhalb und den zweien oberhalb.
-
Cosser
beschreibt in dem US-Patent Nr. 4.646.569 ein Fluidpegel-Messsystem
für das
Messen eines Pegels von Fluid in einem Behälter. Die elektrische Impedanz
eines ersten Leitwegs zwischen einer mittigen Stabelektrode und
einer umgebenden zylindrischen Elektrode und die elektrische Impedanz
des zweiten Leitwegs zwischen dem Zylinder und dem Behälter werden
festgestellt. Der erste Leitweg ist durch eine isolierende Beschichtung
an dem Stab darauf beschränkt,
unter dem Mindestfluidpegel zu liegen. Der zweite Leitweg variiert
mit dem Fluidpegel. Von den Elektroden wird potentiometrisch ein
Ausgangssignal extrahiert, das den Fluidpegel anzeigt. Das Signal
kann durch Anwendung auf eine Schaltung mit einer angepassten nichtlinearen Übertragungsfunktion
linearisiert werden. Mit dieser Anordnung wird ein kontinuierliches
Ausgangssignal erzeugt, das den Fluidpegel anzeigt und nicht Fehlern
auf Grund von Änderungen
des Fluidwiderstands unterliegt.
-
Colley
u. a. beschreiben in dem US-Patent 4.692.591 eine Steuerung zum
Steuern eines Elektroden-Kesseldampfbefeuchters des Typs, der von einer
Quelle mehrphasigen Wechselstroms betrieben werden kann. Eine Vielzahl
von Stromschleifenwandlern, die mit den Kesselelektroden gekoppelt sind,
messen die einzelnen Ströme,
die in jeder Phase des mehrphasigen Wechselstroms gezogen werden.
Eine Vielzahl von Vollweg-Brücken-Gleichrichtern
koppeln die Sekundärkreise
der Stromschleifenwandler einzeln mit dem Eingang eines Spannungsverstärkers, so
dass der Ausgang des Verstärkers den
höchsten
der Ströme
anzeigt, der in jeder Phase des Kesselelektrodenstroms gemessen
wird. Wenn der Ausgang des Spannungsverstärkers einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet,
wird ein Steuereffekt erzeugt, so dass der Betrieb des Befeuchters
gemäß dem höchsten der
einzelnen Phasenströme,
die durch jede der Kesselelektroden gezogen werden, gesteuert wird.
-
Auf ähnliche
Weise beschreiben Colley u. a. in dem US-Patent Nr. 4.792.660 eine
Steuerung zum Steuern eines Elektroden-Kesseldampfbefeuchters. Die
Steuerung enthält
eine Vielzahl von Stromschleifenwandlern, die mit den Kesselelektroden
gekoppelt sind, um den von dem Elektrodenkessel gezogenen Strom
zu messen. Ein Strompegeldetektor stellt eine Steuerspannung für ein elektromagnetisch
gesteuertes Ventil, das mit dem Kessel verbunden ist, bereit, um
eine vorgegebene Menge von Wasser aus dem Kessel abzulassen und
dadurch den Elektrodenstrom zu verringern, wenn der Elektrodenstrom
einen vorgegebenen oberen Stromgrenzwert überschreitet. Ein rückstellbarer
Zähler
wird bereitgestellt, um die Anzahl automatischer Versuche, die zum
Verringern des Elektrodenstroms unternommen werden können, zu
begrenzen. Normale periodische Betätigung des Feuchtigkeitsreglers
stellt den Zähler
zurück,
um zu vermeiden, dass der vorgegebene Zählwert durch Langfristige Erfassung
getrennter Überstromauftritte erreicht
wird. Während
des normalen Betriebs des Kessels wird die Zeit, die erforderlich
ist, damit der Elektrodenstrom zwischen einem Paar vorgegebener Strompegel
sinkt, überwacht
und wird mit einem bekannten Bezug verglichen, um eine allgemeine
Anzeige des Zustands des Kessels bereitzustellen.
-
Jordan
u. a. beschreiben in dem US-Patent Nr. 5.519.639 ein System zum Überwachen
des Wasserfüllstands
einer Drucktrommel mit einer Drucksäule. Das Überwachungssystem umfasst eine Vielzahl
von Elektroden, die mit der Säule
in Verbindung stehen, um mit Wasser und Dampf in der Säule in Kontakt
zu kommen. Jede Elektrode hat ihre eigene Position und erzeugt einen
ersten Ausgang, der der Anwesenheit von Wasser entspricht, oder
einen zweiten Ausgang, der der Anwesenheit von Dampf entspricht.
