Устройство для измерения уровня жидкости в теплообменном аппарате

 

Изобретение относится к уровнеметрии и может быть использовано для измерения уровня жидкости в теплообменных аппаратах и сосудах. Цель изобретения - повышение точности. При работе теплообменного аппарата 1 уровень конденсата греющего пара определяют по перепаду полных давлений между плюсовой 17 и минусовой 18 камерами дифманометра 2. В нестационарных режимах работы установки происходят изменения уровня, давления и температуры по высоте парового пространства аппарата 1. При этом температура конденсата и давление пара в аппарате 1 и шунтирующем трубопроводе 8, имеющем верхний участок с высоким аэродинамическим сопротивлением и нижний участок с низким аэродинамическим сопротивлением, могут отличаться. Однако, непрерывно происходит процесс выравнивания давлений благодаря перетечкам конденсата и пара через штуцер 16 и импульсную трубку 10, а также выпариванию жидкости в трубопроводе 8 При этом повышается точность намерения уровня в быстропереходных и нестационарных режимах работы аппарата 1. 2 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 F 23/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4713522/10 (22) 03,07.89 (46) 07,09.92. Бюл. ¹ 33 (71) Научно-производственное объединение атомного турбостроения "Харьковский гурбинный завод" им, С,М.Кирова (72) Г.П,Брагинский, Ю.П.Шилин, А,И.Момот, Л,А.Столбовой, И.В.Лагсберман, А,Е.Коновалов и Б.Е.Пудло (56) Авторское свидетельство СССР

N 1368647, кл. G 01 F 23/26, 1986 г.

Теплоэнергетика N 2, 1985, стр.17-20, прототип, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В TEllJlOOE MEHНОМ АППАРАТЕ (57) Изобретение относится к уровнеметрии и может быть использовано для измерения уровня жидкости в теплообменных аппаратах и сосудах. Цель изобретения — повышение точности, При работе теплообменного

Изобретение относится к области энергетики, в частности к устройствам для измерения уровня жидкости в теплообменных аппаратах и сосудах, и может быть использовано на атомных и тепловых электростанциях для контроля уровня конденсата в аппаратах, рабочей средой которых является вода, пар и пароводяная смесь, при стационарных и переменных расходах, давлении, температуре.

Известно устройство для контроля уровня жидкости, содержащее подключенный к аппарату дифманометр, с помощью которого измеряют перепад полного давления, складывающегося иэ давления пара в аппарате и давления столба жидкости. Измере„„5U 1760348 Al аппарата 1 уровень конденсата греющего пара определяют по перепаду полных давлений между плюсовой 17 и минусовой 18 камерами дифманометра 2. В нестационарных режимах работы установки происходят изменения уровня, давления и температуры по высоте парового пространства аппарата

1. При этом температура конденсата и давление пара в аппарате 1 и шунтирующем трубопроводе 8, имеющем верхний участок с высоким аэродинамическим сопротивлением и нижний участок с низким аэродинамическим сопротивлением, могут отличаться, Однако. непрерывно происходит процесс выравнивания давлений благодаря перетечкам конденсата и пара через штуцер 16 и импульсную трубку 10, а также выпариванию жидкости в трубопроводе 8.

При этом повышается точность измерения уровня в быстропереходных и нестационарных режимах работы аппарата 1. 2 ил. ние уровня с помощью известного устройства дает значительные погрешности B переменных режимах, когда в аппарате возникают перепады давления между различными зонами парового пространства: над уровнем жидкости и в месте присоединения плюсовой импульсной линии дифманометра к аппарату. Кроме того, на погрешности оказывают влияние колебания температуры жидкости в аппарате (В.П.Преображенский "Теплотехнические измерения и приборы". М.: Энергия. 1978, с.546 — 547).

Известно также устройство для контроля уровня конденсата в подогревателе высокого давления (ПВД) турбин тепловой

1760348

35

50

55 электростанции (Гринфельд P. Н „Малевинский Г,В., Немерский Б.В, и др. "Предотвращение ложных срабатываний защиты при повышении уровня в ПВД в нестационарных режимах", Теплоэнергетика, 1985, N 2, с. 17 — 20), Особенность этого устройства заключается в том, что плюсовая импульсная линия дифманометра присоединена к нижнему участку трубопровода, шунтирующего паровое пространство подогревателя, Нижний конец шунтирующего трубопровода присоединен к корпусу подогревателя на высо ной отметке на 200 — 300 мм выше нормального уровня конденсата греющего пара в подогревателе. Верхний участок шунтирующего трубопровода, имеющий больший приведенный коэффициент гидравлического сопротивления, присоединен к верхней части парового пространства подогревателя.

По технической сущности и достигаемому техническому эффекту известное устройство является прототипом заявляемого устройства.

