[发明专利]高压钛泡浮子式光显水位计

说明书

技术领域

本发明涉及一种液位计，特别涉及一种高压钛泡浮子式光显水位计，是用于大型火力发电机组的高压锅炉汽包的一种水位测量装置。

背景技术

目前，由于中低压汽包通常在中小型火力发电机组中使用，此类机组煤耗高、污染大、效率低，已被国家明确为逐步淘汰对象，取而代之以大型、超大型火力发电机组为我国电力供应的主要发展目标。大型火力机组的锅炉汽包压力达到17Mpa以上，温度达到385℃以上，在这种恶劣环境下高温高压的汽包水位测量一直是整个火电行业的一个技术难点，几十年来国内外均无突破性进展。由于高压汽包的水位测量直接关系锅炉本体的安全运行，鉴于这种状况，我国火电行业对高压锅炉汽包的水位测量是采用互补冗余式配置来应对这个问题。即每个高压汽包采用三种不同的测量装置，每种测量装置不少于两套，目前国内火电行业实际使用方案是每个高压锅炉汽包配置2～3套直读式液位计，2～3套差压液位计，2～3套电接点液位计，这三种液位计都有当前技术水平难以解决的问题，见表一所示。为了改善这种局面，近年来国内部分厂家将传统磁浮液位计采用提高机械指标的办法尝试将其引进到高压汽包的水位测量中来。但由于高压汽包的工况不同于中低压汽包工况，在实际应用中高压磁浮液位计的使用效果完全达不到运行要求，这也是我国火电行业规程中未将高压磁浮液位计纳入可选设备的主要原因。

高压磁浮液位计在高温高压环境中表现不佳主要是高温时水位响应迟钝，这对于时刻要做大量水汽交换，需要快速水位调控的高压汽包是个关键指标。造成高压磁浮液位计水位响应迟钝的原因是设计理念与新环境不相适应的结果。高温时水的密度减小，水的浮力下降，高温又使得磁钢的磁能强度下降，为了弥补这一状况只好加大浮子体积以得到更大容积增加浮力，浮子体积增大筒体直径及壁厚也要增大，结果使得磁信号接收元件离磁钢更远，原因是信号的衰减与距离成指数下降关系，这样只得又加大磁钢体积(为提高磁能级)。而加大磁钢体积意味着磁钢变得更重，更重的磁钢又导致还要继续加大浮子。高温时的浮子大部分体积是沉入水中的，上部仅露一小部分，为了使磁钢位置尽可能反映水面位置，磁钢只能固定在浮子内的上部，造成浮子重心在上，这样实际工作中的浮子总是处于不稳定状态，要靠筒体壁限制浮子翻转，这样浮子上下两端是以浮子重心为轴总是与筒体斜挤着形成摩擦。中低压环境中由于浮子的净浮力较大足以克服这种摩擦，因而没有迟缓现象，而高压高温环境中，由于机械工艺的限制，浮子的净浮力较小，当水位快速上升时，浮子大部分时间是在克服这种机械摩擦，从而造成响应时间迟缓。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有高压磁浮液位计在高温时水位动态响应迟饨及结构原因造成的响应时间迟缓的问题，而提供一种可克服上述缺点的高压钛泡浮子式光显水位计。

本发明包括有磁信号接收元件和浮子，磁信号接收元件与光电显示器电连接，其特征是，浮子为球状钛泡浮子，球状钛泡浮子内部自由设置有磁钢，或球状钛泡浮子外壁涂布软磁性材料涂层。

所述的球状钛泡浮子的直径为60mm，磁钢或软磁性材料涂层的重量小于1g。

所述的磁信号接收元件与超高亮双色发光面形体连接，超高亮双色发光面形体作为就地水位指示装置。

本发明使用时，球状钛泡浮子放置在和高温高压锅炉汽包连接的测量筒内，磁信号接收元件位于测量筒外，用于接收球状钛泡浮子发出的磁信号。

本发明的工作原理及有益效果如下：

本发明采用逆向思维方式设计，现代电子工业的高灵敏磁响应元件使得这个观念得以实现，从减少磁钢重量入手或不要磁钢采用浮子表面喷涂软磁性材料，减重后的磁钢或软磁性材料涂层重量小于1g，这是普通高压浮子磁钢(含机械固定装置)重量的百分之一，并且磁钢采用不固定的自由滑动方式，抛开磁钢重量的包袱后，浮子设计就变得简单，只考虑自身浮力和承压即可。钛泡浮子采用内部无支撑的球壳状设计，这样无论浮子怎样转动，其内部曲面各点对磁钢都是一个不变的空间环境，受重力影响，自由滑动的磁钢总是保持在自由转动的浮子底部曲面上，相对磁信号接收元件而言，这是两个非稳态对象结合出一个稳态对象。由于水中钛泡浮子在任何情况下只有一点与筒体壁接触，而两个光滑曲面的金属部件在垂直方向上产生的摩擦力小到可完全忽略，从而彻底解决了浮子在高温高压环境中的水位动态响应问题；