專利名稱：汽包水位高精度、高可靠性電極式傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及鍋爐汽包水位熱工測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及高壓、超高壓、亞臨界鍋爐汽包水位取樣傳感測量。
背景技術(shù)：
汽包水位是鍋爐運行最重要的安全參數(shù)。為了準(zhǔn)確及時地監(jiān)控水位，長期以來行業(yè)內(nèi)對鍋爐汽包水位測量給予了足夠的重視，特別是2004年電力行業(yè)熱工自動化標(biāo)準(zhǔn)化委員會頒發(fā)的《鍋爐汽包水位測量系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定DRE-TOI-2004》明確規(guī)定應(yīng)配置電極式水位計，并要求電極式水位計能及時消除汽包壓力影響，全程高精確度測量水位，要求確保從鍋爐點火起便能投入保護、在汽包缺水或滿水時都能準(zhǔn)確、安全地快速停爐。本申請人于90年代初就潛心于鍋爐汽包水位計、特別是電極式水位計的研究，并先后獲得了“汽包電接點水位計高精度取樣測量筒(ZL95240275.0)、汽包水位高精度取樣電極傳感器”(ZL0021057.6)專利。其中，后一專利因其測量精度明顯優(yōu)于其它水位測量計，而成為2004年電力行業(yè)制定(鍋爐汽包水位測量系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。但從精益求精的理念出發(fā)，申請人感到該專利產(chǎn)品仍有不足之處，例如所采用的汽籠式加熱器結(jié)構(gòu)仍較為復(fù)雜，這給整機制作加大了難度；且該加熱器外部的水樣溫度還較低，勢必影響取樣精度；且當(dāng)汽包水位飛升、即鍋爐滿水時，水測取樣管中較冷的水進入傳感器筒內(nèi)會降低取樣水柱的動態(tài)響應(yīng)速度；另外，為防止瞬時熱應(yīng)力集中而產(chǎn)生疲勞損壞，其集水疏水裝置結(jié)構(gòu)也需完善等等。因此，有必要再對上述專利產(chǎn)品作進一步的優(yōu)化改進。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于對鍋爐汽包目前仍在配套使用的各種電接點水位傳感器，包括“汽包水位高精度取樣電極傳感器”等專利產(chǎn)品、在結(jié)構(gòu)上再作改進，以進一步提高汽包水位電極式傳感器的取樣精度和高可靠性，加快取樣動態(tài)響應(yīng)速度，最大限度提高鍋爐安全經(jīng)濟運行水平。
本實用新型技術(shù)解決方案(一)簡化汽籠加熱器的設(shè)計，改水柱淹沒式汽籠加熱器為水柱內(nèi)置式，將汽籠加熱器設(shè)在內(nèi)筒中，使其所包含的水平加熱管為多根，呈不同高度分層、并沿內(nèi)筒的不同徑向水平分布。每根加熱管的兩端均與內(nèi)筒外的環(huán)腔(內(nèi)筒與整個筒體之間的空間)相通；(二)增加冷凝室高度；(三)改單管式水側(cè)取樣管為熱套管式，內(nèi)管和套管之間存有室腔，該室腔由導(dǎo)管使之與上述內(nèi)筒外環(huán)腔相通；(四)集水和疏水裝置的直接連接改為非接觸式連接，即在集水漏斗盤的下方設(shè)有杯形接水聚口。該聚口底再與疏水管相接；(五)在機械自密封電極組件的電極頭部瓷封件與電極芯的連接方式是在瓷封件內(nèi)部作螺紋連接。
本實用新型的有益效果(一)汽籠加熱器具有更好的加熱效果。它沿內(nèi)筒軸向、多層、多根水平管的加熱面積更大，增加了飽和汽與水柱之間的熱交換強度而產(chǎn)生更好的加熱效果。
(二)增加冷凝室的高度，即增加了進入取樣水柱中的飽和汽凝結(jié)水流量，加大了飽和汽與取樣水柱之間的熱流密度。
(三)由于飽和汽與水柱之間的熱交換強度大，縮短了水柱與汽包內(nèi)水體之間溫度平衡時間，特別是當(dāng)壓力變化引起汽包內(nèi)水位變化時，可提高取樣水柱對鍋爐壓力變化的動態(tài)響應(yīng)速度。
(四)水側(cè)取樣管為熱套式，其來自加熱器內(nèi)筒外環(huán)腔的飽和汽加熱水側(cè)取樣管內(nèi)管的水流，可使水流進入測量筒之前的溫度等于汽包內(nèi)的飽和水溫度，在汽包水位迅速飛升時(鍋爐滿水過程中)不影響傳感器中水柱迅速跟隨汽包水位飛升。
(五)集水與疏水裝置之間采用非接觸式連接，不僅解決了瞬時熱應(yīng)力集中而疲勞損壞問題，且該裝置本身與傳感器的其它相關(guān)通道配合，使水柱成為“活水”，達到水質(zhì)自動凈化，可避免因水柱的水質(zhì)差而影響傳感質(zhì)量的問題。
(六)電極機械自密封性能好，絕緣性能好，降低了電極泄漏率。
(七)該汽籠加熱器制作較前有所簡化。


附圖1為本實用新型內(nèi)在結(jié)構(gòu)示意圖附圖2為附圖1的B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖附圖3為附圖1的C-C剖面結(jié)構(gòu)示意圖附圖4為電極組件的結(jié)構(gòu)示意圖附圖5為附圖4電極頭部的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖附圖6為汽側(cè)取樣管設(shè)置在集水裝置下方的結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