При кратковременных — в течение 3 — 5 с, изменениях распределения давлений по высоте парового пространства ПВД и сохранении постоянного уровня конденсата в подогревателе данное устройство позволяет исключить погрешность в измерении уровня, вызванную снижением давления в верхней части подогревателя, Недостатком известного технического решения является то, что данное устройство не рассчитано на работу в переменных режимах, при которых одновременно происходит повышение уровня, изменение температуры конденсата греющего пара и возникает градиентдавления по высоте парового пространства подогревателя, В этом режиме при заполнении нижней части шунтирующего трубопровода водой и ее вскипании, вызванном, например, снижением давления в подогревателе или повышением температуры конденсата греющего пара, давления пара над поверхностью жидкости в шунтирующем трубопроводе и подогревателе могут существенно отличаться, что приводит к расхождению между показаниями уровня конденсата на приборе и его истинным значением, т.е. к снижению точности измерения уровня конденсата в процессе эксплуатации.

Так, например, расхождение в показаниях уровня конденсата в подогревателях низкого давления при использовании известного уровнемера составило около 0,7 м при врезке плюсовых линий на различной высоте и 0,4 м — при врезке минусовых линий на различной высоте, Кроме того, известное устройство имеет ограниченный диапазон измерения уровня жидкости, определяемый расположением минусовой импульсной линии дифманометра и нижней врезки шунтирующего трубопровода, Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерения уровня жидкости в тепломенных аппаратах или сосудах, в особенности, работающих в переменных режимах.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения уровня жидкости s теплообменном аппарате или сосуде, содержащем дифманометр, уравнительный сосуд и холодильник, шунтирующий трубопровод, соединенные посредством плюсовой и минусовой импульсных линий между собой, а также с внутренней полостью теплообменного аппарата, причем нижний конец шунтирующего трубопровода выполнен большего проходного сечения, чем верхний участок, согласно изобретению и в отличие от известного, шунтирующий трубопровод снабжен теплоизоляцией, à его нижний конец подсоединен к теплообменному аппарату ниже минимального уровня жидкости в аппарате на одной или близкой высотной отметке с местом подключения минусовой импульсной линии дифманометра.

Кроме того, целесообразно верхний конец шунтирующего трубопровода присоединить к корпусу аппарата с неосесимметричным подводом греющего пара диаметрально противоположно подводу пара.

В аппаратах с горизонтальным подводом пара верхний конец шунтирующего трубопровода целесообразно подсоединить к аппарату выше ввода греющего пара.

Изобретение поясняется чертежами. где на фиг.1 представлена схема теплообменного аппарата и устройство для измерения уровня жидкости в аппарате, согласно изобретению; на фиг.2 — сечение по А-А на фиг,1, Устройство для измерения уровня в теплообменном аппарате 1 содержит дифманометр 2 с запорной арматурой 3. установленной на плюсовой 4 и минусовой 5 импульсных линиях и между ними. На минусовой линии 5 установлен холодильник 6, а в верхйей части плюсовой линии — уравнительный сосуд 7, Внутренняя полость теплообменного аппарата 1 соединена с шунтирующим трубопроводом 8 посредством импульсных линий 4 и 5, с дифманометром 2 и соответственно уравнительным сосудом 7 и холодильником 6. Шунтирующий трубопровод 8 имеет нижний участок 9, 1760348

25

40

50 выполненный большего проходного сечения,-чем основной участок трубопровода 8 и верхний участок 10 наименьшего проходного сечения, присоединенный к паровому пространству теплообменного аппарата 1 или к коробу 11 выше патрубка 12 или окон

13 для подвода греющего пара к теплообменной, поверхности 14, Уравнительный сосуд 7 и плюсовая импульсная линия 4 дифманометра 2 установлены на высотной отметке вблизи нижней образующей патрубка 12 или (при наличии napoeoro.êoðoáà

11) вблизи нижнего среза окон 13, Шунтирующий трубопровод 8 выполнен теплоизолированным, тем самым обеспечивается поддержание примерно одинаковых температур жидкости в шунтирующем трубопроводе и аппарате 1 при стационарных и переменных режимах и поддержание близких по величине давлений над поверхностью жидкости в шунтирующем трубопроводе 8 и в аппарате 1, Этому же способствует и увеличенный запас жидкости в нижнем участке 9, имеющем больший диаметр, чем средний и верхний участки.

Теплоизоляция шунтирующего трубопровода 8 может быть осуществлена, например, путем размещения трубопровода 8 под общей теплоизоляцией 15 теплообменного аппарата 1. Такое конструктивное решение еще больше повышает надежность поддержания близких температур в аппарате 1 и шунтирующем трубопроводе 8.

Минусовая импульсная линия 5 дифманометра 2 и нижний штуцер 16 шунтирующего трубопровода 8 подсоединены к теплообменному аппарату 1 ниже минимального уровня жидкости в аппарате 1, на равной или близкой высотной отметке с минусовой импуЛьсной линией 5, Из конструктивных соображений может оказаться целесообразным минусовую линию 5 дифманометра 2 присоединить непосредственно к нижнему штуцеру 16. В теплообменных аппаратах с неосесимметричным подводом греющего пара верхний конец шунтирующего трубопровода 8 подсоединен к корпусу аппарата 1 диаметрально противоположно подводу пара. В аппаратах с горизонтальным подводом греющего пара верхний конец шунтирующего трубопровода 8 подсоединен к аппарату 1 выше ввода греющего пара, например, патрубка 12 или окон 13.

