雙恆單室平衡容器的製作方法

2023-05-31 04:09:56 1

專利名稱：雙恆單室平衡容器的製作方法
技術領域：
本發明涉及雙恆單室平衡容器，屬於熱工測量技術領域，解決高壓、高溫鍋爐汽包的差壓式水位計一次測量問題。
背景技術：
差壓式水位計測量原理是由平衡容器形成參比水柱，比較汽包內水柱與參比水柱的高度差，將高度差轉換為靜壓差，而實現「水位-差壓」變換測量，由差壓變送器測量差壓顯示水位。
傳統單室平衡容器頭部是球形或圓筒形，下部是管道。來自汽包的飽和汽經上仰管路進入平衡容器凝結成水，在容器中形成標高不變的水柱，汽包水側取樣管接出點標高以上的水柱為參比水柱，參比水柱靜壓由下部正壓管引出，水側取樣管以上的汽包水柱(高度稱為汽包水位h)靜壓由水側取樣管引出，兩者靜壓差為ΔP，是水位變換測量的差壓。汽包水位h和差壓ΔP的關係式h＝[-ΔP(p-p″)gL]/[g(p′-p″)式中p為參比水柱平均密度，取決於汽包壓力p和參比水柱的平均溫度tp；p′為飽和水密度；p″為飽和汽密度；g為重力加速度；L為參比水柱高度。
(p′-p″)是汽包壓力p的單值非線性函數，現有技術與計算機設備可以實現水位測量準確的壓力修正。現用的單室平衡容器參比水住溫度遠低於飽和水溫，故可忽略L的變化。而平均密度p變化超過允許範圍，必須進行密度修正。平均密度p是汽包壓力p和平均溫度tp的函數，(p-p″)也是p和tp的函數，密度修正習慣稱作溫度修正。
由於平均溫度tp與飽和溫度h、環境溫度tc、水的導熱係數、空氣放熱係數等變量有關，還與參比水柱的幾何參數有關，所以，參比確定水柱平均溫度的理論修正計算過於複雜，必然有較大的誤差，至目前為止尚未找到適用於工程應用計算方法，工程計算上只能以簡單的溫度給定，或簡易的溫度測量進行溫度修正參數初步設定，再由現場試驗確定修正參數，修正誤差大且不穩定，整定期很長，工作量大。這是傳統單室平衡容器測量汽包水位的難點。差壓式水位計用於大型電力鍋爐汽包水位自動調節，電力行業又規定用於監視主要儀表和停爐保護，顯然參比水柱平均溫度修正誤差大、測量不穩定，不利於安全穩定運行。

發明內容
傳統單室平衡容器的誤差大、且不穩定，是測量系統誤差大、不穩定的重在因素。本發明的目的在於提供一種雙恆單室平衡容器，不解決參比水柱溫度修正的具體技術問題，而是提高平衡容器的性能，使「水位-差壓」測量變換不需要進行參比水住溫度修正，在此前提下，保持參比水柱高度恆定，從而提高差壓式水位計測量的準確性、穩定性與可靠性。
本發明的技術解決方案是該平衡容器主要由音叉管式組件、加熱組件、伸高冷凝室組件連接構成，音叉管式組件位於加熱組件內，伸高冷凝室組件連接加熱組件上方位，所述的音叉管式組件主要由參照管、注水管、叉柄管構成，參照管、注水管相連成U形管，U形管底孔與叉柄管相連接，參照管與叉柄管組成參比水柱管；所述的加熱組件主要由下筒、下堵頭構成，音叉管式組件位於下筒內；伸高冷凝室主要由上端蓋、上筒構成，上下筒連接成平衡容器腔室。
採用向參比水柱連續注水方法保持參比水柱高度恆定，利用傳熱學原理，使參比水柱溫度等於飽和水溫度，參比水柱密度恆等於飽和水密度p′。那麼，水位是變量差壓ΔP、飽和水密度p′、飽和汽密度p″的函數。p′和p″只與汽包壓力有關，只要進行壓力的準確修正補償，便可以進行準確測量水位。
本發明與傳統單室平衡容器相比有如下優點1、不需進行參比水柱溫度修正，測量誤差小，且穩定；2、測量不受環境溫度影響；3、簡化差壓水位計整定；4、建立起完整的參比水柱所需的時間短，使差壓水位計由啟動至正常的過渡時間短。


