汽包水位大量限全工況高精度電極傳感器系統的製作方法

2023-10-29 17:14:02 1

專利名稱：汽包水位大量限全工況高精度電極傳感器系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及熱工測量技術領域，特別涉及汽包水位大量限全工況高精度電極傳感器系統，該系統適用於超高壓、亞臨界鍋爐汽包大量程或全程水位的全工況取樣傳感測量。
背景技術：
用電極傳感器測量汽包水位，是實現鍋爐水位運行安全監視的重要手段之一。目前行業內按其量程不同將汽包水位電極式測量傳感器(測量筒)區分為三種監視主表測量筒、滿水電接點測量筒、全程電接點測量筒。監視主表測量筒的汽側、水側取樣管分別與汽包上原有的汽側取樣管、水側取樣管連接，二者之間距離只能覆蓋汽包豎直內徑的一部分，量程小，僅用來檢測、監視鍋爐運行水位和事故水位。滿水電接點測量筒，其量程上限高於汽包內壁頂點。全程電接點測量筒，其量程上、下限可覆蓋汽包豎直內徑。但是由於絕大多數汽包頂部、底部沒有水位測量專用測孔接管，因而，滿水電接點測量筒或全程電接點測量筒的上限汽側取樣接管是以管道連接在汽包頂部的集汽導管上，下限水側取樣接管是以管道連接在汽包下部的下降管上。儘管這兩種測量筒的量限超出汽包，可以滿足停爐後的汽包滿水快冷和缺水停爐事故及時處理的需要，但由於它們取樣系統結構上的缺陷，並不能象監視主表測量筒那樣具有全工況取樣測量性能，只能用於停爐後水位測量，而在鍋爐運行時就會失去測量作用。這是因為鍋爐負荷較大時，集汽導管內汽流速度很高，管內靜壓小於汽包內靜壓，不僅使測量失真，還由於連通器原理作用使滿水電接點測量筒「滿水」，導致鍋中的水通過測量筒進入過熱器，引起過熱器局部結垢危及安全，測量筒就必須退出運行。全程測量筒的測量下限取樣點設在下降管上，鍋爐負荷較大時，下降管中水流速度比停爐後大得多，測量時受上限取樣點汽流和下限取樣點水流的雙重幹擾，使測量筒不是「滿水」，就是「缺水」，也必須退出運行。在鍋爐由正常運行狀態轉入緊急停爐後一段時間內，集汽導管與下降管內部的流速依然較高，不可避免仍會對測量系統造成較大幹擾，引起較大測量誤差，直接影響汽包滿水快冷的安全性，以及缺水停爐事故快速處理的準確性和可靠性。由於滿水和全程電接點測量筒是單筒式測量筒，結構簡單，測量負誤差大，即便解決了系統取樣的上述缺陷，也不能用於鍋爐運行時的水位安全監視。

發明內容
本發明為了克服上述缺陷，提供了一種汽包水位大量限全工況高精度電極傳感器系統，目的在於使它在停爐後和鍋爐運行中、在不同壓力下，都能全工況準確傳感測量。
本發明的技術解決方案本發明的整個系統包括由兩個高精度測量筒組合而成的，並包含有多個汽側、水側取樣管。該測量筒可為一個整體取樣水柱，也可含有兩個獨立的取樣水柱，能分別實現高精度取樣，該測量筒包含的多個汽側、水側取樣管與汽包連接方式是，它新增的汽側上限取樣管連接在汽包頂部的集汽導管上，原汽側取樣管連接汽連接方式包的汽側管上；原水側取樣管連接汽包的水側管上；而新增的下水側取樣管連接在汽包的汽側取樣管與汽包的汽側管之間，新增水側下限取樣管連接在汽包下部的下降管上。所述的新增汽側上限取樣管與集汽導管的連接方式是，在取樣管的端部設置笛孔取樣器橫貫集汽導管；水側下限取樣管與汽包下降管的連接方式是，在取樣管的端部設置帶孔取樣器橫插於下降管內。笛孔取樣器的笛孔排列在集汽導管內正對汽流方向；帶孔取樣器的取樣孔正對水流方向。
本發明的有益效果(一)本發明在汽側上限取樣、水側下限取樣系統中分別設置的笛孔取樣器和帶孔取樣器，可有效地消除上限取樣點的汽流和下限取樣點的水流幹擾，故可應用於鍋爐汽包水位全工況、準確而可靠的測量。
