[发明专利]一种压头型锅筒水位测量筒

说明书

本发明涉及工业锅炉锅筒、发电厂锅炉锅筒、核电站锅炉岛锅筒、超临界锅炉汽水分离器等压力容器远传水位测量用的压头型锅筒水位计用创新的一种压头型锅筒水位测量筒，既适用于中小锅炉锅筒水位测量，更适用于高参数大容量锅炉锅筒真实水位测量。 

本发明背景： 

自从高压锅炉问世以来，一则由于单位时间内锅炉产汽量容积与锅筒内汽水分离空间容积比“过大”；二则由于锅筒内汽水分离器采用扰动极为强烈的旋风子分离器，或又串接轴流蜗轮泵叶轮分离器，使进入锅筒内的汽水混合物，以及分离出来的多倍于汽重量的水、汽对锅筒水侧产生强烈热扰动及流动冲击扰动，因此在运行条件下，锅筒水侧是二相位，一相是沸腾水，一相是沸水中夹带的“汽泡”，负荷越大、汽压越高，沸水中含“汽泡”份额越多。锅筒水位是一个广义名词，正确的应区分为简单连通管有过冷度锅筒就地高读重量水位，用H_G表示；汽加热连通容器中饱和水位用H_W表示；锅筒内沸腾水中夹带“汽泡”的真实水位，用H_z表示，三种水位存在的误差是：H_G水位有室温散热引起的水柱密度误差：δh_a，锅筒内真实水位中含“汽泡”高度在连通管中不复现误差：δh_(S)；H_w饱和水位有δh_(S)误差；H_z真实水位则不存在上述两种误差。热力学专业书藉给出的饱和水汽、密度(ρ′、ρ″)或重度(γ′、γ″)是语种不同意思相同，传统观念视高参数、大容量锅炉锅筒内是饱和水位、饱和水密度ρ′，这是误区。锅筒内是真实水位密度，由于锅炉锅筒结构参数不同，容量不同，即使汽压相同，锅筒内真实水位密度也不一定相同，即使同一台锅炉锅筒在同一汽压下各测点位置不同，其真实水位密度也有差别，本发明说明书饱和水密度用ρ_ω表示，饱和汽密度用ρ_s表示，真实水位密度用ρ_ω(s)表示，饱和汽密度则在H_G、H_W、H_z三种水位高度上是相同的，对于超高压、亚临界压力锅炉，高参数条件下，即使用H_W水位控制锅筒水位也达不到国家规定的正常生产工艺(0±50mm)要求。若按H_G水位控制锅筒水位，国产亚临界压力锅炉，以及相当一部分进口或进口引进技术的亚临界压力锅炉，额定汽压(18.4-19.6M ρa)下当H_G水位指示正常“O”水位，锅筒内真实水位已经在锅炉运行规程规定的必须紧急事故停炉的+250mm以上。人们看到的大型发电厂锅筒锅炉“正常”运行是“视在”正常运行，是粗放型“正常”生产，是以巨大的煤炭资源损失为代价，是以超标“排污”，不合理污染环境为代价换取的电能。 

本发明的目的是为压头型锅筒水位计提供不存在室温散引起的水柱密度误差；不存在锅筒内真实水位中含“汽泡”高度测量误差；不存在汽压骤降时的仪表失真误差，运用“真实水位、汽压、压头差”三者成自然规律关系的一种创新的在运行全程、准确、可靠、可信测量锅筒内真实水位的一种压头型锅筒水位测量筒。 

本发明的解决方案如下： 

方案围绕两个目标做，一是使测量筒成为汽压汽温与锅筒10内条件相同的小汽包；二是输出压头差必须是锅筒内真实水位高度两端的压头。为此，一根不保温的凝水汽排泄管4，引至保温的低位下降管11上，运行条件下，利用二者温差导致的水柱密度差使测量筒1充满从汽侧取样管2导入的饱和汽，测量筒1成为与锅筒内汽压汽温条件相同的小汽包；一根水平状水侧取样管3与位于测量筒1内的内筒5连通，一根变化水头输出管6，在位于水侧取样管3中心高度的内筒5水平外引，下接变化水头脉冲管7，变化水头脉冲管7也可以直接在水侧取样管3上垂直下引，为保证测量筒1与水侧取样管3之间相对高差不变，须将水侧取样管3与测量筒1之间用金属件焊接固定，由于锅筒内水位高度是以水侧取样管3中心高度向上计算，所以汽柱压头输出管也必须从水侧取样管3中心高度的测量筒内向上计算，为此一根测汽柱压头输出管8必位于水侧取样管3中心高度附近，必从具有小汽包特征的测量筒1内引出，说得具体一点，当水平引出时，汽柱压头输出管8内径下弦必与水侧取样管3中心高度一致，当排泄管4采用伸入测量筒1内，其管口水平高度与水侧取样管3中心高度相同时，汽柱压头输出管8中心高度应与水侧取样管3中心高度近似相同。