專利名稱：鍋爐防缺水預警聯(lián)鎖裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型是物理領域中容積，流量或液位測量范圍內(nèi)的鍋爐液位自動控制及防缺水預警裝置。
因鍋爐缺水造成事故是鍋爐事故中最為普遍，危險也較大的一種事故，對此，目前有多種鍋爐液位控制技術(shù)對其加于克服，如浮球－電感式，浮球－開關式、電極式、電容式等等，它們收到了一定的效果；但是，這些技術(shù)都缺乏對傳感器本身所產(chǎn)生的故障進行失效判斷的能力，控制器本身也沒有自校驗功能，此外，現(xiàn)有技術(shù)對運行中鍋爐的極低水位和出現(xiàn)缺水預兆這兩種狀態(tài)也常常不能準確分辯，或發(fā)現(xiàn)鍋爐有缺水運行預兆時報警范圍比較狹窄，不利于事故的及時，正確處理。
本實用新型的目的在于克服以上鍋爐液位控制技術(shù)的不足之處，提供一種能顯示和自動控制鍋爐水位，能判斷傳感器、控制器本身故障，能準確分辯運行鍋爐的缺水預兆，并能遠距離監(jiān)視，將該信息儲存起來的鍋爐防水預警聯(lián)鎖裝置。
本實用新型由傳感器，控制器、監(jiān)視器叁部分組成。
傳感器由四根設定不同高度的不銹鋼極棒組成，垂直安裝在一個用φ89無縫鋼管制成的密封筒體內(nèi)，極捧與筒體端蓋之間用聚四氟乙烯長套圈絕緣，端蓋的內(nèi)表面噴涂聚四氟乙烯涂層。筒體上加有工頻低壓脈沖信號，利用爐水的導電性，液位變化時與極棒的接觸，在極捧上產(chǎn)生液位信號。傳感器通過纜線和控制器連結(jié)。
控制器由液位狀態(tài)變換電路，自校驗電路、編譯碼電路、控泵電路、傳感器故障判別電路、液位狀態(tài)模擬顯示及報警電路、缺水預兆判別電路和發(fā)訊報警及聯(lián)鎖保護電路八個部分組成。由傳感器送來的極棒電位信號經(jīng)檢波識別、濾波、和積分延時后轉(zhuǎn)換成相應的四種液位(高水位、正常水位上限、正常水位下限、低水位)通斷信號，分二路送出，一路送控泵電路，控制進水泵的啟閉；另一路送編譯碼電路，在轉(zhuǎn)換成五種有效液位代碼和十一種電極失效代碼后分三路送出，其中一路送傳感器故障判別電路，經(jīng)識別后驅(qū)動極捧故障LED顯示器；一路經(jīng)二極管陣譯碼后送液位狀態(tài)模擬顯示及報警電路，驅(qū)動一組高亮度平面LED，在控制器面板上形成五種不同顏色和高度的色塊顯示，模擬顯示出極低水位、低水位、正常水位、高水位和滿水位五種鍋爐液位狀態(tài)；第三路送缺水預兆判別電路，經(jīng)判別后，如是缺水預兆，即送發(fā)訊報警及聯(lián)鎖保護電路，在切斷鍋爐動力的同時，向監(jiān)視器發(fā)訊報警。控制器與監(jiān)視器之間可采用有線或無線兩種方式進行信號傳輸。
監(jiān)視器由報警信號預處理電路，鎖存器控制電路，二次報警電路、編譯碼與鎖存電路、缺水預兆顯示器，時間合成電路和時間顯示電路組成?？刂破靼l(fā)來的報警信號經(jīng)隔離、緩沖后，送鎖存器控制電路，鎖存器控制電路的輸出分三路，一路輸出使鎖存電路的鎖存控制端打開，使來自時間合成器的報警時間和來自編譯碼電路的報警鍋爐爐號代碼鎖存起來并送顯示器顯示；一路送二次報警電路報警；第三路將缺水預兆顯示器打開。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點和特點1.傳感器、控制器和監(jiān)視器三位一體，聯(lián)成系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)鍋爐有缺水運行預兆時，除了能切斷鍋爐動力以外，還能向遠距離的監(jiān)視器報警，使監(jiān)視器立即顯示有缺水運行預兆的鍋爐號和發(fā)生時刻，便于及時準確地處理事故，同時，缺水預兆信息能記憶保存，便于事后對事故原因進行分析。
