專利名稱：：高壓鈦泡浮子式光顯水位計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種液位計(jì)，特別涉及一種高壓鈦泡浮子式光顯水位計(jì)，是用于大型火力發(fā)電機(jī)組的高壓鍋爐汽包的一種水位測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
：目前，由于中低壓汽包通常在中小型火力發(fā)電機(jī)組中使用，此類機(jī)組煤耗高、污染大、效率低，已被國(guó)家明確為逐步淘汰對(duì)象，取而代之以大型、超大型火力發(fā)電機(jī)組為我國(guó)電力供應(yīng)的主要發(fā)展目標(biāo)。大型火力機(jī)組的鍋爐汽包壓力達(dá)到17Mpa以上，溫度達(dá)到385。C以上，在這種惡劣環(huán)境下高溫高壓的汽包水位測(cè)量一直是整個(gè)火電行業(yè)的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，幾十年來國(guó)內(nèi)外均無突破性進(jìn)展。由于高壓汽包的水位測(cè)量直接關(guān)系鍋爐本體的安全運(yùn)行，鑒于這種狀況，我國(guó)火電行業(yè)對(duì)高壓鍋爐汽包的水位測(cè)量是采用互補(bǔ)冗余式配置來應(yīng)對(duì)這個(gè)問題。即每個(gè)高壓汽包采用三種不同的測(cè)量裝置，每種測(cè)量裝置不少于兩套，目前國(guó)內(nèi)火電行業(yè)實(shí)際使用方案是每個(gè)高壓鍋爐汽包配置23套直讀式液位計(jì)，23套差壓液位計(jì)，23套電接點(diǎn)液位計(jì)，這三種液位計(jì)都有當(dāng)前技術(shù)水平難以解決的問題，見表一所示。為了改善這種局面，近年來國(guó)內(nèi)部分廠家將傳統(tǒng)磁浮液位計(jì)采用提高機(jī)械指標(biāo)的辦法嘗試將其引進(jìn)到高壓汽包的水位測(cè)量中來。但由于高壓汽包的工況不同于中低壓汽包工況，在實(shí)際應(yīng)用中高壓磁浮液位計(jì)的使用效果完全達(dá)不到運(yùn)行要求，這也是我國(guó)火電行業(yè)規(guī)程中未將高壓磁浮液位計(jì)納入可選設(shè)備的主要原因。高壓磁浮液位計(jì)在高溫高壓環(huán)境中表現(xiàn)不佳主要是高溫時(shí)水位響應(yīng)遲鈍，這對(duì)于時(shí)刻要做大量水汽交換，需要快速水位調(diào)控的高壓汽包是個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。造成高壓磁浮液位計(jì)水位響應(yīng)遲鈍的原因是設(shè)計(jì)理念與新環(huán)境不相適應(yīng)的結(jié)果。高溫時(shí)水的密度減小，水的浮力下降，高溫又使得磁鋼的磁能強(qiáng)度下降，為了彌補(bǔ)這一狀況只好加大浮子體積以得到更大容積增加浮力，浮子體積增大筒體直徑及壁厚也要增大，結(jié)果使得磁信號(hào)接收元件離磁鋼更遠(yuǎn)，原因是信號(hào)的衰減與距離成指數(shù)下降關(guān)系，這樣只得又加大磁鋼體積(為提高磁能級(jí))。而加大磁鋼體積意味著磁鋼變得更重，更重的磁鋼又導(dǎo)致還要繼續(xù)加大浮子。高溫時(shí)的浮子大部分體積是沉入水中的，上部?jī)H露一小部分，為了使磁鋼位置盡可能反映水面位置，磁鋼只能固定在浮子內(nèi)的上部，造成浮子重心在上，這樣實(shí)際工作中的浮子總是處于不穩(wěn)定狀態(tài)，要靠筒體壁限制浮子翻轉(zhuǎn)，這樣浮子上下兩端是以浮子重心為軸總是與筒體斜擠著形成摩擦。中低壓環(huán)境中由于浮子的凈浮力較大足以克服這種摩擦，因而沒有遲緩現(xiàn)象，而高壓高溫環(huán)境中，由于機(jī)械工藝的限制，浮子的凈浮力較小，當(dāng)水位快速上升時(shí)，浮子大部分時(shí)間是在克服這種機(jī)械摩擦，從而造成響應(yīng)時(shí)間遲緩。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有高壓磁浮液位計(jì)在高溫時(shí)水位動(dòng)態(tài)響應(yīng)遲飩及結(jié)構(gòu)原因造成的響應(yīng)時(shí)間遲緩的問題，而提供一種可克服上述缺點(diǎn)的高壓鈦泡浮子式光顯水位計(jì)。本發(fā)明包括有磁信號(hào)接收元件和浮子，磁信號(hào)接收元件與光電顯示器電連接，其特征是，浮子為球狀鈦泡浮子，球狀鈦泡浮子內(nèi)部自由設(shè)置有磁鋼，或球狀鈦泡浮子外壁涂布軟磁性材料涂層。