Система измерения уровня воды в барабане энергетического котла гидростатическим методом

Авторы патента:

G01F23/14 - путем измерения давления (измерение давления вообще G01L)

Владельцы патента RU 2338161:

Харитонов Николай Викторович (RU)

Изобретение относится к измерительной технике для дистанционного измерения уровня питательной воды в паровых барабанах энергетических котлоагрегатов. Сущность: система состоит из водоуравнительного сосуда постоянного уровня, импульсной трубки, соединенной с паровым пространством барабана, импульсной трубки, соединенной с водяным пространством барабана, подключенных к трубкам дифманометра. Дифманометр имеет плюсовую и минусовую камеры, разделенные мембраной. Мембрана с помощью тяги соединена с тензопреобразователем, выход которого связан с входом электронного преобразователя. Кроме того, в дифманометр встроен дополнительный контур измерения избыточного давления в барабане, также состоящий из мембраны, соединенной с помощью тяги с вторым тензопреобразователем, выход которого связан с вторым входом электронного преобразователя. Технический результат: обеспечивается непрерывный контроль, автоматическое регулирование и постоянная защита котлоагрегатов при различных режимах их работы. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике для дистанционного измерения уровня питательной воды в паровых барабанных энергетических котлоагрегатах и предназначено для непрерывного контроля, автоматического регулирования и технологической защиты котлоагрегатов в режиме растопки и расхолодки.

Обычно замер уровня питательной воды в барабане парового энергетического котлоагрегата высоких параметров (давление >100 кгс/см² и температура >500°С) осуществляется путем оснащения их водосмотровыми колонками прямого действия (не менее двух штук) и пятью сниженными датчиками-перепадомерами с электронными вторичными приборами.

Устанавливают в районе водосмотровых колонок сельсиновый датчик со сниженным вторичным прибором, установленным на тепловом щите управления котлоагрегата. Сельсиновым датчиком управляет весь период растопки и расхолодки машинист-обходчик, а машинист котлоагрегата, используя показания вторичного прибора, управляет регулирующим клапаном по поддержанию уровня в барабане котла.

При этом невозможна полная автоматическая растопка котла, преобладает человеческий фактор (субъективизм, невнимательность).

Известно устройство для дистанционного измерения уровня воды в барабане парового котла электрической станции (патент РФ №2084838, G01F 23/30, опуб. 20.07.1997 г.) [1]. Устройство содержит сообщенную с полостью барабана парового котла полую вертикальную трубу из немагнитного материала с размещенным внутри нее ферромагнитным поплавком, измерительную схему, которая состоит из дифференциально-трансформаторных датчиков, расположенных по всей высоте трубы, преобразователей плавноменяющегося напряжения в прямоугольное, выполненных в виде компараторов с фиксацией уровня, цифроаналогового преобразователя и показывающего прибора.

Однако это устройство недостаточно надежно из-за наличия подвижных поплавков.

В качестве прототипа к предлагаемому решению принята система измерения уровня воды в барабане энергетического котла гидростатическим методом (см. книгу В.П.Преображенский Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергия. 1978, с.537, рис.19.2.5.) [2]. Система состоит из водоуравнительного сосуда постоянного уровня с импульсной трубкой, соединенной с паровым пространством барабана, импульсной трубки, соединенной с водяным пространством барабана, подключенных к трубкам дифманометра. Обычно используются дифманометры, имеющие плюсовую и минусовую камеры, разделенные мембраной, соединенной с помощью тяги с тензопреобразователем, выход которого связан с входом электронного преобразователя.

Недостатком известной системы является невозможность полной автоматизации измерений при различных режимах работы парового котла. Задачей предложенного решения является создание всережимной системы измерения уровня воды в барабане энергетического котла.

Технический результат - возможность постоянного измерения реального уровня воды в барабане энергетического котла с автоматической коррекцией измеренного уровня по давлению в барабане, проводимой непосредственно в измерительном приборе.

Этот технический результат достигается тем, что в системе измерения уровня воды в барабане энергетического котла, состоящей из водоуравнительного сосуда постоянного уровня с импульсной трубкой, соединенной с паровым пространством барабана, импульсной трубки, соединенной с водяным пространством барабана, подключенного к трубкам дифманометра, имеющего плюсовую и минусовую камеры, разделенные мембраной, соединенной с помощью тяги с тензопреобразователем, выход которого связан с входом электронного преобразователя, в минусовую камеру дифманометра встроен дополнительный контур измерения избыточного давления в барабане, также состоящий из мембраны, соединенной с помощью тяги с вторым тензопреобразователем, выход которого связан с вторым входом электронного преобразователя.