Устройство для измерения уровня жидкости работает следующим образом.

При работетеплообменного аппарата 1 уровень конденсата греющего пара определяют по перепаду полных давлений между плюсовой 17 и минусовой 18 ка:. ерами дифманометра 2, .Величина давления в плюсовой камере

17 определяется суммой даления в паровом пространстве шунтирующего трубопровода

8 и весом столба жидкости в уравнительном сосуде 7 и импульсной линии 4 между уравнительным сосудом 7 и дифманометром 2.

Величина давления в минусовой камере 18 дифманометра 2 определяется суммой давлений над поверхностью конденсата греющего пара в аппарате 1 и давлением столбов жидкости в аппарате над штуцером 16 присоединения трубопровода 8, а также в уравнительном сосуде 7 импульсной линии 5 между аппаратом 1 и дифманометром 2, Для ограничения погрешности измерения уровня, связанной с различием температуры жидкости в аппарате 1 и плюсовой импульсной линии 4, в показания дифманометра 2 должна быть внесена поправка на плотность жидкости при средней температуре в аппарате 1, характерной для стационарных и переменных режимов, Поскольку в интересующих. нас стационарных и быстропереходных режимах работы ряда теплообменных аппаратов, например, регенеративных подогревателей низкого давления, температура конденсата греющего пара меняется в ограниченных пределах, поэтому температурная погрешность измерения уровня в этом случае не превысит ориентировочно 2%.

Благодаря наличию связей шунтирующего трубопровода 8 с корпусом аппарата 1 посредством штуцера 16 и импульсной трубки 10, а также наличию теплоизоляции 15 трубопровода 8, обеспечивающей одинаковые или близкие температуры кондесата греющего пара в аппарате 1 и рубопроводе

8, давление пара над поверхностью конденсата в обоих сосудах практически одинаковы, В переменных режимах, связанных с изменениями .нагрузки, перекл очениями в схеме установки, отказами системы поддержания уровня в аппарате 1, происходят изменения уровня, давления и температуры конденсата греющего пара, а также распределения давлений по высоте парового пространства аппарата 1. При этом температура конденсата и давления пара в аппарате 1 и шунтирующем трубопроводе 8 могут отличаться. Однако непрерывно происходит процесс выравнивания давлений, благодаря перетечкам конденсата и пара через штуцер 16 и импульсную трубку 10, а также выпариванию жидкости в трубопроводе 8. Минимальному расхождению в величинах давлений над поверхностью

1760348

Составитель Г.Брагинский ФцГ.Я

Редактор Е.Никольская Техред М.Моргентал Корректор Л.Лукач

Заказ 3178 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 конденсата греющего пара в аппарате 1 и трубопроводе 8 способствует также присоединение к аппарату 1 штуцера 16 и минусовой импульсной линии 5 дифманометра 2 на одной высотной отметке.

В теплообменных аппаратах, например, подогревателях низкого давления, имеющих паровой короб 11 для подвода греющего пара, дополнительно обеспечивается расширение пределов измерений уровня при сохранении минимальной погрешности путем присоединения импульсной трубки 10 трубопровода 8 к паровому коробу 11 выше окон 13 для подвода греющего пара ктеплообменной поверхности 14 диаметрально противоположно патрубку 12 подвода греющего пара, то есть в зоне, где расход греющего пара и перепад давлений между коробом 11 и кожухом, в котором находится теплообменная поверхность, близки к нулевым значениям, Это существенно ограничивает величину возможной дополнительной ошибки измерений. Благодаря тому, что плюсовая импульсная линия

4 дифманометра 2 присоединена к трубопроводу 8 вблизи уровня нижнего среза окон

13 подвода греющего пара, увеличивается до максимально возможного предела измерения уровня жидкости в аппарате 1.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет измерять уровень жидкости в теплообменных аппаратах в широких пределах и с минимальными погрешностями, в особенности, при переменных режимах эксплуатации (температура, давление, большие колебания уровня), Тем самым

5 техническое преимущество данного устройства, по сравнению с прототипом, заключается в повышении точности измерения уровня жидкости в аппаратах, работающих в нестационарных режимах, в

10 3-5 раз.

Формула изобретения

Устройство для измерения уровня жидкости в теплообменном аппарате, состоящее из шунтирующего трубопровода, содержа15 щего последовательно соединенные участки высокого и низкого аэродинамического сопротивления, уравнительного сосуда, холодильной установки и дифманометра, плюсовая камера которого посредством

20 импульсных линий через уравнительный сосуд подключена к участку шунтируюшего трубопровода с низким аэродинамическим сопротивлением в его верхней части, о тл ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения

25 точности, шунтирующий трубопровод выполнен с теплоизолирующим покрытием, а нижнее присоединение к корпусу теплообменного аппарата участка шунтирующего трубопровода с низким аэродинамическим

30 сопротивлением выполнено на одной высоте с присоединением импульсной линии минусовой камеры дифманометра.