Ein Diskriminator ist funktionsfähig
mit den Elektroden verbunden und der Diskriminator weist einen Analog-Digital-Wandler
zum Empfangen des Ausgangs jeder Elektrode und Umwandeln des Ausgangs
in ein Digitalsignal auf. Das Digitalsignal stellt die Wasserleitfähigkeit
für jede
Elektrode dar. Ein Zentralprozessor ist mit dem Diskriminator verbunden,
um den Diskriminator mit Strom zu versorgen sowie die Digitalsignale
zu empfangen, um eine Steilheitsverschlechterung zwischen der Leitfähigkeit und
der Position jeder Elektrode in der Säule zu bestimmen. Der Zentralprozessor
bestimmt außerdem einen
Wendepunkt zwischen dem Wasser und dem Dampf in der Säule. Eine
LED-Anzeige wird
verwendet, um anzuzeigen, welche der Elektroden sich in Wasser befinden
und welche der Elektroden sich in Dampf befinden.
-
Richards
u. a. beschreiben in dem US-Patent Nr. 5.565.851 ein Fluidpegelmesssystem,
im Besonderen zum Messen des Wasserpegels in einem Dampf erzeugenden
Kessel. Das Messsystem umfasst einen Behälter, der mit dem Kessel verbunden ist,
um Wasser und Dampf mit im Wesentlichen dem gleichen Pegel wie in
dem Kessel zu beinhalten, eine Anzahl vertikal beabstandeter Elektroden,
die in den Behälter
vorstehen, und Schaltungen zum Messen der von jeder Elektrode gemessenen
elektrischen Impedanz. Die Schaltungen, die wiederum zu jeder Elektrode
gemultiplext werden können,
enthalten einen ersten Komparator zum Erzeugen eines Ausgangs, wenn
die gemessene Impedanz zwischen der normalen Höchstimpedanz des Wassers und
der normalen Mindestimpedanz des Dampfes über dem Wasser liegt, wobei
dieser Ausgang gedemultiplext wird, um eine vertikale Anzeige zum
Zeigen des Pegels der Dampf-Wasser-Grenzfläche anzusteuern. Die Schaltungen
enthalten zusätzlich
einen zweiten Komparator zum Erzeugen eines weiteren Ausgangs, wenn
die gemessene Impedanz unter der normalen Mindestimpedanz des Wassers
liegt, wobei der weitere Ausgang eine Vielfalt unterschiedlicher Fehlerzustände anzeigt
und eine Fehler-Anzeigevorrichtung ansteuert.
-
Und
abschließend
beschreibt Richards in dem US-Patent 6.118.190 eine Schaltung zum
Steuern eines Failsafe-Betriebs einer Mess- und Steuervorrichtung
zum Erfassen der Anwesenheit oder Abwesenheit von Wasser unter Durchführung einer Messung
der Impedanz, die in einem Zwischenraum zwischen einer isolierten
Spitze der Elektrode und einer Fläche, die unter einer Bezugsspannung
gehalten wird oder ansonsten mit Erde verbunden ist, vorgefunden
wird. Die Vorrichtung kann konfiguriert sein, um einen Alarm bereitzustellen,
wenn Wasser vorhanden ist und nicht vorhanden sein sollte oder umgekehrt.
Die Schaltung umfasst Komparatoren, einen Phasendetektor und eine
dreifach redundante Treiberschaltung, die ein Relais ansteuert.
Ein Komparator stellt sicher, dass bei Betrieb mit Wasser als Normalzustand
ein Elektrodenfehler, wie er durch übermäßige Verunreinigung verursacht
werden könnte,
den Systemausgang zum Anzeigen eines abnormen Zustands veranlasst.
Ein anderer Komparator unterscheidet zwischen dem Wasserzustand und
dem Dampfzustand. Noch ein anderer Komparator stellt sicher, dass
es keinen Ausgang gibt, wenn ein abnormer Zustand oder ein Fehlerzustand
besteht. Es folgt, dass es lediglich dann einen Ausgang gibt, wenn
sich der Sensor in dem normalen Zustand befindet. Dies wird dann
gezeigt, um ein Relais unter Verwendung einer sicheren dreifach
redundanten Treiberschaltung so zu betreiben, dass die Relaiskontakte
zum Anzeigen eines normalen oder eines abnormen Zustands/Fehlerzustands
verwendet werden können.