(二)本發明在鍋爐在正常運行狀態下，可用於汽包水位運行監視，在汽包水位測量系統的現有配置條件下可提高監視儀表冗餘度，提高水位安全監視可靠性，在水位事故時可在更大範圍內準確監視到事故水位具體值，利於滿水或缺水事故分析與果斷處理。特別是在缺水保護停爐後，針對缺水程度判斷能否及時補水、及時點火恢復運行，以減少因事故而產生的經濟損失，還可實現汽包上水操作和滿水狀態之準確監視，提高汽包滿水快冷措施的安全性。
(三)本發明的汽側上限取樣系統設計的笛孔取樣器，可有效地防止鍋爐中的汙水經由測量筒進入過熱器，造成過熱器局部結垢的安全隱患。
(四)本發明因為可以全工況測量，測量筒則無須如目前在鍋爐運行時需與測量系統解列、停止測量，而在停爐後又需及時恢復測量系統，可減輕熱工與運行人員的勞動強度。
(五)本發明的測量筒可為一個整體取樣水柱，也可分為兩個獨立的取樣水柱，根據要求使用十分方便。


附圖1為本發明整個電極傳感測量系統的結構示意圖附圖2為本發明另一個實施例的結構示意圖附圖3為本發明為笛孔取樣器及與集汽導管位置關係的結構示意圖附圖4為本發明帶孔管取樣器及與下降管位置關係的結構示意圖附圖5為本發明包含有兩個獨立的取樣水柱，多個汽側、水側取樣管的電極傳感器的結構示意圖附圖6為本發明另一個實施例、即包含一個獨立的取樣水柱電極傳感器的結構示意圖具體實施方式
圖1所示，為本發明的汽包水位大量限全工況高精度電極傳感器系統，該系統包括有高精度電極傳感器4(注該電極傳感器均採用本申請人在先已批准和已申請的專利技術，此處不詳述)，它含有兩個汽籠式的內置獨立的取樣水柱測量筒I、II，附圖5中方框I內為上限測量筒，可測量高於汽包內壁頂點的水位，附圖5中方框II內為下限測量筒，可測量低於汽包的水位；電極傳感器4包含多個汽側、水側取樣管，其新增汽側上限取樣管5連接在汽包1頂部的集汽導管2上，原汽側取樣管6連接汽包的汽側管A；原水側取樣管7連接在汽包的水側管B；而新增下水側取樣管9由三通管17連接於汽包原汽側取樣管6與汽包的汽側管A之間，新增水側下限取樣管8連接在汽包下部的下降管3上，圖中13為兩個測量筒I、II共用的加熱排水管，11為上限測量筒的排汙管，14為排汙閥，10為下限測量筒的排汙管，15為下限測量筒排汙閥。如圖3所示，汽側上限取樣管5與集汽導管2的連接方式是在該取樣管的端部設置笛孔取樣器12，它橫貫於集汽導管2；其笛孔取樣器的笛孔19成行排列在集汽導管2內，正對著向上的汽流(↑)方向，各個笛孔的中心至集汽導管內壁的距離按「對數—契比雪夫求平均流速」方法確定，即集汽導管截面的平均流速等於各個笛孔流速的算術平均值，笛孔直徑為5-6毫米；笛孔管的非插入端是接管座，與集汽導管焊接相連，插出端焊接在集汽導管壁中，焊縫外部焊接堵頭20。笛孔的作用是將汽流動壓頭轉換為靜壓頭，使汽側上限取樣管5所取的是集汽導管2內汽流速度為0時的靜壓，可防止鍋爐中的不潔水經過上限測量筒進入過熱器。如圖4所示，水側下限取樣管8與下降管3的連接方式是在該取樣管的端部設置有帶孔取樣器16，其端頭橫插於下降管3之中，它的取樣孔21隻有一個，孔中心至下降管內壁的距離約等於0.26-0.29倍下降管內截面半徑，該取樣孔21呈喇叭口狀，正對向下水流(↓)方向。帶孔取樣器21的作用是將下降管水流動壓頭轉換為靜壓頭，使下限取樣管8所取的是取樣點處水流靜止時的靜壓，可基本消除下降管水流對測量取樣的幹擾。
圖2為本發明的另一個實施例，即是包含一個獨立取樣水柱的電極傳感系統，它既可包含在整個大系統中，也可以作為一個獨立的系統，圖中18為電極傳感器，10、15為排汙管閥，由該實施例可見本發明的多個汽側、水側取樣管只少有三個，它缺少圖1的8、9取樣管和11、14排汙管閥，本實施例能滿足汽包滿水狀態全工況測量的需求。
圖5、圖6分別為電極傳感器4、電極傳感器18的結構示意簡圖。