С помощью дополнительного контура контролируют избыточное давление в барабане котла, которое ранее не контролировалось, измерялся только перепад давления.

Предлагаемая система измерения уровня воды в барабане энергетического котла приведена на чертеже. От барабана 1 энергетического котла к водоуравнительному сосуду 2 постоянного уровня отведена импульсная трубка 3, соединенная с паровым пространством барабана 1, импульсная трубка 4 соединена с водяным пространством барабана 1. Импульсные трубки 3, 4 подключены к трубкам 5 дифманометра 6. Может быть использован, например, дифманометр САПФИР-22 (Техническое описание и инструкция по эксплуатации 08906128 ТО «Преобразователь измерительный САПФИР-22, М., с.28). Дифманометр 6 имеет плюсовую камеру 7 и минусовую камеру 8, разделенные измерительной мембраной 9, которая с помощью тяги 10 через гермоввод соединена с тензопреобразователем 11, выход которого связан с входом электронного преобразоваталя 12.

В минусовую камеру 8 дифманометра введен дополнительный контур измерения избыточного давления в барабане 1, также состоящий из мембраны 13, соединенной с помощью тяги 14 через гермоввод с вторым тензопреобразователем 15, выход которого связан с вторым входом электронного преобразователя 12. Может быть использован электронный преобразователь, например, выполненный по блок-схеме, приведенной в источнике [2], с.49, рис.19. Электронный преобразователь содержит плату аналого-цифрового преобразователя (АЦП), плату микропроцессора. Плата АЦП содержит АЦ преобразователь сигнала, воспринимающий значения напряжения и его перепадов в зависимости от перепадов давления в котле (значение напряжений тока выходных сигналов от тензопреобразователя 11). Память АЦП содержит коэффициенты коррекции, информацию о сенсоре. Плата микропроцессора включает микроконтроллер (линеаризация, измерение диапазона, время усреднения, темперная коррекция, коррекция уровня по давлению), память его содержит: коэффициенты коррекции ЦАП, пределы диапазона измерений, конфигурацию датчика, время усреднения, серийный номер, производитель, НАРТ модем, стабилизатор напряжения, жидкокристаллический индикатор. На выходе схемы установлен фильтр радиопомех. В электронном преобразователе заложены возможности: самодиагностики нарушений, сбоев и неисправностей, их место возникновения и причина, архивирование измеряемых параметров, настроечные параметры дифманометра, архив проведенных метрологических поверок.

Система измерения уровня воды в барабане энергетического котла работает следующим образом.

Ее действие основано на зависимости перепада давления в водоуравнительном сосуде постоянного уровня между высотой столба H и h.

Уровень в барабане 1 определяется из уравнения:

где Δр - перепад давления, измеряемый дифманометром 6, кПа;

ρ - плотность жидкости в обогреваемой трубке водоуравнительного сосуда 2, кг/м³,

g=9,8 м/с² - ускорение свободного падения;

Н - уровень в водоуравнительном сосуде 2 постоянного уровня (м);

h - уровень воды в барабане, м.

Из (1) видно, что уровень воды в барабане 1 h полностью зависит от перепада давления Δр и плотности воды ρ. Т.к. вода в трубке водоуравнительного сосуда 2 имеет температуру, близкую к температуре насыщения, то с высокой точностью плотность воды ρ можно определить как функцию от избыточного давления в барабане 1 - р.

В контуре измерения перепада давления Δр разность давлений в плюсовой и минусовой 8 камерах вызывает прогиб мембраны 9, который с помощью тяги 10 и центрального штока передается на тензопреобразователь 11. Деформация тензопреобразователя 11 приводит к изменению его сопротивления, при этом меняется значение напряжения UΔp, которое передается в электронный преобразователь 12, выходной сигнал от тензопреобразователя 11 поступает на вход электронного преобразователя 12.

