專利名稱：一種壓頭型鍋筒水位測(cè)量筒的制作方法
一種壓頭型鍋筒水位測(cè)量筒本發(fā)明涉及工業(yè)鍋爐鍋筒、發(fā)電廠鍋爐鍋筒、核電站鍋爐島鍋筒、超臨界鍋爐汽水 分離器等壓力容器遠(yuǎn)傳水位測(cè)量用的壓頭型鍋筒水位計(jì)用創(chuàng)新的一種壓頭型鍋筒水位測(cè) 量筒，既適用于中小鍋爐鍋筒水位測(cè)量，更適用于高參數(shù)大容量鍋爐鍋筒真實(shí)水位測(cè)量。本發(fā)明背景自從高壓鍋爐問(wèn)世以來(lái)，一則由于單位時(shí)間內(nèi)鍋爐產(chǎn)汽量容積與鍋筒內(nèi)汽水分離 空間容積比“過(guò)大”；二則由于鍋筒內(nèi)汽水分離器采用擾動(dòng)極為強(qiáng)烈的旋風(fēng)子分離器，或又 串接軸流蝸輪泵葉輪分離器，使進(jìn)入鍋筒內(nèi)的汽水混合物，以及分離出來(lái)的多倍于汽重量 的水、汽對(duì)鍋筒水側(cè)產(chǎn)生強(qiáng)烈熱擾動(dòng)及流動(dòng)沖擊擾動(dòng)，因此在運(yùn)行條件下，鍋筒水側(cè)是二相 位，一相是沸騰水，一相是沸水中夾帶的“汽泡”，負(fù)荷越大、汽壓越高，沸水中含“汽泡”份額 越多。鍋筒水位是一個(gè)廣義名詞，正確的應(yīng)區(qū)分為簡(jiǎn)單連通管有過(guò)冷度鍋筒就地高讀重量 水位，用He表示；汽加熱連通容器中飽和水位用Hw表示；鍋筒內(nèi)沸騰水中夾帶“汽泡”的真 實(shí)水位，用Hz表示，三種水位存在的誤差是He水位有室溫散熱引起的水柱密度誤差Sha， 鍋筒內(nèi)真實(shí)水位中含“汽泡”高度在連通管中不復(fù)現(xiàn)誤差Sh(s) ;HW飽和水位有Sh(s)誤差； Hz真實(shí)水位則不存在上述兩種誤差。熱力學(xué)專業(yè)書(shū)藉給出的飽和水汽、密度(P ‘、P ") 或重度(Λ' > Y “)是語(yǔ)種不同意思相同，傳統(tǒng)觀念視高參數(shù)、大容量鍋爐鍋筒內(nèi)是飽和 水位、飽和水密度P ‘，這是誤區(qū)。鍋筒內(nèi)是真實(shí)水位密度，由于鍋爐鍋筒結(jié)構(gòu)參數(shù)不同，容 量不同，即使汽壓相同，鍋筒內(nèi)真實(shí)水位密度也不一定相同，即使同一臺(tái)鍋爐鍋筒在同一汽 壓下各測(cè)點(diǎn)位置不同，其真實(shí)水位密度也有差別，本發(fā)明說(shuō)明書(shū)飽和水密度用P ω表示，飽 和汽密度用P 3表示，真實(shí)水位密度用P (s)表示，飽和汽密度則在He、Hw、Hz三種水位高度 上是相同的，對(duì)于超高壓、亞臨界壓力鍋爐，高參數(shù)條件下，即使用Hw水位控制鍋筒水位也 達(dá)不到國(guó)家規(guī)定的正常生產(chǎn)工藝(0士50mm)要求。若按He水位控制鍋筒水位，國(guó)產(chǎn)亞臨界 壓力鍋爐，以及相當(dāng)一部分進(jìn)口或進(jìn)口引進(jìn)技術(shù)的亞臨界壓力鍋爐，額定汽壓(18. 4-19. 6M P a)下當(dāng)He水位指示正常“0”水位，鍋筒內(nèi)真實(shí)水位已經(jīng)在鍋爐運(yùn)行規(guī)程規(guī)定的必須緊急 事故停爐的+250mm以上。人們看到的大型發(fā)電廠鍋筒鍋爐“正常”運(yùn)行是“視在”正常運(yùn) 行，是粗放型“正?！鄙a(chǎn)，是以巨大的煤炭資源損失為代價(jià)，是以超標(biāo)“排污”，不合理污染 環(huán)境為代價(jià)換取的電能。