-
Auf
dem Gebiet wird jedoch kein System beschrieben, das ein Doppelfrequenz-Messsignal,
das keinen Gleichstromaspekt erzeugt, und das verwendet wird, um
einen Unterbrechungszustand oder einen Kurzschlusszustand auf derselben
Messleitung anzuzeigen, sowie Kesselfüllstands-Messungen und eine
Fehler-Anzeigevorrichtung, allesamt in derselben Messschaltung,
enthält.
-
Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Unterbrechungs-
und/oder Kurzschlusszustand sowie einen Zustand von Wasser gegenüber Dampf
mit einem einzelnen System zu messen. Es ist eine weitere Aufgabe
dieser Erfindung, ein Verfahren zum Messen eines Unterbrechungs- und/oder
Kurzschlusszustands sowie eines Zustands von Wasser gegenüber Dampf
mit einer einzelnen Schaltung bereitzustellen. Es ist außerdem eine
Aufgabe dieser Erfindung, dafür
zu sorgen, dass derartige Zustände
mit einer Schaltung gemessen werden, bei der ein Signal einer Netto-Gesamtsumme
von Null auf die Elektrodensonden angewendet wird, um die Möglichkeit
von Hydrolyse in dem Kesselsystem zu beseitigen.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung befasst sich mit diesen und anderen Bedürfnissen
auf dem Gebiet, indem ein Doppelfrequenz-Signalgenerator bereitgestellt
wird, der zwei Wechselstromkomponenten ohne zugehörige Gleichstromkomponente
erzeugt. Die zwei Frequenzen werden gemischt und durch eine Impedanzanpassungsschaltung
gesendet, um die Impedanz des Signalerzeugungsabschnitts des Systems
an die Impedanz des Kesselwassers, das gemessen wird, anzupassen.
-
Das
impedanzangepasste Signal wird dann zu zwei Leitungszweigen geleitet,
wobei ein Leitungszweig durch eine einer Vielzahl von Elektrodensonden
und dann zu einer ersten Filterschaltung geleitet wird und der andere
Leitungszweig zu einem zweiten Satz von Filtern geleitet wird. In
Kombination leiten die Filter entweder die höhere oder die niedrigere der
zwei Frequenzen weiter, um einen Unterbrechungs- oder Kurzschlusszustand
in den Füllstands-Messschaltungen
sowie einen Zustand von Dampf über
Wasser zu bestimmen.
-
Diese
und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
für Fachleute
anhand einer Durchsicht der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSFIGUR
-
Die
angehängte
Zeichnung stellt lediglich eine typische bevorzugte Ausführung dieser
Erfindung dar und ist daher nicht als Beschränkung ihres Umfangs zu erachten,
da die Erfindung andere gleichermaßen wirksame Ausführungen
zulassen kann.
-
Die
einzige Zeichnungsfigur ist eine schematische Zeichnung der bevorzugten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung für
einen einzelnen Elektrodenpegel.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER
BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
-
Die
Zeichnungsfigur zeigt eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung,
wobei ein Schaltungsfehler-Erfassungssystem 10 bereitgestellt wird.
Das System 10 beginnt konzeptuell mit einem periodischen
Signalgenerator 12, vorzugsweise einem Doppelfrequenz-Sinuswellengenerator.
Der Signalgenerator 12 stellt zwei Frequenzen bereit, die nicht
gemultiplext werden, sondern vielmehr aufeinandergelagert werden.
Die niedrigere der zwei Frequenzen, wie zum Beispiel ungefähr 20 Hz,
wird für die
Messung der Anwesenheit von Wasser oder Dampf an dem spezifischen
Pegel einer Elektrode oder Sonde 14 verwendet und die höhere der
zwei Frequenzen, wie zum Beispiel ungefähr 5 KHz, wird zur Erfassung
eines Schaltungsfehlers verwendet. Die niedrigere Frequenz wird
zur Fluidpegelerfassung verwendet, weil Wasser, im Besonderen Kesselwasser
mit seiner chemischen Zusammensetzung des Kesselwassers, nicht rein
mit Widerstand behaftet ist und somit einen Blindwiderstand darstellt.