В контуре измерения избыточного давления р изменение давления в минусовой камере 8 вызывает прогиб мембраны 13, который с помощью тяги 14 передается на второй тензопреобразователь 15. Деформация тензопреобразователя 15 приводит к изменению его сопротивления, при этом меняется значение напряжения Up, которое передается в электронный преобразователь 12.

В электронном преобразователе 12 проводится расчет и коррекция выходного сигнала, который поступает в цифроаналоговый преобразователь. Токовый сигнал, прямо пропорциональный реальному уровню воды в барабане энергетического котла, выходящий из дифманометра 6, предназначен для использования с типовыми полевыми сетями и техническими средствами контроля и автоматики, использующими дискретный входной сигнал 4-20 мА.

Многократное постоянное сравнение между собой выходных значений уровня позволяет немедленно выявить неисправность.

Система измерения уровня воды в барабане энергетического котла гидростатическим методом, состоящая из водоуравнительного сосуда постоянного уровня, импульсной трубки, соединенной с паровым пространством барабана, импульсной трубки, соединенной с водяным пространством барабана, подключенных к трубкам дифманометра, имеющего плюсовую и минусовую камеры, разделенные мембраной, соединенной с помощью тяги с тензопреобразователем, выход которого связан с входом электронного преобразователя, отличающаяся тем, что в минусовую камеру дифманометра встроен дополнительный контур измерения избыточного давления в барабане, также состоящий из мембраны, соединенной с помощью тяги с вторым тензопреобразователем, выход которого связан с вторым входом электронного преобразователя.

Изобретение относится к металлургическому производству, в частности к способам измерения уровня расплавов в ковшах на установках продувки стали инертными газами, например азотом либо аргоном, при использовании для продувки погружных фурм.

Измеритель уровня жидкости // 2310817

Изобретение относится к газовой промышленности, может применяться на газовых промыслах, станциях подземного хранения газа и магистральных газопроводах, в частности для измерения уровня жидкости в газовом сепараторе.

Расходомер жидких сред в открытых водоемах // 2307327

Изобретение относится к измерительной технике по расходомерам, а именно к способам и устройствам измерения объемного расхода жидких сред в открытых водоемах - каналах, не напорных трубопроводах большого сечения и сточных лотках.

Способ контроля уровня жидкого металла // 2280844

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам контроля уровня жидкого металла в металлургических агрегатах для плавки или разливки. .

Способ измерения плотности и уровня жидкости // 2260776

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в химической и пищевой промышленности при необходимости измерения переменного уровня жидкости с неизвестной плотностью в резервуарах, работающих как в условиях разряжения, так и повышенного давления.

Устройство измерения количества пива в форфасном танке // 2253093

Изобретение относится к области регулирующих и управляющих систем общего назначения и может быть использовано для измерения количества пива в форфасных танках. .

Уровнемер // 2242726

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня воды в скважине. .

Устройство для измерения уровня жидкости // 2234687

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения уровня жидкости в замкнутых объемах. .

Датчик уровня воды // 2190836

Изобретение относится к автоматизированным насосным установкам для подачи воды в аккумулирующие резервуары. .

Измеритель уровня жидкости // 2181191

Изобретение относится к измерителям уровня жидкости, основанным на измерении давления, и может быть использовано в различных областях промышленности и транспорта, в частности, для измерения уровня сжиженного газа в криогенных баках.

Система для определения оставшегося количества жидкого водорода в баке // 2381414

Изобретение относится к системе для определения оставшегося количества жидкого водорода, хранимого в устройстве хранения водорода

Способ автоматического измерения толщины слоя шлака в ковше при внепечной обработке стали // 2392334

Изобретение относится к металлургии, а именно к контролю состояния расплава в ковше при внепечной обработке стали

Способ улавливания паров нефтепродуктов и установка для его осуществления // 2408852

Изобретение относится к хранению нефтепродуктов и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, а также в других отраслях, связанных с хранением легкоиспаряющихся продуктов

Способ измерения плотности и уровня жидкости // 2441204

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в нефтехимической и радиохимической промышленности при необходимости измерения переменного уровня жидкости с неизвестной плотностью

Способ определения уровня или плотности жидкости и устройство для его осуществления // 2446383

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в сложных технологических условиях, в частности, для контроля уровня и плотности технологических растворов радиохимической переработки облученного ядерного топлива