本發(fā)明的目的是為壓頭型鍋筒水位計(jì)提供不存在室溫散引起的水柱密度誤差；不 存在鍋筒內(nèi)真實(shí)水位中含“汽泡”高度測(cè)量誤差；不存在汽壓驟降時(shí)的儀表失真誤差，運(yùn)用 “真實(shí)水位、汽壓、壓頭差”三者成自然規(guī)律關(guān)系的一種創(chuàng)新的在運(yùn)行全程、準(zhǔn)確、可靠、可信 測(cè)量鍋筒內(nèi)真實(shí)水位的一種壓頭型鍋筒水位測(cè)量筒。本發(fā)明的解決方案如下方案圍繞兩個(gè)目標(biāo)做，一是使測(cè)量筒成為汽壓汽溫與鍋筒10內(nèi)條件相同的小汽 包；二是輸出壓頭差必須是鍋筒內(nèi)真實(shí)水位高度兩端的壓頭。為此，一根不保溫的凝水汽排 泄管4，引至保溫的低位下降管11上，運(yùn)行條件下，利用二者溫差導(dǎo)致的水柱密度差使測(cè)量 筒1充滿從汽側(cè)取樣管2導(dǎo)入的飽和汽，測(cè)量筒1成為與鍋筒內(nèi)汽壓汽溫條件相同的小汽 包；一根水平狀水側(cè)取樣管3與位于測(cè)量筒1內(nèi)的內(nèi)筒5連通，一根變化水頭輸出管6，在位于水側(cè)取樣管3中心高度的內(nèi)筒5水平外引，下接變化水頭脈沖管7，變化水頭脈沖管7也 可以直接在水側(cè)取樣管3上垂直下引，為保證測(cè)量筒1與水側(cè)取樣管3之間相對(duì)高差不變， 須將水側(cè)取樣管3與測(cè)量筒1之間用金屬件焊接固定，由于鍋筒內(nèi)水位高度是以水側(cè)取樣 管3中心高度向上計(jì)算，所以汽柱壓頭輸出管也必須從水側(cè)取樣管3中心高度的測(cè)量筒內(nèi) 向上計(jì)算，為此一根測(cè)汽柱壓頭輸出管8必位于水側(cè)取樣管3中心高度附近，必從具有小汽 包特征的測(cè)量筒1內(nèi)引出，說(shuō)得具體一點(diǎn)，當(dāng)水平引出時(shí)，汽柱壓頭輸出管8內(nèi)徑下弦必與 水側(cè)取樣管3中心高度一致，當(dāng)排泄管4采用伸入測(cè)量筒1內(nèi)，其管口水平高度與水側(cè)取樣 管3中心高度相同時(shí)，汽柱壓頭輸出管8中心高度應(yīng)與水側(cè)取樣管3中心高度近似相同。—根汽柱壓頭輸出管8，下接汽柱壓頭脈沖管9，一根變化水頭脈沖管7，兩脈沖管 之間輸出鍋筒內(nèi)真實(shí)水位高度Hz兩端壓頭差Δ P，壓頭差Δ P、真實(shí)水位高度Hz汽壓P之間 有下列關(guān)系ΔΡ = ΗΖ· Ρωω_Ηζ· Ps=ΗΖ(Ρ ω(3)-Ρ3)= Hz ‘ f(p)...... (1)式中Δ P——壓頭差Hz——真實(shí)水位高度P ω(3)——真實(shí)水位密度Ps——飽和汽密度(ρ ω(3)-ρ3) = f(p)—真實(shí)水位密度與飽和汽密度之差是汽壓⑵的函數(shù)。式(1)用文字表達(dá)鍋筒內(nèi)一個(gè)真實(shí)水位高度(Hz)兩端壓頭差(ΔΡ)必等于該真實(shí)水位高度(Hz)與 汽壓⑵函數(shù)f(p)的乘積。Hz、AP、f(p)三者之間必然的自然規(guī)律關(guān)系稱謂熱力學(xué)鍋筒水位定律。這里要指 出，由于鍋筒水側(cè)含“汽泡”原因，內(nèi)筒5有削尖峰脈沖起緩沖作用。利用熱力學(xué)水位定律測(cè)量鍋筒真實(shí)水位。考察式(1)，誤差特點(diǎn)不存在室溫散熱引起的水柱密度誤差；不存在鍋筒內(nèi)真實(shí)水位中含“汽泡”高度測(cè) 量誤差；不存在汽壓驟降時(shí)的因飽和水柱參比基準(zhǔn)自沸騰汽化丟失導(dǎo)致的儀表失真誤差。