温度补偿式锅炉汽包液位计

摘要

本发明公布了一种温度补偿式锅炉汽包液位计，属于锅炉液位测量设备领域。该液位计包括冷凝水基准杯，所述冷凝水基准杯壁上设置有缺口，所述缺口上设置有沿缺口上下滑动连接的闸门，在基准杯中设置有浮体，所述闸门利用一绳体通过定滑轮与浮体相连，浮体的上升或下降带动闸门下降或上升以调整基准杯的液位，该技术方案通过调节基准杯的高度，改变了因基准杯内水密度变化所引起的压力变化现象，通过利用闸门微调基准杯的高度，能够使基准杯中的压力始终保持恒定。

权利要求

1.温度补偿式锅炉汽包液位计，包括与汽包蒸汽部分相通的冷凝室，冷凝室下面设置有冷凝水基准杯，其特征在于：所述冷凝水基准杯壁上设置有缺口，所述缺口上设置有沿缺口上下滑动连接的闸门，在基准杯中设置有浮体，所述闸门利用一绳体通过固定设置在基准杯上方的定滑轮与浮体相连，浮体的上升或下降带动闸门下降或上升以调整基准杯的液位，所述浮体的重量大于闸门的重量；所述缺口为倒V字型，所述冷凝水基准杯壁缺口的两边设置有两个滑槽，所述闸门设置在两滑槽之间。

2.根据权利要求1所述的温度补偿式锅炉汽包液位计，其特征在于：所述冷凝水基准杯壁上设置有两个缺口，所述两个缺口上分别设置有沿缺口上下滑动连接的闸门，所述闸门利用一绳体通过定滑轮与浮体相连，浮体的上升或下降带动闸门下降或上升以调整基准杯的液位。

3.根据权利要求1所述的温度补偿式锅炉汽包液位计，其特征在于：所述闸门边沿上设置有滑轮。

4.根据权利要求1所述的温度补偿式锅炉汽包液位计，其特征在于：所述滑槽内设置有滑轮，所述闸门沿滑槽内滑轮上下滑动。

5.根据权利要求1所述的温度补偿式锅炉汽包液位计，其特征在于：所述浮体是浮球。

说明书

温度补偿式锅炉汽包液位计

技术领域

[0001] 本发明涉及一种锅炉汽包液位计，特别涉及一种温度补偿式锅炉汽包液位计，属属于锅炉液位测量设备领域。

背景技术

[0002] 锅炉汽包汽位是发电厂锅炉安全运行的一个非常重要的监控参数 ，保持汽包液位正常是保证锅炉安全运行的必要条件。监视和调整汽包液位是运行人员的一项重要工作，如果监视调整不及时，就会影响安全稳定运行。液位过高、过低都会引起水汽品质的恶化甚至造成事故，不仅影响企业的经济性效益，而且对设备安全运行构成极大威胁。监视调查汽包的液位必须依靠液位计，锅炉长期在高液位下运行，已成为高参数汽包锅炉普遍存在的问题。

[0003] 图2是现有液位计的结构示意图，图中，液位计是一种差压式双室平衡容器液位计，该液位计的汽包201液位测量装置在基准杯一204的上方有一个圆环形漏斗结构将整个双室平衡容器分隔成上下两个部分，由凝汽室202、基准杯204、溢流室205和连通器206组成。由于汽包201内的饱和蒸汽在凝汽室202内不断散热凝结，基准杯204内液面总是保持恒定，所以正压管内的水柱高度是恒定的，负压管的水柱高度则随汽包201液位的变化而变化。

[0004] 图3是液位计的原理示意图，液位计是通过静态液位传出的压力信号与动态液位变化传出的压力信号检测出来的，这时差压可按以下公式计算：

[0005]

[0006] 其中，Hw:汽包重力液位、h：基准杯一中的液位高度，ρ为基准杯一中水的密度、ρ’为汽包压力下饱和水的密度，ρ”为汽包中蒸汽的密度，g为重力加速度。

[0007] 由此可知：当Hw、 ρ、ρ＇、ρ〞为定值时，压力变送器正、负压引入口得到的差压信号与汽包液位的变化成线性关系，液位愈高，差压值愈小，液位愈低，差压值愈大。汽包压力对汽包液位测量的影响，由于ρ＇、ρ〞的变化影响液位测量结果，而ρ＇、 ρ〞与汽包压力有函数关系，因此汽包压力的变化也将影响差压式液位计的测量结果，由水蒸汽状态图或表/得（ρ---ρ〞）（ρ＇---ρ〞）与汽包压力P有近似的线性关系。