所述的球狀鈦泡浮子的直徑為60mm，磁鋼或軟磁性材料涂層的重量小于lg。所述的磁信號(hào)接收元件與超高亮雙色發(fā)光面形體連接，超高亮雙色發(fā)光面形體作為就地水位指示裝置。本發(fā)明使用時(shí)，球狀鈦泡浮子放置在和高溫高壓鍋爐汽包連接的測(cè)量筒內(nèi)，磁信號(hào)接收元件位于測(cè)量筒外，用于接收球狀鈦泡浮子發(fā)出的磁信號(hào)。本發(fā)明的工作原理及有益效果如下本發(fā)明采用逆向思維方式設(shè)計(jì)，現(xiàn)代電子工業(yè)的高靈敏磁響應(yīng)元件使得這個(gè)觀念得以實(shí)現(xiàn)，從減少磁鋼重量入手或不要磁鋼采用浮子表面噴涂軟磁性材料，減重后的磁鋼或軟磁性材料涂層重量小于lg，這是普通高壓浮子磁鋼(含機(jī)械固定裝置)重量的百分之一，并且磁鋼采用不固定的自由滑動(dòng)方式，拋開磁鋼重量的包袱后，浮子設(shè)計(jì)就變得簡(jiǎn)單，只考慮自身浮力和承壓即可。鈦泡浮子采用內(nèi)部無支撐的球殼狀設(shè)計(jì)，這樣無論浮子怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，其內(nèi)部曲面各點(diǎn)對(duì)磁鋼都是一個(gè)不變的空間環(huán)境，受重力影響，自由滑動(dòng)的磁鋼總是保持在自由轉(zhuǎn)動(dòng)的浮子底部曲面上，相對(duì)磁信號(hào)接收元件而言，這是兩個(gè)非穩(wěn)態(tài)對(duì)象結(jié)合出一個(gè)穩(wěn)態(tài)對(duì)象。由于水中鈦泡浮子在任何情況下只有一點(diǎn)與筒體壁接觸，而兩個(gè)光滑曲面的金屬部件在垂直方向上產(chǎn)生的摩擦力小到可完全忽略，從而徹底解決了浮子在高溫高壓環(huán)境中的水位動(dòng)態(tài)響應(yīng)問題；鈦泡浮子是一個(gè)直徑60mm的球泡，由于浮子的體積較小，極大改善了高壓磁浮液位計(jì)在全溫區(qū)工作時(shí)的水位偏差問題。傳統(tǒng)浮子的比重設(shè)計(jì)均是按最高工作溫度(即水密最小狀態(tài))設(shè)計(jì)，這樣使得全溫區(qū)水位測(cè)量時(shí)的偏差顯得異常突出，常溫時(shí)水密度最大，約半個(gè)浮子的體積得到的浮力就能將其浮起，此時(shí)水淹到浮子腰部，高溫時(shí)水密減小(約為常溫的60%)，浮力下降，浮子幾乎全部沉入水中，水淹沒到浮子頂部，如圖1所示，由于高壓浮子體積都很大，一般設(shè)計(jì)為直徑60mm,長(zhǎng)度400600mm的棒狀，這樣從常溫冷態(tài)到高溫?zé)釕B(tài)時(shí)水位測(cè)量偏差要達(dá)到200mm以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過火電行業(yè)對(duì)汽包水位測(cè)量偏差最大不超過士30mm的規(guī)定。而球形鈦泡浮子的設(shè)計(jì)保證了在全溫區(qū)吃水線偏差小于10mm，完全能滿足這個(gè)測(cè)量要求。小體積鈦泡浮子帶來的另一個(gè)好處是大量節(jié)省貴重金屬材料鈦，高壓浮子的要求是承壓高、自重輕、不阻隔磁力穿透，現(xiàn)有材料中只有鈦合金是唯一選擇，由于目前市場(chǎng)無合適商品鈦管供應(yīng)，生產(chǎn)高壓磁浮液位計(jì)的廠家都是用鈦棒加工成薄壁鈦管再焊接使用，加工中由于大量鈦屑被浪費(fèi)，導(dǎo)致浮子的制造成本較高，目前一只成品高壓浮子制造成本約7000元人民幣，本發(fā)明之鈦泡浮子由于體積小，可大量節(jié)省價(jià)格昂貴的鈦材，制造成本約IOOO人民幣元。鈦泡浮子還延長(zhǎng)了浮子的使用壽命。傳統(tǒng)高壓浮子中磁鋼的壽命一般為2年，這是由于高溫環(huán)境導(dǎo)致磁鋼磁能退化速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超于常溫環(huán)境，當(dāng)磁鋼磁能下降到外部磁信號(hào)接收最低門限以下時(shí)就無法再使用，也不能做修復(fù)處理，只能更換新浮子使用。本發(fā)明由于采用動(dòng)態(tài)弱磁檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)只關(guān)心磁信號(hào)位置，不關(guān)心磁信號(hào)強(qiáng)弱，當(dāng)磁鋼退化到常規(guī)水平以下時(shí)仍能很好的工作，使得浮子壽命大大加長(zhǎng)，鈦泡浮子的壽命大于5年。