考察式⑴通過(guò)測(cè)差壓(ΔΡ)，汽壓(P)，式中還有兩個(gè)未知數(shù)。Hz ？ Ρω(3) ？一個(gè)方程式有二個(gè)未知數(shù)無(wú)解。由于同點(diǎn)取樣的真實(shí)水位Hz與飽和水位Hw之間有等壓頭關(guān)系，式(1)可以寫(xiě)成AP= Hw(Pu-Ps)............ (2)式(2)中(P ω-ρ3) = f (P)1，飽和水汽密度差是汽壓的函數(shù)。通過(guò)測(cè)差壓ΔΡ，汽壓(P)，式(2)中全是已知量。由于式(1)式(2)中ΔΡ相等 (等壓頭)，又由于式⑴中的(P (s)-Ps)，Hz是客觀存在的，在特定條件下，(P (s)-Ps) 是唯一的，Hz也是唯一的，因此可以用調(diào)試方法，確定(P (s)-Ps) =f(P)。將調(diào)試得到的 (P ω(3)-ρ3) =f(p)函數(shù)貯入壓頭型鍋筒水位計(jì)運(yùn)算系統(tǒng)，通過(guò)測(cè)差壓和汽壓，壓頭型鍋筒 水位計(jì)能準(zhǔn)確測(cè)量鍋筒內(nèi)真實(shí)水位。真實(shí)水位密度指某壓力值下一個(gè)真實(shí)水位高度段上飽 和水份額，含“汽泡”份額總份額為百分之百，再由飽和水、汽密度分別乘于各自占有的百分?jǐn)?shù)份額的乘積之和。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)運(yùn)用熱力學(xué)鍋筒水位定律特有的必然的自然規(guī)律，消除了常見(jiàn)鍋筒水位測(cè)量裝置 存在的室溫散熱引起的水柱密度誤差；汽壓驟降時(shí)的儀表失真誤差；鍋筒真實(shí)水位中肉眼 看不見(jiàn)，連通管中不復(fù)現(xiàn)的含“汽泡”高度測(cè)量誤差；對(duì)于高參數(shù)大容量鍋爐具有極高的“高 效、節(jié)能、減排”又好又快可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)建設(shè)意義。本發(fā)明的實(shí)施例如附圖
所示
附圖是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖中虛線是可以采用的實(shí)施方式，圖中實(shí)線是本發(fā)明的實(shí)施例。一種壓頭型鍋筒水位測(cè)量筒，有測(cè)量筒(1)，一根汽側(cè)取樣管(2)連通測(cè)量筒(1) 與鍋筒10，一根水平狀水側(cè)取樣管3與位于測(cè)量筒1內(nèi)的內(nèi)筒5連通，一根變化水頭輸出 管6在位于水側(cè)取樣管3中心高度的內(nèi)筒5內(nèi)水平外引，下接變化水頭脈沖管7，變化水頭 脈沖管7，也可以直接從水側(cè)取樣管3垂直下引，不經(jīng)過(guò)內(nèi)筒5，不過(guò)為保證水側(cè)取樣管3中 心高度在測(cè)量筒上有一個(gè)固定的相對(duì)高度，必須將測(cè)量筒1外殼與水側(cè)取樣管3之間用金 屬件焊接固定，本發(fā)明實(shí)施例按水側(cè)取樣管3與內(nèi)筒5連通，測(cè)量筒1內(nèi)底部必有一根排泄 管4與下降管11連通，一根汽柱壓頭輸出管8，其高度必位于水側(cè)取樣管3中心高度附近， 必從具有水汽包特征的測(cè)量筒1內(nèi)引出，當(dāng)采用水平引出時(shí)，汽柱壓頭輸出管8內(nèi)徑下弦必 與水側(cè)取樣管3中心高度一致，汽柱壓頭輸出管8下接汽柱壓頭脈沖管9，當(dāng)一根排泄管4 采用伸入測(cè)量筒1內(nèi)，其管口水平高度與水側(cè)取樣管3中心高度相同時(shí)，水平狀汽柱壓頭輸 出管8的中心高度應(yīng)與水側(cè)取樣管3中心高度近似相同，本發(fā)明實(shí)施例按汽柱壓頭輸出管 8內(nèi)徑下弦與水側(cè)取樣管3中心高度一致。圖中