2.控制器輸入部分的液位狀態(tài)變換電路能對液位通斷信號進行正反向延時處理，濾去液位波動造成干擾，保證進水泵控制正確。
3.采用數(shù)字編碼技術(shù)，將液位狀態(tài)轉(zhuǎn)換為五種有效代碼和十一種電極失效代碼，對電極的故障能顯示報警，從而確?？刂破餍盘柌蓸诱_。
4.液位顯示采用模擬色塊，能準確區(qū)分五種不同狀態(tài)液位，以及液位與電極的相對位置，顯示清晰，直觀性強，方便操作。
5.運用時間讀秒顯示方式，能準確分辨極低水位與缺水預兆，判出缺水預兆后除了能對鍋爐動力進行聯(lián)鎖保護外，還能向監(jiān)視器發(fā)訊，對確保鍋爐安全運行有重要的使用價值。
6.采用了獨特的自測試技術(shù)，隨時可對控制器進行在線自校驗，大大提高了控制器工作的可靠性。
7.采用MOS集成電路，運用數(shù)字技術(shù)，電路工作于開關狀態(tài)，無信號放大誤差，可靠性好，抗擾性強。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，在使用性能，使用周期，方便操作與管理，避免事故的發(fā)生，降低制造成本諸方面均有長足的進步。
本實用新型附圖附


圖1為電極式液位傳感器結(jié)構(gòu)圖，圖中1為傳感器，2為電極Ⅰ，3為電極Ⅱ，4為電極Ⅲ，5為電極Ⅳ，6為筒體，7為聚四氟乙烯涂涂層，8為聚四氟乙烯絕緣長套圈，9為端蓋，10為絕緣墊圈，11為聚四氟乙烯絕緣套圈；附圖2為控制器和監(jiān)視器外形圖，圖中12為傳感器與控制器的連接線，13為控制器，14為液位狀態(tài)顯示屏，15為報警LED顯示器，16為退出運行LED顯示器，17為極低水位時間讀秒顯示器，18為退出運行的磁性鑰匙插入孔，19為控制器與監(jiān)視器的連接線，20為監(jiān)視器，21為鍋爐缺水預兆信息顯示屏，22為日期顯示器，23為時間顯示器；附圖3為控制器和監(jiān)視器電路框圖，圖中，24為液位狀態(tài)變換電路，25為自校驗電路，26為編譯碼電路，27為控泵電路，28為傳感器故障判別電路，29為液位狀態(tài)模擬顯示及報警電路，30為缺水預兆判別電路，31為發(fā)訊報警及聯(lián)鎖保護電路，32為控制器電源電路，33為報警信號預處理電路，34為鎖存器控制電路，35為二次報警電路，36為編譯碼及鎖存電路，37為缺水預兆顯示器，38為時間合成電路，39為時間顯示電路，40為監(jiān)視器電源電路；附圖4為控制器部分電路圖；附圖5為監(jiān)視器部分電路圖；附圖6為自校驗電路圖；附圖7為監(jiān)視器電源電路。
以下結(jié)合附圖，說明本實用新型實施例傳感器1由四根φ10mm的不銹鋼元(1Cr18Ni9Ti)組成四根電極Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ2、3、4、5，電極Ⅰ2表示高水位，電極Ⅱ3表示正常水位上限，電極Ⅲ4表示正常水位下限，電極Ⅳ5表示低水位，四根電極垂直安裝在一個φ89無縫鋼管筒體6內(nèi)，端蓋9與電極之間使用聚四氟乙烯絕緣長套圈8，端蓋內(nèi)表面噴涂聚四氟乙烯涂層7。傳感器1通過連接纜線12與控制器13連接。
控制器13的外形尺寸為寬160mm，高80mm，長250mm，其面板上液位狀態(tài)顯示屏14用7只高亮度大發(fā)光面的平面LED構(gòu)成，刻有四根模擬電極，可模擬顯示水位的五種狀態(tài)鍋爐水位高于電極Ⅰ2，色塊顯紅色，表示滿水位(蜂嗚器連續(xù)報警)；水位低于電極Ⅰ2，色塊顯橙黃色，表示高水位；水位低于電極Ⅱ3，色塊顯綠色，表示正常水位上限；水位低于電極Ⅲ4，色塊顯橙色，表示正常水位下限(蜂嗚器斷續(xù)報警)；水位低于電極Ⅳ5，色塊閃爍發(fā)紅光，表示低水位，此時，時間讀秒顯示器17進入讀秒，其時間整定范圍為10到190秒，一旦超過整定值，控制器13立即切斷鍋爐電源，對鍋爐實施保護性緊急停爐，同時向外報警?？刂破?3附有特制的有機玻璃磁性匙鑰，將其插入矩形孔18后，就能恢復鍋爐電氣裝置的控制電源。控制器13與監(jiān)視器20之間的信號傳輸可采用有線或無線兩種方式進行。
