本实用新型专利技术涉及一种汽包水位单筒式高精度电极测量筒。该测量筒以理论计算为依据,对传统单筒测量筒的结构进行改进,缩小取样水柱筒体表面积,也即缩小筒体直径;加大汽室筒体面积,也即加大汽室的直径与高度,满足水柱筒体与汽室筒体表面积之比值小于0.7,以构成多种结构形式的单筒电极测量筒。该测量筒可用于10MPa压力以上锅炉汽包水位的测量、其动态响应速度和传感可靠性均能满足高压、超高压、亚临界锅炉汽包0水位监控和水位停炉保护的要求,测量精度高。并能自动优化水质,减轻电极污染与腐蚀、传感可靠性高。且结构简单、易于制造,如取代传统单筒直筒式测量筒,无须改变取样系统,利于推广应用。(*该技术在2016年保护过期,可自由使用*)
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及热工测量领域技术,特别涉及高压、超高压、亚临界锅炉 汽包水位电极式取样传感测量技术,具体是一种汽包水位单筒式高精度电极测量简。技术背景汽包水位是锅炉运行的重要安全参数。在锅炉运行中,汽包内的汽、水是 不可能完全分离的,其界面是模糊不清的混合层,而混合层中沿高度方向湿度 变化最大点定义为实际水位。实际水位面以上为饱和汽汽室,以下为汽包水室。 由于汽包里的实际水温低于饱和水温度,水属于欠饱和水,且实际水温与饱和 水的温差将随着运行工况变化而变化,又由于水室里含有饱和汽"汽泡",所以 准确测量实际水位并用于水位控制的难点还很多。因此,人们提出质量水位概 念,即假定汽包内的汽与水是完全分离的,且水温为饱和水温度,所形成的汽 水界面高度则为汽包内的质量水位。锅炉长期运行实践证明,质量水位与实际 水位相差较小,汽包电接点水位计准确测量质量水位便能很好地将实际水位控 制在锅炉行业允许的范围内,所测质量水位也可精确指导实施对于实际水位越 限时的动作保护。电接点水位计是测量汽包质量水位的装置,是锅炉汽包最重要的安全仪表。 汽包水位电极测量筒是电接点水位计的测量传感器,其测量传感原理是测量 筒的汽、水取样管与汽包相连构成连通器,测量筒中的水柱为测量取样水柱; 在汽、水取样管之间筒体上安装的多个电极构成测量标尺,电极传感头为标尺 刻度;电极传感头在水柱中的对地电阻为低阻值,在饱和汽中的对地电阻为高阻值,故测量对地电阻可以判别电极传感头是否在水柱中;以电极标尺检测测 量筒内水位替代测量汽包内质量水位。因此,测量精度取决于取样水柱与汽包 水位的误差。传统电极测量筒为单筒直圆筒式,筒体设计的缺陷在于汽包水位、汽包压 力升高时取样误差会增大,当锅炉压力在《6Mpa以下时,0水位(即锅炉正常 运行水位)的取样误差尚在规定的允许范围之内,但随着锅炉压力级别的提高 到超高压、亚临界压力级别时,0水位取样误差可分别达100mm、 150mm,已 为运行规定所不允许,高水位停炉值取样误差可分别达200 mm、 250mm,更会 导致保护动作严重滞后或保护拒动。况且传统电极测量筒取样水柱水质差,影 响到传感的准确性和电极的使用寿命。因此,传统单筒直筒式测量筒己被近些 年来颁发的锅炉汽包水位测量系统技术规定所禁用。本申请人于1995年开始进行提高测量筒取样水柱温度、改善取样水质、改 进电极结构等方面研究,设计了各种类型的高精度、高可靠性的汽包水位电极 测量筒装置,不仅取得了国家专利,更重要的是得到了电力部门的认可与推广 应用。它们的最大优点是能够准确而可靠测量汽包内的质量水位,其测量值与 实际水位仅偏低10—20咖。但是高精度测量筒存在着因高精度的设计而导致内 部结构较为复杂、安装工作量较大的一些不足之处,因而更适合在高精度要求 的测量系统中推广应用。业内人员认为,很有必要研究一种结构依然简单的、 安装与维护依然最为方便的、而测量精度尚在要求范围之内的汽包水位电极测 量筒。
技术实现思路