1、測(cè)量筒2、汽側(cè)取樣管3、水側(cè)取樣管
4、排泄管5、內(nèi)筒6、變化水頭輸出
7、變化水頭脈沖管8、汽柱壓頭輸出管9、汽柱壓頭脈沖
10、鍋筒11、下降管
權(quán)利要求
一種壓頭型鍋筒水位測(cè)量筒，有測(cè)量筒(1)，汽側(cè)取樣管(2)，水平狀水側(cè)取樣管(3)，排泄管(4)，內(nèi)筒(5)，變化水頭輸出管(6)，下接變化水頭脈沖管(7)，其特征是一根必位于水側(cè)取樣管(3)中心高度附近，必從具有小汽包特征的測(cè)量筒(1)內(nèi)引出的汽柱壓頭輸出管(8)下接汽柱壓頭脈沖管(9)，一根變化水頭脈沖管(7)，兩脈沖管之間輸出鍋筒內(nèi)真實(shí)水位高度HZ兩端壓頭差，壓頭差ΔP，鍋筒真實(shí)水位高度Hz、汽壓P之間關(guān)系有ΔP＝Hz·(ρω(s) ρs)＝Hz·f(p)…………(1)ΔP 壓頭差Hz 真實(shí)水位高度ρω(s) 真實(shí)水位密度ρs 飽和汽密度(ρω(s) ρs)＝f(p)，真實(shí)水位密度與飽和汽密度之差是汽壓(P)的函數(shù)。
2.依據(jù)權(quán)利要求1，一種壓頭型鍋筒水位測(cè)量筒，其特征是所說(shuō)的位于水側(cè)取樣管(3)中心高度附近，當(dāng)水平引出時(shí)，汽柱壓頭輸出管(8)的內(nèi)徑 下弦必與水側(cè)取樣管(3)中心高度一致。
3.依據(jù)權(quán)利要求1，一種壓頭型鍋筒水位測(cè)量筒，其特征是所說(shuō)的位于水側(cè)取樣管(3)中心高度附近，當(dāng)排泄管(4)采用伸入測(cè)量筒(1)內(nèi)，其管 口水平高度與水側(cè)取樣管(3)中心高度相同時(shí)，水平狀汽柱壓頭輸出管(8)中心高度應(yīng)與 水側(cè)取樣管(3)中心高度近似相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及工業(yè)鍋爐鍋筒、發(fā)電廠鍋爐鍋簡(jiǎn)、核電站鍋爐島的鍋筒以及超臨界鍋爐汽水分離器等壓力容器內(nèi)真實(shí)水位測(cè)量用的一種壓頭型鍋筒水位計(jì)用的一次感受件，提供運(yùn)行全程不存在室溫散熱引起的水柱密度誤差；不存在鍋筒內(nèi)沸騰態(tài)飽和水中夾帶“汽泡”導(dǎo)致的真實(shí)水位高度測(cè)量誤差；不存在汽壓驟降時(shí)的儀表失真誤差，由一種真實(shí)的水位高度，該真實(shí)水位高度兩端壓頭差，汽壓三者成自然規(guī)律關(guān)系的一種壓頭型鍋筒水位測(cè)量筒，用于各種壓力容器，鍋爐鍋筒真實(shí)水位測(cè)量，尤其適用于高參數(shù)大容量鍋爐鍋筒真實(shí)水位測(cè)量。
文檔編號(hào)G01F23/02GK101986106SQ200910004068
公開(kāi)日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2009年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月5日
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