監(jiān)視器20可采用標準機殼，其面板上缺水預兆信息顯示屏21用數(shù)碼管及特制的中文PV薄膜構(gòu)成，日期顯示器22和時間顯示器23均用四位數(shù)字屏組成。
本實用新型的電路實施過程為(對照附圖4)在控制器13中由二極管D1～D8，電阻R1～R8，電容C1～C8和集成電路IC1(MC1413)、IC2(CD4049)組成液位狀態(tài)變換器24，由傳感器DJ1～DJ4送入的電極通斷信號經(jīng)檢波、濾波、倒相、積分延時后，再經(jīng)倒相后輸出四路標準電平的液位信號。其中，R5～8，C5～8；D5～8構(gòu)成的積分延時器。控泵電路27由2／6片IC2(CD4049)，1／6片IC12(CD4069)，1／4片IC13(CD4081)，3／7片IC4(MC1413)，電阻R9～10、R12～13、單相可控硅SC1(MCR100－8)，三極管BG1(9013)、LED(L1～2)以及繼電器1J(HG4123)組成，該電路的作用是通過繼電器1J控制進水泵。當液位處于低水位時(DJ3脫離液面)，BG1基極和SC1控制極出現(xiàn)高電平，BG1和SC1導通，導致IC15第1腳出現(xiàn)高電平。IC15第2腳接TP端，TP端為自校驗電路25控制端，控制器處于自校驗狀態(tài)時為低電平，運行狀態(tài)時為高電平。此時IC4第7腳為高電平，第10腳為低電平，1J吸合，控制水泵進水，當液位處于高電平時(DJ2接觸液面)，BG1截止，IC4第7腳為低電平，1J失電釋放，水泵停轉(zhuǎn)。如此周而復始，控制液位始終在DJ3與DJ2范圍內(nèi)。編譯碼電路26由單16通道模擬開關IC3(CD4067)和二極管陣D9～D26組成。傳感器故障判別顯示電路28由一片IC16(CD4078)、2／3片IC13(CD4075)、電阻R11及L3組成，其作用是識別并顯示電極故障。以液位處于高水位為例，當液位處于高水位時，DJ2、DJ3、DJ4均與爐水接觸，IC3的輸入端對應二進制代碼“0111”，假設此時DJ2失效，那末上述信號代碼變成“0101”，經(jīng)IC3轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)“5”，IC3第4腳輸出變?yōu)楦唠娖剑?jīng)或門IC16和IC13后仍為高電平，該高電平驅(qū)動L3工作，顯示電極故障。液位狀態(tài)模擬顯示及報警電路由4／7片達林頓陣列，IC4(MC1413)，1／4片IC14(CD4081)、達林頓陣列IC5(MC1413)、R14～26，蜂嗚器YD(PT27)以及P1～P7共7只高亮度大發(fā)光面雙色平面LED(BMG245A－OG)組成。IC3的輸出信號經(jīng)D9～D26二極管陣譯碼后送入相應的MC1413端口，直接驅(qū)動P1～P7中的一組或多組，達到模擬顯示液位的效果。以高水位為例，IC3的輸入對應二進制代碼“0111”，經(jīng)IC3轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)“7”，IC3第2腳輸出為高電平，從而導致D13、D16、D20、D22、D23、D25導通，經(jīng)IC4、IC5驅(qū)動后，P1～P6六組紅、綠雙色平面LED都點亮，在控制器的液位狀態(tài)顯示屏14顯示出一大塊橙色光帶，在刻在顯示屏14上的四根模擬電極的映襯下，模擬顯示出鍋爐高水位狀態(tài)。