[0008] 众所周知，压力是液体高度、比重和自由加速度的积，即：P=hgρ，由于重力加速度是不变的，基准杯一204的高度也是一定的，因此，压力与密度为正比关系，密度决定着压力的变化。压力的变化输出的信号也随之变化，也就是说，输出的信号与密度有着正比关系，而密度的大小与温度的高低有着一定的关系，在温度高于4摄氏度时，温度越高，水的密度就会变小，温度降低，水的压力升高，即：压力与水的温度有关系，随着温度的变化，液位计检测出的压力也在变化，本来这种液位计设计的初衷是将保持高度不变的情况下，将基准杯一204的压力作为不变的基准与连通器206中的动态液位进行比较的得到差压的，但是，现在出现了基准不是一个准确的恒定数值，比较的结果也就会出现与实际液位有出入的问题，也就是说这种液位计不是前面所述的一种可以信赖的液位计，解决液位计受温度变化的影响，也是解决锅炉能否安全运行的问题，因此，液位计的误差是大家关心的一个问题。

发明内容

[0009] 针对锅炉中温度变化，引起水密度变化，密度变化导致输出信号发生变化，液位计所检测到的液位数据不准确问题，本发明提供一种温度补偿式锅炉汽包液位计，其目的是为了消除因温度引起的液位检测不精确问题，提高液位计的检测的准确性。

[0010] 该发明的而技术方案是，温度补偿式锅炉汽包液位计，包括与汽包蒸汽部分相通的冷凝室，冷凝室下面设置有冷凝水基准杯，所述冷凝水基准杯壁上设置有缺口，所述缺口上设置有沿缺口上下滑动连接的闸门，在基准杯中设置有浮体，所述闸门利用一绳体通过固定设置在基准杯上方的定滑轮与浮体相连，浮体的上升或下降带动闸门下降或上升以调整基准杯的液位，所述浮体的重量大于闸门的重量，所述冷凝水基准杯壁上设置有两个缺口，所述两个缺口上分别设置有沿缺口上下滑动连接的闸门，所述闸门利用一绳体通过定滑轮与浮体相连，浮体的上升或下降带动闸门下降或上升以调整基准杯的液位，所述冷凝水基准杯壁缺口的两边设置有两个滑槽，所述闸门设置在两滑槽之间，所述闸门边沿上设置有滑轮，所述滑槽内设置有滑轮，所述闸门沿滑槽内滑轮上下滑动，所述浮体是浮球，所述缺口为倒V字型。

[0011] 该发明能够带来的积极效果是，通过冷凝水基准杯壁上设置缺口，缺口高度就是基准杯中的液位高度，在缺口上设置上下滑动连接的闸门，闸门在缺口上的升降能够使基准杯的液位产生变化，对基准杯中的液位进行调整，以温度在20℃为例，在温度不变时，定滑轮两侧的闸板、浮体处于一个平衡状态，当温度升高时，水的密度变小，由于基准杯的传导出压力与水密度成正比例，这时基准杯传导出的压力信号会降低，由于温度的升高导致水的密度降低，为了维持浮体所受到的浮力恒定，这时就要求浮体的排水体积增加，即会打破原来的定滑轮两端闸板与浮体所处平衡状态，根据浮力和浮体之间的F=ρgv原理，ρ降低，为了维持F不变，V会增大，即排水体积会增大，浮体的排水体积增加只能通过浮体下沉来实现，当浮体向下时，带动定滑轮另一侧的闸门上升，闸门上升可以提高基准杯的液位，液位与基准杯传导出的压力成正比例，液位的升高可以使基准杯传导出的压力增加，通过液位的提高补偿了由于水密度降低导致的基准杯传导出的信号偏小的问题，防止了因水温变化改变水密度变化，最终引起的压力变化，这种技术方案，通过调节基准杯的高度，改变了因基准杯内水密度变化所引起的压力变化现象，合理的设计和分析浮体的形状、重量、闸门的重量，通过本装置中水密度变化自动升降闸门以调节基准杯液位的高度，能够使基准杯中传导出的压力始终保持恒定。

[0012] 相反，当温度降低时，水的密度变大，由于基准杯的传导出压力与水密度成正比例，这时基准杯传导出的压力信号会升高，由于温度的降低导致水的密度升高，为了维持浮体所受到的浮力恒定，这时就要求浮体的排水体积减少，即会打破原来的定滑轮两端闸板与浮体所处平衡状态，根据浮力和浮体之间F=ρgv的原理，浮体的排水体积减少只能通过浮体上升来实现，当浮体上升时，带动定滑轮另一侧的闸门下降，闸门下降可以降低基准杯的液位，液位与基准杯传导出的压力成正比例，液位的降低可以使基准杯传导出的压力降低，通过液位的降低补偿了由于水密度提高导致的基准杯传导出的信号偏大的问题，防止了因水温变化改变水密度变化，最终引起的压力变化，这种技术方案，通过调节基准杯的高度，改变了因基准杯内水密度变化所引起的压力变化现象，合理的设计和分析浮体的形状、重量、闸门的重量，通过本装置中水密度变化自动升降闸门以调节基准杯液位的高度，能够使基准杯中传导出的压力始终保持恒定。对因水温变化引起的压力信号变化得到的补偿，满足了当初差压式液位计的初衷，实现了能够检测准确液位的目的。