Der Blindwiderstand des Kesselwassers würde bei höheren Frequenzen fehlerhafte
Messungen erzeugen. Die höhere
Frequenz von 5 KHz wurde ausgewählt, um
eine leicht erzeugte und gesteuerte Frequenz bereitzustellen, und
weil sie ausreichend weit von der niedrigeren Frequenz entfernt
ist, so dass einfache Filter leicht zwischen ihnen unterscheiden
können. Da
diese Frequenz zum Erfassen von Verdrahtungsfehlern verwendet wird,
hat eine Phasenverschiebung, die durch die Reaktanz des Wassers
verursacht wird, keine Auswirkung.
-
Die
Doppelfrequenz-Signale werden, bei relativ niedriger Wechselstromspannung
ohne Gleichstromkomponente, für
einen Mischer 16, der einfach die zwei Signale auf einem
einzelnen Leiter 18 überlagert,
bereitgestellt. Die überlagerten
Signale werden zu einer Leitfähigkeit
ausrichtenden Impedanzschaltung 20 geleitet, die funktionell
ein Regelwiderstand ist. Die Leitfähigkeit ausrichtende Impedanzschaltung 20 wird
so geregelt, dass sie der Impedanz des Wassers in dem Kessel entspricht,
die im Wesentlichen mit seiner Zusammensetzung variieren kann.
-
Zwei
Leitungen zweigen von der Leitfähigkeit ausrichtenden
Impedanzschaltung 20 ab, wobei in der Figur eine als „Sondenleitung" oder Leitung 22 bezeichnet
wird und eine als „Messleitung" oder Leitung 24 bezeichnet
wird. Wie in der Figur gezeigt wird, definiert die Sondenleitung
das Doppelfrequenzsignal, bevor es die Sonde 14 durchläuft, und die
Messleitung definiert das Signal, nachdem es die Sonde durchläuft. Die
Sondenleitung 22 sendet das gemischte Signal zu der Elektrode
oder Sonde 14, die eine hohe Impedanz, wenn Dampf an der
Sonde vorhanden ist, und eine niedrige Impedanz, wenn Wasser vorhanden
ist, darstellt. Die Messleitung 24 verläuft von der Sonde 14 weiter
zu einem Hochpassfilter 26, das die Komponente niedriger
Frequenz (20 Hz) herausfiltert. Die Komponente höherer Frequenz läuft von
dem Filter 26 zu einem Positiv-Gleichrichter und Integrator 28,
der ein erstes Messsignal auf einer Signalleitung 30 erzeugt.
Der Begriff „Positiv-Gleichrichter" bezieht sich so,
wie er hierin verwendet wird, auf einen Gleichrichter, der den negativgehenden
Teil einer periodischen Wellenform sperrt, und den positivgehenden
Teil weiterleitet. Dagegen bezieht sich ein „Negativ-Gleichtrichter" auf einen Gleichrichter, der
den positivgehenden Teil einer solchen Wellenform sperrt und den
negativgehenden Teil weiterleitet.
-
Wie
zuvor beschrieben wurde, stellt die Leitfähigkeit ausrichtende Impedanzschaltung
20 außerdem
eine Sondenleitung 22 bereit. Die Sondenleitung 22 speist
ein Hochpassfilter 32, das wie das Filter 26,
die Komponente niedriger Frequenz filtert und die höhere Frequenz
oder 5-KHz-Komponente weiterleitet. Das Filter 32 führt die
Komponente höherer Frequenz
einem Negativ-Gleichrichter und Integrator 34 zu, der ein
zweites Messsignal auf einer Signalleitung 36 erzeugt.
Das erste Messsignal auf der Signalleitung 30 und das zweite
Messsignal auf der Signalleitung 36 werden einem Summierknoten 38 zugeführt. Wenn
die zwei dem Summierknoten 38 zugeführten Signale gleich sind,
stellt dies eine klare Anzeige bereit, dass in den Schaltungen zu
und von der Elektrode keine Unterbrechung besteht.
-
Der
Summierknoten speist ein Paar paralleler Komparatoren 40 und 42.
