高压钛泡浮子式光显水位计制造技术

本发明专利技术公开了一种高压钛泡浮子式光显水位计，是用于大型火力发电机组的高压锅炉汽包的一种水位测量装置，本发明专利技术包括有磁信号接收元件和直径为６０ｍｍ的球状钛泡浮子，磁信号接收元件与光电显示器电连接，磁信号接收元件还与超高亮双色发光面形体连接，超高亮双色发光面形体作为就地水位指示装置，球状钛泡浮子内部自由设置有重量小于１ｇ磁钢，或球状钛泡浮子外壁涂布重量小于１ｇ的软磁性材料涂层；本发明专利技术使用时，球状钛泡浮子放置在和高温高压锅炉汽包连接的测量筒内，磁信号接收元件位于测量筒外，用于接收球状钛泡浮子发出的磁信号；本发明专利技术制造成本低，高温时水位动态响应迅速，水位测量误差小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种液位计，特别涉及一种高压钛泡浮子式光显水位计，是用 于大型火力发电机组的高压锅炉汽包的一种水位测量装置。
技术介绍
目前，由于中低压汽包通常在中小型火力发电机组中使用，此类机组煤耗 高、污染大、效率低，已被国家明确为逐步淘汰对象，取而代之以大型、超大 型火力发电机组为我国电力供应的主要发展目标。大型火力机组的锅炉汽包压力达到17Mpa以上，温度达到385。C以上，在这种恶劣环境下高温高压的汽包 水位测量一直是整个火电行业的一个技术难点，几十年来国内外均无突破性进 展。由于高压汽包的水位测量直接关系锅炉本体的安全运行，鉴于这种状况， 我国火电行业对高压锅炉汽包的水位测量是采用互补冗余式配置来应对这个问 题。即每个高压汽包采用三种不同的测量装置，每种测量装置不少于两套，目 前国内火电行业实际使用方案是每个高压锅炉汽包配置2 3套直读式液位计， 2 3套差压液位计，2 3套电接点液位计，这三种液位计都有当前技术水平难 以解决的问题，见表一所示。为了改善这种局面，近年来国内部分厂家将传统 磁浮液位计采用提高机械指标的办法尝试将其引进到高压汽包的水位测量中 来。但由于高压汽包的工况不同于中低压汽包工况，在实际应用中高压磁浮液 位计的使用效果完全达不到运行要求，这也是我国火电行业规程中未将高压磁 浮液位计纳入可选设备的主要原因。高压磁浮液位计在高温高压环境中表现不佳主要是高温时水位响应迟钝，这 对于时刻要做大量水汽交换，需要快速水位调控的高压汽包是个关键指标。造成高压磁浮液位计水位响应迟钝的原因是设计理念与新环境不相适应的结果。 高温时水的密度减小，水的浮力下降，高温又使得磁钢的磁能强度下降，为了 弥补这一状况只好加大浮子体积以得到更大容积增加浮力，浮子体积增大筒体 直径及壁厚也要增大，结果使得磁信号接收元件离磁钢更远，原因是信号的衰 减与距离成指数下降关系，这样只得又加大磁钢体积(为提高磁能级)。而加大 磁钢体积意味着磁钢变得更重，更重的磁钢又导致还要继续加大浮子。高温时 的浮子大部分体积是沉入水中的，上部仅露一小部分，为了使磁钢位置尽可能 反映水面位置，磁钢只能固定在浮子内的上部，造成浮子重心在上，这样实际 工作中的浮子总是处于不稳定状态，要靠筒体壁限制浮子翻转，这样浮子上下 两端是以浮子重心为轴总是与筒体斜挤着形成摩擦。中低压环境中由于浮子的 净浮力较大足以克服这种摩擦，因而没有迟缓现象，而高压高温环境中，由于 机械工艺的限制，浮子的净浮力较小，当水位快速上升时，浮子大部分时间是 在克服这种机械摩擦，从而造成响应时间迟缓。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有高压磁浮液位计在高温时水位动态响应迟饨 及结构原因造成的响应时间迟缓的问题，而提供一种可克服上述缺点的高压钛 泡浮子式光显水位计。本专利技术包括有磁信号接收元件和浮子，磁信号接收元件与光电显示器电连 接，其特征是，浮子为球状钛泡浮子，球状钛泡浮子内部自由设置有磁钢，或 球状钛泡浮子外壁涂布软磁性材料涂层。所述的球状钛泡浮子的直径为60mm，磁钢或软磁性材料涂层的重量小于lg。所述的磁信号接收元件与超高亮双色发光面形体连接，超高亮双色发光面形 体作为就地水位指示装置。本专利技术使用时，球状钛泡浮子放置在和高温高压锅炉汽包连接的测量筒内， 磁信号接收元件位于测量筒外，用于接收球状钛泡浮子发出的磁信号。