再由圖5可見，本發明在具體製作中，可以分成上、下量限兩部份實施。需要僅用作上量限測量時，只要在水側取樣管7及排水管13下方安裝底座、設置下排汙管閥10、15即可；而需要作上下大量限測量時，則將上下兩部份的個別部位，如排汙管閥、排水管對照圖示稍作調整、合而為一即可。
權利要求
1，汽包水位大量限全工況高精度電極傳感器系統，包括電極傳感器，其特徵在於該系統包含有多個汽側、水側取樣管，它們與汽包連接方式是，新增汽側上限取樣管(5)連接在汽包頂部的集汽導管(2)上，原汽側取樣管(6)連接在汽包的汽側管A；原水側取樣管(7)連接汽包的水側管(B)；下水側取樣管(9)連接於汽包原汽側取樣管(6)與汽包的汽側管(A)之間，水側下限取樣管(8)連接在汽包下部的下降管(3)上，所述的新增汽側上限取樣管(5)與集汽導管(2)的連接方式是，在取樣管的端部設置笛孔取樣器(12)；水側下限取樣管(8)與汽包下降管(3)的連接方式是，在取樣管的端部設置帶孔取樣器(16)。
2，根據權利要求1所述的汽包水位大量限全工況高精度電極傳感器系統，其特徵在於所述的電極傳感器(4)，由兩個測量筒(I、II)組合而成，即該系統的測量筒可為一個整體取樣水柱，也可分為兩個獨立的取樣水柱。
3，根據權利要求1所述的汽包水位大量限全工況高精度電極傳感器系統，其特徵在於所述的笛孔取樣器(12)橫貫集汽導管(2)；所述的帶孔取樣器(16)橫插於下降管(3)內，且笛孔取樣器的笛孔(19)排列在集汽導管內正對著向上的汽流(↑)方向；帶孔取樣器的取樣孔(21)正對水流向下(↓)方向。
4，根據權利要求1或3所述的汽包水位大量限全工況高精度電極傳感器系統，其特徵在於笛孔取樣器(12)的各個笛孔的中心至集汽導管內壁的距離按「對數-契比雪夫求平均流速」方法確定，即集汽導管截面的平均流速等於各個笛孔流速的算術平均值，笛孔直徑為5-6毫米。
5，根據權利要求1或3所述的汽包水位大量限全工況高精度電極傳感器系統，其特徵在於所述的該系統包含的多個汽側、水側取樣管，它們至少有三個。
6，根據權利要求4所述的汽包水位大量限全工況高精度電極傳感器系統，其特徵在於所述的笛孔取樣器(12)，其非插入端為接管座，與集汽導管焊接相連，插出端焊接在集汽導管壁中，焊縫孔外部焊接堵頭(20)。帶孔取樣器(16)的取樣孔(21)呈喇叭口狀，設於下降管(3)的中心處。
7，根據權利要求1或3所述的汽包水位大量限全工況高精度電極傳感器系統，其特徵在於帶孔取樣器(21)的取樣孔(21)的孔中心至下降管內壁的距離約等於0.26-0.29倍下降管內截面半徑，且該取樣孔(21)呈上大下小的喇叭口狀，設於下降管(3)的中心處。
8，根據權利要求1所述的汽包水位大量限全工況高精度電極傳感器系統，其特徵在於水側下取樣管(16)由三通管(20)連接於汽包原汽側取樣管(6)與汽包的汽側管A之間。
全文摘要
本發明適用於超高壓、亞臨界鍋爐汽包大量程或全程水位的全工況取樣傳感測量。該系統包括有電極傳感器，其由兩個高精度測量筒組合而成的，它可為一個整體取樣水柱，也可為兩個獨立的取樣水柱。該測量筒包含的多個汽側、水側取樣管，其汽側上限取樣管連接在汽包頂部的集汽導管上，汽側取樣管連接於汽包的汽側管；水側取樣管連接在汽包的水側管；而水側下取樣管連接於汽包原汽側取樣管與汽包的汽側管之間，水側下限取樣管連接在汽包下部的下降管上。且系統中設置有笛孔取樣器和帶孔取樣器，可有效地消除上限取樣點的汽流和下限取樣點的水流幹擾，故無論汽包停運或運行中均可實現全工況、準確而可靠的測量和根據水位數值記錄，從速查明水位事故發生的原因，果斷採取措施。
文檔編號F22B37/46GK1758033SQ20051009472
公開日2006年4月12日 申請日期2005年10月2日 優先權日2005年10月2日
發明者高維信 申請人:高維信