Der Komparator 40 wird durch eine Fenster-Bezugsspannung
WVRef(+) vorgespannt, während der Komparator 42 durch
eine Fenster-Bezugsspannung WVRef(-) vorgespannt
wird. Die Komparatoren 40 und 42 führen einen
der Eingänge
einem UND-Gatter 44 als einen der Eingänge zum Anzeigen einer Unterbrechung
an einem Ausgang 46 zu.
-
Kehrt
man nun zu dem Negativ-Gleichrichter und Integrator 34 zurück, wird
das zweite Messsignal auf der Signalleitung 36 ebenfalls
einem Komparator 48 zugeführt. Der andere Eingang in
den Komparator 48 wird durch eine Bezugsspannung SVRef, die dem erwarteten Spannungspegel von
dem Gleichrichter 34 entspricht, bereitgestellt, soweit
kein Kurzschluss in den Elektrodenschaltungen erzeugt wird. Bei
einem Kurzschluss erzeugt der Komparator 48 ein Signal
für eine
Kurzschluss-Anzeigevorrichtung 50, die nominell auf einen
Faktor von 10:1 von der Impedanzmessung von Fluid niedriger Impedanz
bei Normalbetrieb eingestellt ist. Dieses Signal wird außerdem durch
einen Inverter 52 invertiert und dann dem anderen Eingang
des UND-Gatters 44 für
die Unterbrechungsanzeige zu. In einem kurzgeschlossenen Zustand
sind sowohl das Sondensignal auf dem Leiter 36 als auch
das Messsignal auf dem Leiter 30 gleich, wobei manchmal
sowohl Kurzschluss- als auch Unterbrechungsausgänge verursacht werden. Durch
Invertieren des Kurzschlusssignals 50 und indem es mit
einer UND-Operation logisch mit dem Unterbrechungssignal von dem
Fenster-Komparator 40 verknüpft wird, wird diese Mehrdeutigkeit
beseitigt.
-
Die
meisten elektrischen Schalttafeln arbeiten nach dem Konzept, dass
eine unbeleuchtete Schalttafel Normalbetrieb anzeigt oder rote,
gelbe und grüne
Anzeigen Achtung, stärkere
Beobachtung bzw. Normalbetrieb bedeuten. Um die Anzahl von Anzeigevorrichtungen
für einen
Bediener zu verringern, stellt die vorliegende Erfindung ein ODER-Gatter 54 bereit.
Wenn entweder eine Unterbrechung oder ein Kurzschluss in den funktionsfähigen Schaltungen
erfasst wird, dann wird ein Signal durch das ODER-Gatter 54 erzeugt,
um dem Bediener auf einer elektrischen Fehlerleitung 56 einfach
anzuzeigen, dass ein Zustand außerhalb
der Spezifikation besteht und dass er Maßnahmen ergreifen soll.
-
Abschließend speist
die Sondenleitung 22, zusätzlich zu dem Hochpassfilter 32,
außerdem
ein Tiefpassfilter 58. Das Tiefpassfilter 58 filtert
die Komponente hoher Frequenz aus dem Signal heraus und stellt die
Komponente niedriger Frequenz (20 Hz) für einen Gleichrichter und Integrator 60 bereit,
um ein Füllstandsanzeigesignal
zu erzeugen. Der Gleichrichter und Integrator 60 führt das
Füllstandsanzeigesignal
einem Komparator 62 zu. Eine relativ hohe Impedanz von
der Elektrode zeigt die Anwesenheit von Dampf an der Elektrode an
und eine relativ niedrige Impedanz zeigt Wasser an. Der Komparator 62 wird durch
einen Bezug PVRef vorgespannt und stellt
ein Signal an einem S/W-Ausgang 64 bereit. Der Spannungspegel
dieses Ausgangs bestimmt, ob eine Dampf-Anzeigevorrichtung oder eine Wasser-Anzeigevorrichtung
zum Nutzen des Bedieners beleuchtet wird.
-
Die
Prinzipien, die bevorzugte Ausführung und
die Betriebsart der vorliegenden Erfindung wurden in der vorangegangenen
Spezifikation beschrieben. Diese Erfindung ist nicht so auszulegen,
als sei sie auf die bestimmten Formen, die offengelegt wurden, beschränkt, da
diese als darstellend statt beschränkend erachtet werden.