圖1為傳統單室平衡容器示意2為雙恆單室平衡容器示意3為本發明平衡容器與汽包連接示意中1為上端蓋、2為上筒、3為通汽集水盤、4為水杯、5為下筒、6為注水管、7為參照管、8為叉柄管、9為下堵頭、10為疏水管、11為正壓管、12為進汽管、13為汽包汽側取樣管、14為汽泡水側取樣管、15為管道、16為上凸孔、17為下凹孔具體實施方式
現結合附圖作進一步敘述本發明的平衡容器主要由音叉管式組件、加熱組件、伸高冷凝組件連接構成，音叉管式組件位於加熱組件內，伸高冷凝組件連接加熱組件上方位；(一)音叉管式組件主要由注水管6、水杯4、參照管7、叉柄管8組成。參照管短於注水管，參照管與注水管相連成不等高的U形管，U形管底孔與叉柄管相連，參照管與叉柄管構成參比水柱管，有底孔的水杯4與注水管6相連。(二)加熱組件主要由下筒5、下堵頭9構成，進汽管12連接下筒5壁上，參照管口高於進汽管，下堵頭9裡面的拐角孔連接叉柄管8和正壓管11，疏水管10連接於下堵頭9並和下筒5的腔室相通。(三)伸高冷凝室組件主要由上端蓋1、上筒2、通汽集水盤3組成，冷凝室底部的通汽集水盤3帶有上凸孔16和下凹孔17，下凹孔17正對著水杯4。
本發明的工作原理本發明與汽包連接方式見圖3，進汽管12與汽包汽側取樣管13相連接，疏水管10經管道15與汽包下降管相連。
本發明與汽包連接後，汽包水側取樣管14的引出端是「水位-差壓」變換的差壓負側，正壓管11的引出端是差壓正側，差壓變送器檢測該差壓，為差壓水位計提供水位顯示信號。
汽包的飽和汽經進汽管進入下筒，同時經過通汽集水盤的上凸孔進入伸高冷凝室。部分飽和汽冷後成為飽和水，飽和水沿壁而下由集水盤收集經下凹孔流至水杯，使注水管在靠近參比水柱的底部向參比水柱管注水，滿水後，多餘的水由參照管頂部流出。參照管中水柱是流動的飽和水水柱，在飽和汽室中不會產生溫度降，依然是飽和水，叉柄管中是靜止的水柱，雖可向下堵頭散熱，但飽和汽冷凝放出的汽化潛熱量可使叉柄管中水注溫度等於飽和水溫度，飽和水溫度取決於壓力，參比水柱壓力與汽包壓力相等，則參比水柱溫度(密度)恆等於汽包內飽和水溫度(密度)。本發明的技術措施相當於使整個參比水柱置於汽包之中，所以「水位-差壓」變換不需進行參比水柱溫度(密度)修正，只需壓力修正即可。
參照管頂部溢出的水和飽和汽在下筒中的冷凝水，經疏水管10、管道15、流至下降管。由於管道15裸露在空氣中，其中水的密度大於飽和水密度，合理選擇管道15與下降管的連接點標高，可使汽包壓力很低時管道15中的水面在下堵頭以下，即管道15中的冷水不會進入加熱室而降低參比水柱平均溫度。
由於音叉管的管壁薄，蓄熱量較小，由於伸高冷凝室高度較高，飽和汽凝結水流量較大，向參比水柱注水量大，所以在汽包壓力變化時，參比水柱溫度過渡到飽和汽溫度的時間短，測量動態特性好。
因注水量大，建立起完整的參比水柱所需要的時間短。
當汽包壓力升高時，參比水柱的密度增加，水柱收縮而降低，但由於向參比水柱注水量大，可保證參比水柱不斷從參照管溢出，壓力升高只不過減小了溢出量，可使參比水柱的高度始絡為恆定值。
綜上所述，本發明具有結構簡單，參比水柱溫度恆等於飽和水溫度，參比水柱高度恆定的特點，適用於鍋爐汽包水位差壓式準確、穩定的一次測量。
權利要求
1.雙恆單室平衡容器，其特徵在於該平衡容器主要由音叉管式組件、加熱組件、伸高冷凝組件連接構成，音叉管式組件位於加熱組件內，伸高冷凝組件連接加熱組件上方位。
2.根據權利要求1所述的雙恆單室平衡容器，其特徵在於音叉管式組件主要由注水管(6)、水杯(4)、參照管(7)、叉柄管(8)組成，參照管(7)短於注水管(6)，參照管與注水管相連成不等高的U形管，U形管底孔與叉柄管(8)相連，參照管與叉柄管構成參比水柱管，有底孔的水杯(4)與注水管(6)相連。
3.根據權利要求1所述的雙恆單室平衡容器，其特徵在於加熱組件主要由下筒(5)、下堵頭(9)構成，進汽管(12)連接下筒(5)壁上，參照管口高於進汽管，下堵頭(9)裡面的拐角孔連接叉柄管(8)和正壓管(11)，疏水管(10)連接於下堵頭(9)並和下筒(5)的腔室相通。
4.根據權利要求1所述的雙恆單室平衡容器，其特徵在於伸高冷凝室組件主要由上端蓋(1)、上筒(2)、通汽集水盤(3)組成，冷凝室底部的通汽集水盤(3)帶有上凸孔(16)和下凹孔(17)，下凹孔(17)正對著水杯(4)。
全文摘要
本發明公開了雙恆單室平衡容器，該平衡容器主要由音叉管式組件、加熱組件、伸高冷凝組件連接構成，音叉管式組件位於加熱組件內，伸高冷凝組件連接加熱組件上方位；音叉管式組件的參照管(7)短於注水管(6)，相連成不等高的U形管，U形管底孔與叉柄管(8)相連，有底孔的水杯(4)與注水管(6)相連；進汽管(12)連接加熱組件的下筒(5)壁上，下堵頭(9)裡面的拐角孔連接叉柄管(8)和正壓管(11)，疏水管(10)連接於下堵頭(9)並和下筒(5)的腔室相通；伸高冷凝組件的通汽集水盤(3)帶有上凸孔(16)和下凹孔(17)，下凹孔(17)正對著水杯(4)。本發明不需進行參比水柱溫度修正，測量誤差小，且穩定。
文檔編號G01F23/14GK1540203SQ200310106148
公開日2004年10月27日 申請日期2003年10月25日 優先權日2003年10月25日
發明者高澎, 高 澎 申請人:高澎, 高 澎