鉴于上述问题,本技术提供了一种汽包水位单筒式高精度电极测量筒, 旨在解决传统单筒直圆筒式测量筒用于10Mpa压力以上锅炉汽包水位的测量误差大、传感可靠性差的问题,使其测量精度、动态响应速度和传感可靠性均能满足高压、超高压、亚临界锅炉汽包o水位监控和水位停炉保护的要求。为了提高传统单筒直圆筒式测量筒的测量精度,本技术的技术解决方案如下(一)改进传统单筒直筒式电极测量筒的几何尺寸以提高测量筒的测量精 度即縮小取样水柱筒体表面积,也即縮小其测量取样段直径,使取样水柱成 为细水柱;加大汽室筒体面积,也即加大汽取样管以上的汽室的直径与高度, 使汽取样管以上的汽室成为大汽室,只要使测量筒水柱筒体与汽室筒体表面积 之比值P满足小于0.7的条件,就可构成多种结构形式的大汽室细水柱单筒电 极测量筒。此项技术方案基于建立取样重力平衡方程,给出汽包内水位H和取样误 差dH,便可以计算出取样水柱底点温度;从研究取样水柱热平衡条件,建立水 柱热平衡方程并进行取样误差定量分析得知,在汽包压力、汽包水位、环境温度为已知值时,取样误差是水柱筒体与汽室筒体表面积比值3的函数,e值减小则取样误差减小,e值增大则取样误差增大。反过来,给定取样误差则可计 算出e值,在选定取样段筒体几何尺寸后,根据计算出的e值则可确定大汽室 筒体表面积,选定测量筒水柱筒体表面积,继而确定大汽室筒体各种结构形式。 (二)改进测量筒各个电极的安装位置,按l/2取样误差计算值向下位移,以 进一步提高测量筒的精度。 此项技术方案基于对于已经确定的大汽室筒体表面积和取样段筒体,可使其取样误差大幅度 小于传统单直筒测量筒,但仍有一定的取样误差,取样误差会随汽包水位升高而增大,可接近或等于误差设计目标值(例如0水位目标误差为20毫米,高水位停炉保护定值目标误差为50毫米),则有必要进一步提高测量精度。测量筒 中取样水位h总是低于汽包内水位H的,差值为误差值,若将各个水位传感电 极的安装点按100%误差量下移,也就相当于测量筒中水柱升高,可使测量误差 为0。但由于取样误差是按汽包额定压力计算的,误差随汽包压力降低而减小, 若按100%取样误差计算值下移电极,则在低压运行时会出现过大的取样正误 差,故电极组件下移量的合适值是l/2取样误差计算值。 本技术有益效果(一) 本技术解决传统单筒直圆筒式测量筒用于10Mpa压力以上锅炉 汽包水位的测量误差大、传感可靠性差的问题,使其测量精度、动态响应速度 和传感可靠性均能满足高压、超高压、亚临界锅炉汽包0水位监控和水位停炉 保护的要求。因本技术是在已知测量段筒体长度和由经验数据设定其筒径 的条件下,由取样误差设计目标值确定取样水柱筒体与汽室筒体的表面积比值 P,再按e值算出测量段之上的大汽室筒体表面积,继而完成测量筒设计的。 使用中,当汽包水位为设计目标水位时,由于大汽室筒体有确定的足够的表面 积,取样水柱底点温度和平均温度比传统单筒直圆筒式测量筒高得多,则实际 取样误差可达到设计目标值。高水位停炉保护定值水位位于汽包水位的测量上 限或接近上限,其取样水柱筒体与汽室筒体的表面积比值3最大。当汽包水位 低于设计目标水位时,其取样水柱筒体与汽室筒体表面积比值必定小于设计筒 体的e值目标值,则取样误差小于设计目标值。当汽包水位接近或等于测量下 限时,取样误差为0或接近0。因此,本技术可明显提高取样精度。(二) 本技术在提高取样精度的基础上,再根据取样误差计算值dH, 将各点电极测点按dH/2下移调整,实现取样误差1/2的补偿。使本技术在 汽包长期高压运行时、其测量准确度进一步符合汽包水位安全监视和停炉保护要求,而在汽包低压运行时、也不会使出现测量值偏高的现象。(三)由于本技术的汽室筒表面积比传统单筒直筒式测量筒的汽侧筒表 面积大得多,则进入水柱的汽室凝结水流量比于传统单筒直筒式测量筒大得多, 不仅加快了取样水柱对锅炉压力变化的动态响应速度,而且取样水柱的水质自 动优化功能强,水质好而稳定,因而既可大幅度延长排污周期,又可减轻对电 极的污染与腐蚀,降低电极的泄漏率,利于延长电极寿命、提高电极传感的可 靠性。(四)本技术结构简单、易本文档来自技高网...
【技术保护点】
汽包水位单筒式高精度电极测量筒,包括取样段筒体、汽室、电极组件,其特征在于:改进测量筒的几何尺寸,即缩小取样水柱筒体表面积,也即缩小其测量取样段直径,使取样水柱成为细水柱;加大汽室筒体面积,也即加大汽取样管以上的汽室的直径与高度,使汽取样管以上的汽室成为大汽室,且其测量筒取样段筒体与大汽室筒体表面积之比值小于0.7。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员:高维信,
申请(专利权)人:高维信,
类型:实用新型
国别省市:32[中国|江苏]
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