本發(fā)明的采用超高亮雙色發(fā)光面形體做就地水位指示裝置，按火電行業(yè)習(xí)慣，形成"汽紅水綠"的效果,亮度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用需要通過液位轉(zhuǎn)換調(diào)光器作10%~90%的調(diào)整，而且光電顯示器可采用1:1和1:10比例顯示。與傳統(tǒng)磁浮液位計(jì)的就地水位指示裝置相比有兩項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，一是解決水位快速變動(dòng)時(shí)，傳統(tǒng)磁浮液位計(jì)顯示裝置的機(jī)械磁轉(zhuǎn)子有不能及時(shí)響應(yīng)造成的"花臉"現(xiàn)象，二是傳統(tǒng)磁浮液位計(jì)顯示裝置在暗環(huán)境無法看清需要加照明的問題。本發(fā)明繼承了磁浮液位計(jì)的安全性，抗水質(zhì)污染、低維護(hù)量、單一信號(hào)傳遞等優(yōu)點(diǎn)，性能上有質(zhì)的變化，在高溫高壓的水位測(cè)量領(lǐng)域給用戶提供了好的產(chǎn)品。圖1為傳統(tǒng)浮子的結(jié)構(gòu)剖視圖及吃水線示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例之鈦泡浮子結(jié)構(gòu)剖視圖及吃水線示意圖。具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖2所示，本發(fā)明之實(shí)施例包括有磁信號(hào)接收元件和浮子l，磁信號(hào)接收元件與光電顯示器電連接，其特征是，浮子1為球狀鈦泡浮子，球狀鈦泡浮子內(nèi)部自由設(shè)置有磁鋼2，或在球狀鈦泡浮子外壁涂布軟磁性材料涂層3。所述的球狀鈦泡浮子的直徑為60mm，磁鋼2或軟磁性材料涂層3的重量小于lg。所述的磁信號(hào)接收元件與超高亮雙色發(fā)光面形體連接，該超高亮雙色發(fā)光面形體作為就地水位指示裝置。上述所說的磁信號(hào)接收元件、超高亮雙色發(fā)光面形體及光電顯示器是在市場(chǎng)上可購(gòu)得的普通產(chǎn)品，其具體結(jié)構(gòu)不在贅述，也未在附圖中標(biāo)示。表一幾種液位計(jì)的差別<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、一種高壓鈦泡浮子式光顯水位計(jì)，其包括有磁信號(hào)接收元件和浮子，磁信號(hào)接收元件與光電顯示器電連接，其特征在于浮子為球狀鈦泡浮子，球狀鈦泡浮子內(nèi)部自由設(shè)置有磁鋼，或球狀鈦泡浮子外壁涂布軟磁性材料涂層。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓鈦泡浮子式光顯水位計(jì)，其特征在于所述的球狀鈦泡浮子的直徑為60mm，磁鋼或軟磁性材料涂層的重量小于lg。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓鈦泡浮子式光顯水位計(jì)，其特征在于所述的磁信號(hào)接收元件與超高亮雙色發(fā)光面形體連接，超高亮雙色發(fā)光面形體作為就地水位指示裝置。全文摘要本發(fā)明公開了一種高壓鈦泡浮子式光顯水位計(jì)，是用于大型火力發(fā)電機(jī)組的高壓鍋爐汽包的一種水位測(cè)量裝置，本發(fā)明包括有磁信號(hào)接收元件和直徑為60mm的球狀鈦泡浮子，磁信號(hào)接收元件與光電顯示器電連接，磁信號(hào)接收元件還與超高亮雙色發(fā)光面形體連接，超高亮雙色發(fā)光面形體作為就地水位指示裝置，球狀鈦泡浮子內(nèi)部自由設(shè)置有重量小于1g磁鋼，或球狀鈦泡浮子外壁涂布重量小于1g的軟磁性材料涂層；本發(fā)明使用時(shí)，球狀鈦泡浮子放置在和高溫高壓鍋爐汽包連接的測(cè)量筒內(nèi)，磁信號(hào)接收元件位于測(cè)量筒外，用于接收球狀鈦泡浮子發(fā)出的磁信號(hào)；本發(fā)明制造成本低，高溫時(shí)水位動(dòng)態(tài)響應(yīng)迅速，水位測(cè)量誤差小。文檔編號(hào)F22B37/46GK101105406SQ20071005595公開日2008年1月16日申請(qǐng)日期2007年8月13日優(yōu)先權(quán)日2007年8月13日發(fā)明者侯長(zhǎng)宇,葉天明,宋廣明,巍崔申請(qǐng)人:長(zhǎng)春鍋爐儀表程控設(shè)備股份有限公司