附图说明

[0013] 图1 本发明的外形示意图。

[0014] 图2 现有技术的基本结构示意图。

[0015] 图3 现有技术的原理说明示意图。

[0016] 图4 在不同温度下闸门位置示意图。

具体实施方式

[0017] 以下参考图1就本发明的具体实施方案进行说明，图中，101：基准杯、102：闸门、103：缺口、104：定滑轮、106：绳体、107：支撑架、108：液位、109：浮体。

[0018] 该发明在冷凝水基准杯101壁上设置有缺口103，所述缺口103上设置有沿缺口103上下滑动连接的闸门102，在基准杯101中设置有浮体109，所述闸门102利用一绳体106通过定滑轮104与浮体109相连，所述定滑轮设置在支撑架107上，浮体109的上升或下降带动闸门102下降或上升以调整基准杯101的液位，所述冷凝水基准杯壁101上也可以设置有两个缺口，这两个两个缺口上分别设置有沿缺口上下滑动连接的闸门102上，所述闸门102利用一绳体通过定滑轮与浮体相连，浮体的上升或下降带动闸门102下降或上升以调整基准杯101的液位，浮体109的重量大于闸门102的重量，所述冷凝水基准杯101杯壁缺口103的两边设置有两个滑槽，所述闸门102设置在两滑槽之间，所述闸门102边沿上设置有定滑轮104，所述滑槽内设置有滑轮，所述闸门102沿滑槽内滑轮上下滑动，在本实施例中所述浮体是浮球，所述浮体109的密度小于水的密度，所述闸门102的密度大于水的密度，缺口为倒V字型。

[0019] 由于锅炉的水温在变化，如前所述，水温变化的差压液位计的基准杯101中水的密度也在变化，由于水的压力是密度、水的高度以及自由加速度之积，即：P=hgρ，因此，在现有技术中基准杯204的随着水温的变化，密度也在变化，所带来的压力也在变化，也就是说，水温上升时，密度会变小，压力会变小，压力变送器中转变成的电讯号就减小，相反，水温下降时，密度会变大，压力会变大，压力变送器中转变成的电讯号就增大，这样得到的差压也就不是准确的，液位计就会出现误差。

[0020] 从公式P=hgρ可以看出，要想保持恒定的压力就必须是密度ρ不变，而事实上，由.温度在不停的变化，要保持密度不变是不可能的，在密度变化的情况下，相应的改变高度h可以得到恒定的压力。也就是说可以利用高度补偿密度带来的压力变化。在基准杯中，基准杯的h体积取决于基准杯溢流口高度。从公式P=hgρ可以看出，在密度不变的情况下，可以通过调整高度的方法对温度引起的压力变化进行补偿，就可以检测到真实的液位，本发明中，在基准杯侧面设置有缺口103，缺口103的两边设置了可以上下滑动闸门102，此时， 103处闸门102上端的高度就是基准杯101内的液位108的高度，闸门102在缺口103上的升降能够使基准杯101内的液位产生变化，能够对基准杯中的液位进行调整，以温度在20℃为例，在温度不变时，定滑轮104两侧的闸门102、浮体109处于一个平衡状态。将缺口103做成倒V字形的，闸门102越往上，流量越小，液位控制精度就会越高。

[0021] 图4是在不同温度状况下闸门位置变化示意图，其中，处于中间位置的是在水温在20℃时的液位高度，根据浮力和浮体之间F=ρgv的原理，当温度升高（假如升至30℃）时，水的密度变小，由于基准杯101传导出的压力与水密度成正比，这时基准杯101传导出的压力信号会降低，由于温度的升高导致水的密度降低，为了维持浮体109所受到的浮力恒定，这时就要求浮体109的排水体积增加，即会打破原来的定滑轮104两端闸板102与浮体109之间的平衡状态，浮体109的排水体积增加只能通过浮体109下沉来实现，当浮体109向下时，带动定滑轮104另一侧的闸门102上升，闸门102上升可以提高基准杯101的液位，液位与基准杯101传导出的压力成正比，液位的升高可以使基准杯101传导出的压力增加，通过液位的提高补偿了由于水密度降低导致的基准杯传导出的信号偏小的问题。

[0022] 相反，当温度下降（假如降低至10℃）时，水的密度变大，由于基准杯101传导出的压力与水密度成正比，这时基准杯101传导出的压力信号会升高，由于温度的降低导致水的密度升高，根据浮力和浮体之间F=ρgv的原理，为了维持浮体109所受到的浮力恒定，这时就要求浮体109的排水体积减小，即会打破原来的定滑轮104两端闸板102与浮体109之间的平衡状态，浮体109的排水体积减少只能通过浮体109上升来实现，当浮体109向上时，带动定滑轮104另一侧的闸门102下降，闸门102下降可以降低基准杯101的液位，液位与基准杯101传导出的压力成正比，液位的降低可以使基准杯101传导出的压力减少，通过液位的降低补偿了由于水密度升高导致的基准杯传导出的信号偏大的问题。压力变送器中的信号也就得到了一个真实的信号，满足了当初差压式液位计的设计初衷，实现了在温度变化的情况下，能够准确检测液位的目的。