缺水預兆判別電路30由秒信號發(fā)生器、2／6片IC12(CD4069)、R27～28，電位器W，電容C9，計數(shù)器IC6～7(CD4518)，譯碼器IC8～IC10(CD4513)，數(shù)碼管X1～X3(5EF1051KP)，讀秒控制門1／4IC14(CD4081)，復位電路2／6IC12(CD4069)、1／4IC14(CD4081)、1／3IC13(CD4075)、霍爾元件IC11(UN3020)以及R29、R30、R31、R37、C10、L5及BG3、讀秒預置電路二極管D27～30，撥盤開關K1、R32～33，1／4IC14(CD4081)共七部分組成，其輸出直接接入電路31，當判出有缺水預兆時，SC2控制端出現(xiàn)高電平，SC2導通，繼電器2J(HG4123)吸合，由繼繼電器2J切斷鍋爐動力同時向監(jiān)視器發(fā)訊報警。
(對照附圖5)假設1號鍋爐控制器發(fā)生缺水預兆報警，報警輸入信號經(jīng)IC1(MC1413)倒相隔離再經(jīng)IC2(CD4049)倒相緩沖，在IC2的第2腳出現(xiàn)高電平，經(jīng)IC4(C304)譯成BCD碼為“0001”，送IC5(CD4042｀四D鎖存器輸入端，與其同時，門電路IC3(CD4072)的輸出端13腳也出現(xiàn)高電平，經(jīng)過R2后觸發(fā)單相可控硅SC1、SC2(MCR100－8)導通，在R6形成壓降使IC5～IC16(CD4042)12塊四D鎖存器的第5腳控制端出現(xiàn)控制數(shù)據(jù)鎖存的高電平，其中IC5把報警鍋爐爐號的二進制代碼鎖住后再送IC17(CD4511)轉(zhuǎn)譯成七段數(shù)碼信號，點亮數(shù)碼管X1(5EF1031KP)顯示爐號。IC6～16把由時間合成器IC21、IC22(LM8363)雙鬧數(shù)字鐘集成電路送出的報警時間的代碼鎖住，同時送顯示器X2、X3還原顯示出報警時間。IC21、IC22的另一分路分別送顯示器X4、X5(5EF4061K)顯示當前時間，IC20(5369)和晶振H。T、電容C5、C6、電阻R2，構(gòu)成標準時標。與此同時BG1(9013)導通警報發(fā)生器IC18(KD9561)工作，其輸出信號經(jīng)IC19(LM386)放大后推動揚聲器YD發(fā)警報。由于SC1的陽極接保護電源Ue，所以，即使斷電，IC5～16鎖存器的鎖存控制高電平仍突有效，保證報警顯示內(nèi)容不會丟失，如要清除內(nèi)存，只需轉(zhuǎn)動一下鑰匙開關Kc即可。
(對照附圖6)，自校驗電路25的秒脈沖CP端自校驗點T1、T2、T3、T4以及A1、A2、B1、B2、和TP點分別與附圖4中所對應各點相連接。此外，圖6中的E接至電極式傳感器的筒體。按一下AN，由IC19(CD4013)構(gòu)成的防抖動開關電路的第1腳出高電平，一路通過R38使BG4(9013)導通，令繼電器3J，4J(HG4123)吸合，將控制器發(fā)往傳感器的工頻低壓脈沖切斷，同時通過A1、A2和B1、B2的短接，將圖4中的C5、C6的放電電阻R5、R6短路。IC19的1腳另一路輸出，將IC15(CD4081)的脈沖控制門打開，令秒脈沖通過，送到脈沖分配器IC17(CD4017)的脈沖輸入端，通過門電路IC18(CD4071)對IC17輸出電平的組合，在自校驗點T4、T3、T2和T1漸進出現(xiàn)高電平，為控制器提供模擬液位變化的自檢驗信號源，籍以判斷控制器工作正常與否。
(對照附圖4、7)控制器電源電路32和監(jiān)視器電源電路40中的IC20IC23均為三端集成穩(wěn)壓器(7812)，QZ1、2為整流橋堆(1A，100V)，Ee為層疊電池(6F22－9V)。