Устройство для измерения уровня воды водотоков горно-предгорной зоны // 2490605

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а именно к устройствам для измерения уровней и расходов воды в каналах и реках, и может быть использовано в водном хозяйстве

Способ определения уровня жидкости в скважине // 2559979

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для определения динамического или статического уровня жидкости в нефтедобывающей или водозаборной скважинах. Техническим результатом является повышение точности определения динамического или статического уровня жидкости в нефтедобывающей или водозаборной скважинах. Предложено разместить в скважине от устья до глубинного насоса или до продуктивного пласта бронированный многожильный кабель с датчиками давления, равномерно расположенными друг от друга по вертикальной составляющей скважины. Информация по давлению с этих датчиков постоянно подается на контроллер станции управления скважиной и интерпретируется в следующем порядке: определяется по первым двум датчикам коэффициент корреляции прямолинейной зависимости давления от вертикальной глубины скважины. В эту базу добавляется информация по третьему и далее датчику до тех пор, пока не понизится коэффициент корреляции. На конечной стадии расчетов контроллер находит уравнения зависимости давления от вертикальной глубины скважины для двух разных фаз: газовой и жидкостной. Уровень жидкости в скважине определяется как точка пересечения этих двух полученных прямых зависимостей. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Способ автоматического контроля уровня и плотности топлива в топливном баке // 2570224

Изобретение относится к автоматизированным системам контроля расхода транспортными средствами. Техническим результатом изобретения являются возможность измерения плотности и уровня топлива в топливных баках транспортного средства, автоматическая компенсация дополнительной погрешности измерения при изменении угла наклона топливного бака относительно поверхности земли, автоматизация процесса измерения. Технический результат достигается тем, что в способе автоматического контроля уровня и плотности топлива в топливном баке два датчика давления размещают в топливном баке на фиксированном расстоянии друг над другом, фиксируют значение смещения нуля нижнего и верхнего датчиков давления, когда уровень топлива находится ниже их уровней, фиксируют значения давлений нижнего и верхнего датчиков давления, когда уровень топлива находится выше уровня верхнего датчика давления, датчики давления размещают симметрично относительно вертикальной оси симметрии топливного бака на фиксированном расстоянии друг от друга по горизонтали и по вертикали, на поверхности бака размещают датчик угла наклона, фиксируют значение угла наклона топливного бака относительно поверхности земли по месту установки датчиков давления, плотность и уровень топлива рассчитывают с учетом угла наклона бака по формулам, описанным в изобретении. 2 ил.

Способ определения динамического уровня жидкости в затрубном пространстве обводненной газовой скважины // 2571321

Изобретение относится к газодобывающей промышленности и может быть использовано для определения динамического уровня жидкости в затрубном пространстве, между эксплуатационной колонной и насосно-компрессорными трубами, обводненных газовых скважин в процессе откачки пластовой жидкости погружными электроцентробежными насосами. Техническим результатом изобретения является создание способа определения динамического уровня жидкости в затрубном пространстве обводненной газовой скважины на основе разработанной информационно-измерительной системы путем измерения параметров продукции на забое и устье скважины. Для этого вычислительное устройство информационно-измерительной системы обводненной газовой скважины принимает сигналы от датчиков давлений и температур на выходе из затрубного пространства устья скважины и на глубине забоя скважины при входе в центробежный насос, расхода газа, плотностей газа и жидкости. При этом динамический уровень жидкости определяется по итерационному алгоритму последовательных приближений величины забойного давления от устья скважины до его равенства измеренному значению забойного давления Pзаб по гидродинамическим формулам. 1 ил.

Струйный датчик уровня // 2593933

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к струйным датчикам уровня, управляющим порядком выработки топлива из баков летательных аппаратов. Струйный датчик уровня содержит корпус и головку, при этом в корпусе расположены штуцер для подвода топлива и штуцер для отвода топлива, а в головке расположены форсунка и приемник, причем штуцер для подвода топлива соединен с форсункой посредством первой трубки, а штуцер для отвода топлива соединен с приемником посредством второй трубки, дополнительно в корпусе расположен штуцер для подвода перебивающего потока топлива, а в головке расположена дополнительная форсунка, при этом штуцер для подвода перебивающего потока топлива соединен с дополнительной форсункой посредством третьей трубки. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет исключения дополнительных переключателей при совместном применении с топливной системой летательного аппарата. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.