[发明专利]分段加热式热电偶液位传感器

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术和热工参数测量领域，涉及一种加热式热电偶液位传感器，用于容器或储液池内液体液位的测量。

背景技术

目前，压水堆核电站的压力容器和火力发电厂的高温、高压锅炉或储液池这类高可靠性要求的场合使用的液位传感器，大多采用差压式液位计、浮子液位计、磁性液位计以及透明玻璃管(板)等液位计，这些液位计中有些属于间接测量，有些可靠性不高，有些使用寿命较短。而这些高可靠性要求的场合中液位测量的可靠性直接关系到生产设备的安全和人身安全，所以迫切需要一种高可靠性的能直接测量承压容器液位的设备。另外，已有的热端加热式热电偶液位计由于探测棒外表面容易形成液膜，易受液滴飞溅影响，其后果是，①严重影响了其对周围介质变化的响应速度，造成测量结果落后于实际液位，即惯性大；②液滴的飞溅严重干扰其对液位的准确测定，造成虚假液位信号。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的上述不足而提供一种结构简单、性能可靠、惯性小和抗虚假液位信号能力强的分段加热式热电偶液位传感器，使其能直接、准确地测量出容器内的液位，因此能使用在核场等高可靠性要求的场合中。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

分段加热式热电偶液位传感器，其特征在于：包括热端堵头、冷端封装管、数段加热丝、数个差分热电偶和绝缘材料与铠装套管，每个差分热电偶的一个结点位于每段加热丝的中间位置，另一个结点距每段加热丝一定的距离，数段加热丝、数个差分热电偶和绝缘材料铠装在铠装套管内，铠装套管的测量端焊有热端堵头，另一端为冷端封装管。

所述的铠装套管轴向加热段之间设置液膜阻断罩。

所述的铠装套管加热段的表面设置沟槽。

所述的铠装套管加热端的表面设置的沟槽为三角形沟槽。

所述的铠装套管加热端外设置防溅罩。

热电偶液位传感器利用汽/气体与液体在传热性能方面的明显差异，借助于差分热电偶输出热电势E的高电平与低电平来判别其位置处于液体之中，还是处于汽/气体之中，当液体浸没传感器的加热段时，差分热电偶输出的热电势E为低电平，当液体脱离传感器加热段时即传感器加热段处于汽/气体中，差分热电偶输出的热电势E为高电平。

上述分段加热式热电偶液位传感器沿轴向位置布有数个一定长度的加热丝和连接导体，以及对应数量的差分热电偶，当液位浸没不同轴向高度上的加热丝时，对应位置上的差分热电偶就有不同的热电势E输出，若沿轴向有三段加热丝和连接导体浸没在液体中，那末就会有三个差分热电偶输出低热电势E，则最大的液位就是3倍的加热丝+连接导体长度，所以借助于差分热电偶输出的电平E，便能测定液位的高低。

由于本发明利用轴向分段加热的方式能有效地增加沿铠装套管表面轴向温度分布的不均匀性，即沿铠装套管表面，轴向温度形成N个高-低区域，增加了温差测量的灵敏度，从而提高了液位测量的可靠性。由于铠装套管的表面沟槽能有效地减薄液膜厚度和增大其散热面积，有效地缩短了测量响应时间，即惯性小；防溅罩能有效防止液滴飞溅到敏感的测量壁表面，液膜阻断罩能有效地阻断由上而下沿套管表面流下的液体，减薄了液膜厚度，从而两者能有效防止虚假液位信号的干扰，达到准确地测定液位。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例铠装套管的剖面图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1、2所示，一种高可靠性场合使用的分段热端加热式热电偶液位传感器,由热端堵头1、绝缘材料2、底部测温热电偶3、带表面三角沟槽铠装套管4、N对差分热电偶5、液膜阻断罩6 、N段导体7、N段加热丝8、多孔防溅罩9、冷端封装管10组成。

连接导体7和加热丝8有4段，差分热电偶5有4对，两个结点相距25mm，分别位于连接导体7和加热丝8的中间位置，并与连接导体7和加热丝8电绝缘；绝缘材料2为高纯度的MgO。

底部测温热电偶3、4对差分热电偶5、4段导体7、4段加热丝8、绝缘材料2与铠装套管4铠装在一起。再在一端焊接热端堵头1，另一端连接冷端封装管10。

铠装套管4外表面对应轴向加热段位置设置液膜阻断罩6，有效地阻断了由上而下沿套管表面流下的液体，能减薄套管表面的液膜厚度。

铠装套管的表面设置沟槽4，一是能有效地减薄液膜的厚度，二是能有效地增加加热端的散热面积，其结果是，它强化了传热效果，有效地提高了热端表面响应周围介质状态变化的速度，即减小了响应时间。

多孔防溅罩9上面开有许多平衡通气的小孔91，多孔防溅罩9能有效地防止液体的飞溅液滴溅到热端处而影响传热效果，两者能有效地防止虚假液位的干扰，从而达到液位的准确测量。