權(quán)利要求1.一種鍋爐防缺水預警聯(lián)鎖裝置，含有傳感器1，控制器13，傳感器1由四根設定不同高度的不銹鋼極捧Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ2、3、4、5構(gòu)成，垂直安裝在一個用φ89無縫鋼管制成的密封筒體6內(nèi)，極捧與端蓋9之間用聚四氟乙烯長套圈絕緣，端蓋9內(nèi)表面噴涂聚四氟乙烯涂層，其特征是(1)由傳感器1、控制器13、監(jiān)視器20三部分組成；(2)控制器13由液位狀態(tài)變換電路24、自校驗電路25、編譯碼電路26、控泵電路27、傳感器故障判別電路28、液位狀態(tài)模擬顯示及報警電路29、缺水預兆判別電路30、和發(fā)訊報警及聯(lián)鎖保護電路31組成；(3)監(jiān)視器20由報警信號預處理電路33、鎖存器控制電路34、二次報警電路35、編譯碼與鎖存電路36、缺水預兆顯示器37、時間合成電路38、時間顯示電路39組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是控制器13的液位狀態(tài)變換電路24由積分延時器組成，對液位通斷信號進行正、反向延時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是控制器13的自校驗電路25由秒脈沖源，脈沖控制門，脈沖分配器組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是控制器的編譯碼電路26由單16通道模擬開關組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、4所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是控制器13中的傳感器故障判別電路28由單16通道模擬開關、LED和或門組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是控制器13的液位狀態(tài)模擬顯示電路29由高亮度大發(fā)光面雙色平面發(fā)光二極管和達林頓陣列組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是控制器13的缺水預兆判別電路30由秒信號發(fā)生器、計數(shù)器、譯碼器、數(shù)碼管、讀秒控制門、復位電路，讀秒預置電路組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是監(jiān)視器20中的鎖存電路36由四D鎖存器組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是監(jiān)視器20中的時間合成電路38由二片LM8363雙鬧數(shù)字鐘集成電路組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是監(jiān)視器20中的鎖存器控制電路34由單相可控硅和鑰匙開關組成。
專利摘要一種鍋爐防缺水預警聯(lián)鎖裝置，由傳感器1、控制器13和監(jiān)視器20三部分組成，運用了數(shù)字編碼技術(shù)，能自動判斷傳感器和控制器自身故障，對鍋爐液位進行自動控制和模擬色塊顯示，具有判別鍋爐缺水預兆的功能，一旦測出缺水預兆，控制器13除了能立即實施保護性緊急停爐以外，還具有向監(jiān)視器20作遠路離報警的功能，監(jiān)視器20能自動顯示缺水鍋爐的爐號和發(fā)生缺水預兆的時間，作二次報警，并具有記憶功能。本實用新型性能優(yōu)良，便于操作和管理，是目前確保鍋爐安全運行的最佳控制方案之一。
文檔編號F22B37/46GK2101178SQ9121591
公開日1992年4月8日 申請日期1991年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月19日
發(fā)明者方晉楊, 朱有成, 朱月珍, 卡玉珍 申請人:方晉揚