如圖1所示，本實用新型主要由汽籠加熱器、汽側(cè)取樣管、水側(cè)取樣管、電極組件、冷凝室、集水與疏水裝置和筒體組成。汽籠加熱器為水柱內(nèi)置式，由筒體8、內(nèi)筒9、水平加熱管18、電極過道管19，取水過道管10、筒底16、加熱汽引出管17構(gòu)成。筒體與內(nèi)筒為同軸心，兩者之間通過電極過道管19、取水過道管10、筒底16連接。在內(nèi)筒9的不同高度上分層設(shè)置有多根沿內(nèi)筒不同徑向分布的水平加熱管18，該管的兩端與筒體8、內(nèi)筒9之間的環(huán)腔相通，內(nèi)筒上部呈敞口狀。冷凝室2上至端蓋1、下至集水漏斗盤4，該冷凝室高度以500mm為佳。汽側(cè)取樣管3可以設(shè)置在冷凝室的下部，也可如附圖6所示設(shè)置在集水漏斗盤4的下方，通向內(nèi)筒9和筒體8之間的環(huán)腔。水側(cè)取樣管由套管11、內(nèi)管12、導(dǎo)管13構(gòu)成，套管和內(nèi)管之間存在環(huán)室，該環(huán)室與筒體8、內(nèi)筒9之間的環(huán)腔由導(dǎo)管13連通。集水疏水裝置由集水漏斗盤4、杯形接水聚口5、疏水管7構(gòu)成。冷凝水分區(qū)收集于扇形碟盤后，不直接流入疏水管，而是由扇形碟盤下面漏斗漏進杯形接水聚口5進入疏水管7，再進入內(nèi)筒9。疏水管7和內(nèi)筒9，除了焊接連通固定外，疏水管7還套有幾個滑環(huán)6固定在內(nèi)筒9上。在內(nèi)筒與疏水管之間出現(xiàn)熱膨脹差時，疏水管可在滑環(huán)6中自由滑動。又如附圖4、5所示，本實用新型的電極組件20，由壓蓋21、固定座22、襯墊23、柔性密封墊24、電極25構(gòu)成，其中，電極25不僅帶有自緊推力肩盤、尾部具有電極拆出螺紋，而且電極頭部瓷封件29與電極芯26的螺紋連接點位于頭部瓷封件內(nèi)部。
綜上，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，汽包水位取樣傳感測量精度更高、誤差更小、可靠性更高，取樣水柱對鍋爐壓力變化的動態(tài)響應(yīng)更快。
權(quán)利要求1.汽包水位高精度高可靠性電極式傳感器，主要包括汽籠加熱器、汽側(cè)取樣管、水側(cè)取樣管、電極組件、冷凝室、集、疏水裝置和筒體，其特征在于所述的汽籠加熱器設(shè)置于內(nèi)筒(9)中；所述的水側(cè)取樣管包括套管(10)、內(nèi)管(11)、導(dǎo)管(13)，套管(11)、內(nèi)管(12)之間存在環(huán)室，并由導(dǎo)管(13)使該環(huán)室與內(nèi)筒(9)、筒體(8)之間的環(huán)腔相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽包水位高精度、高可靠性電極式傳感器，其特征在于汽籠加熱器所包含的水平加熱管(18)有多根，呈不同高度分層，且沿內(nèi)筒(9)的不同徑向水平分布，每根加熱管的兩端均與內(nèi)筒(9)、筒體(8)之間的環(huán)腔相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽包水位高精度、高可靠性電極式傳感器，其特征在于集、疏水裝置之間通過設(shè)在集水漏斗盤(4)下方的杯形接水聚口(5)與疏水管(7)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽包水位高精度、高可靠性電極式傳感器，其特征在于電極頭部設(shè)瓷封件(29)，其與電極芯(26)在瓷封件內(nèi)部作螺紋連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽包水位高精度、高可靠性電極式傳感器，其特征在于它的冷凝室高度以500mm為佳。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽包水位高精度、高可靠性電極式傳感器，其特征在于疏水管(7)和內(nèi)筒(8)之間設(shè)有滑環(huán)(6)固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽包水位高精度、高可靠性電極式傳感器，其特征在于汽側(cè)取樣管(3)或設(shè)置在冷凝室的下部，或設(shè)置在集水漏斗盤(4)下方，通向內(nèi)筒(9)、筒體(8)之間的環(huán)腔。
專利摘要本實用新型是用于鍋爐汽包水位熱工測量的一種汽包水位高精度、高可靠性電極式傳感器。它對現(xiàn)有電極式傳感器作出了優(yōu)化改進。原汽籠式加熱器結(jié)構(gòu)仍較為復(fù)雜；加熱器外部的水樣溫度較低，影響取樣精度；取樣水柱的動態(tài)響應(yīng)速度也較慢。本實用新型改水柱淹沒式汽籠加熱器為水柱內(nèi)置式；改單管式水側(cè)取樣管為熱套式；改集水、疏水裝置的直接連接為過渡式非直接連接，并且提高了電極組件的機械密封性能，降低了電極泄漏率。本實用新型增加了飽和汽與取樣水柱的熱交換強度，提高了取樣水柱對鍋爐壓力變化的動態(tài)響應(yīng)速度，凈化了取樣水柱的水質(zhì)，是為準(zhǔn)確、及時地監(jiān)控汽包水位安全提供的更高精度，更為可靠的電極式傳感器。
文檔編號G01F23/22GK2837799SQ200520073739
公開日2006年11月15日 申請日期2005年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月16日
發(fā)明者高維信 申請人:高維信