本专利技术的工作原理及有益效果如下本专利技术采用逆向思维方式设计，现代电子工业的高灵敏磁响应元件使得这个 观念得以实现，从减少磁钢重量入手或不要磁钢采用浮子表面喷涂软磁性材料， 减重后的磁钢或软磁性材料涂层重量小于lg，这是普通高压浮子磁钢(含机械 固定装置)重量的百分之一，并且磁钢采用不固定的自由滑动方式，抛开磁钢 重量的包袱后，浮子设计就变得简单，只考虑自身浮力和承压即可。钛泡浮子 采用内部无支撑的球壳状设计，这样无论浮子怎样转动，其内部曲面各点对磁 钢都是一个不变的空间环境，受重力影响，自由滑动的磁钢总是保持在自由转 动的浮子底部曲面上，相对磁信号接收元件而言，这是两个非稳态对象结合出 一个稳态对象。由于水中钛泡浮子在任何情况下只有一点与筒体壁接触，而两 个光滑曲面的金属部件在垂直方向上产生的摩擦力小到可完全忽略，从而彻底 解决了浮子在高温高压环境中的水位动态响应问题；钛泡浮子是一个直径60mm的球泡，由于浮子的体积较小，极大改善了高压 磁浮液位计在全温区工作时的水位偏差问题。传统浮子的比重设计均是按最高 工作温度(即水密最小状态)设计，这样使得全温区水位测量时的偏差显得异 常突出，常温时水密度最大，约半个浮子的体积得到的浮力就能将其浮起，此 时水淹到浮子腰部，高温时水密减小(约为常温的60%)，浮力下降，浮子几乎 全部沉入水中，水淹没到浮子顶部，如图1所示，由于高压浮子体积都很大，一般设计为直径60mm,长度400 600mm的棒状，这样从常温冷态到高温热态 时水位测量偏差要达到200mm以上，远远超过火电行业对汽包水位测量偏差最 大不超过士30mm的规定。而球形钛泡浮子的设计保证了在全温区吃水线偏差小 于10mm，完全能满足这个测量要求。小体积钛泡浮子带来的另一个好处是大量节省贵重金属材料钛，高压浮子的 要求是承压高、自重轻、不阻隔磁力穿透，现有材料中只有钛合金是唯一选择， 由于目前市场无合适商品钛管供应，生产高压磁浮液位计的厂家都是用钛棒加 工成薄壁钛管再焊接使用，加工中由于大量钛屑被浪费，导致浮子的制造成本 较高，目前一只成品高压浮子制造成本约7000元人民币，本专利技术之钛泡浮子由 于体积小，可大量节省价格昂贵的钛材，制造成本约IOOO人民币元。钛泡浮子还延长了浮子的使用寿命。传统高压浮子中磁钢的寿命一般为2 年，这是由于高温环境导致磁钢磁能退化速度远远超于常温环境，当磁钢磁能 下降到外部磁信号接收最低门限以下时就无法再使用，也不能做修复处理，只 能更换新浮子使用。本专利技术由于采用动态弱磁检测技术，该技术只关心磁信号 位置，不关心磁信号强弱，当磁钢退化到常规水平以下时仍能很好的工作，使 得浮子寿命大大加长，钛泡浮子的寿命大于5年。本专利技术的采用超高亮双色发光面形体做就地水位指示装置，按火电行业习 惯，形成"汽红水绿"的效果,亮度可根据现场实际使用需要通过液位转换调光器 作10%~90%的调整，而且光电显示器可采用1:1和1:10比例显示。与传统磁浮液 位计的就地水位指示装置相比有两项优势， 一是解决水位快速变动时，传统磁 浮液位计显示装置的机械磁转子有不能及时响应造成的"花脸"现象，二是传统磁 浮液位计显示装置在暗环境无法看清需要加照明的问题。本专利技术继承了磁浮液位计的安全性，抗水质污染、低维护量、单一信号传递 等优点，性能上有质的变化，在高温高压的水位测量领域给用户提供了好的产 品。附图说明图1为传统浮子的结构剖视图及吃水线示意图。图2为本专利技术实施例之钛泡浮子结构剖视图及吃水线示意图。 具体实施例方式请参阅图2所示，本专利技术之实施例包括有磁信号接收元件和浮子l，磁信号 接收元件与光电显示器电连接，其特征是，浮子1为球状钛泡浮子，球状钛泡 浮子内部自由设置有磁钢2，或在球状钛泡浮子外壁涂布软磁性材料涂层3。所述的球状钛泡浮子的直径为60mm，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压钛泡浮子式光显水位计，其包括有磁信号接收元件和浮子，磁信号接收元件与光电显示器电连接，其特征在于：浮子为球状钛泡浮子，球状钛泡浮子内部自由设置有磁钢，或球状钛泡浮子外壁涂布软磁性材料涂层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔巍，叶天明，侯长宇，宋广明，
申请(专利权)人：长春锅炉仪表程控设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]