本发明涉及一种清堵装置，具体涉及一种煤气水封快速补水及排水筒在线清堵装置，属于电仪机械设备技术领域。
背景技术
煤气水封的原理是利用水的静压力阻止煤气流动的装置，一定深度的水产生的压强可以将低于该压强的煤气封住。梅钢热电厂高炉煤气水封的作用是1:锅炉正常运行使用高炉煤气时，u型管水封作为高炉煤气疏水器，排出煤气管道中水等冷凝物，而不使管道中的煤气外逸。2:在锅炉检修、煤气检修、停炉时，必须用u型管水封隔绝高炉煤气。
梅钢热电厂高炉煤气u型水封目前应用实绩为：当锅炉正常运行使用高炉煤气时，u型管水封作为高炉煤气疏水器时的使用时会发生高煤水封桶即排水筒堵塞的情况，会造成u型管内水位上升，导致煤气管道不通，甚至停炉。
当高炉煤气系统检修时，u型水封入系投用，目前运行人员也只是通过定期巡检溢水口是否有水溢出来判断水封工作是否正常，当u型水封水位降低时，会漏出煤气至检修部位。
水封正常投用时，煤气压力正常10kpa,即1000mmh2o，为避免煤气压力骤增引起的煤气突破水封事故，一般高压煤气区域煤气水封的有效高度应按煤气计算压力的2倍来设置。目前我厂煤气水封高度为3米。当煤气压力突然超限，破坏水封时，没有预警及快速补水装置，严重影响检修工作及人身的安全。
例如申请号为：201310070692.2，名称为《一种煤气水封冒顶预警系统及其方法》的专利中公开了一种煤气压力冒顶的预警方法，通过水位变送器以及煤气压力变送器采集信号送至plc进行判断并发出报警信号提醒运行人员注意。此技术虽然实现了煤气压力冒顶的预警功能，但不够完善，没有消除煤气压力高对水封冲击的危害问题，也没有及时补水功能。
例如申请号为：201320633988.6，名称为《一种转炉煤气水封自动清污装置》的专利主要是通过汽缸等气动组件带动铲泥板简单地对水封筒体进行在线清堵，手动控制，组件比较单一，自动化程度也不高。因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。
技术实现要素：
本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种煤气水封快速补水及排水筒在线清堵装置，该技术方案结构紧凑，拆装方便、安全可靠，既能预警煤气压力超限，同时又能自动消除压力冲击对水封的影响，保证水封的高度受控，并针对煤气水封排水桶易堵的问题发明一种在线自动检测，自动清堵，并清堵效果理想的装置。两种装置或方法组合应用，极大程度提高煤气水封的安全稳定运行。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种煤气水封快速补水及排水筒在线清堵装置，其特征在于，所述在线清堵装置包括高煤u型水封，磁翻版水位计，远传液位变送器，补水进水口，补水联通管，溢流管，溢流阀，溢水观察口，气动清扫装置，水封排水筒，电控排污阀，水封下降联通阀，水封压力测点以及煤气压力测点，所述高煤u型水封管安装在高煤管道流向管之间，在u型管一侧加装磁翻版水位计，在磁翻版水位计底部加装远传液位计，在高煤u型水封另外一侧加装煤气压力测点，水封压力测点；补水进水口安装在水封排水筒上面，与排水筒顶部相通连接，补水联通管与补水管和溢流管相通连接，其管口高度即水封的液位高度。补水管给水封补水，保持水封的水位稳定，溢流管下方安装溢流阀，溢流阀下方安装溢流观察口，u型水封底部加装水封下降联通阀，水封下降联通阀与排水筒相通连接，排水筒底部加装电控排污阀，气动清扫装置10在排水筒一侧安装。本技术装置增加了煤气压力测点p1,水封压力测点p2，在工业水阀门后增设一台高压出水泵，泵出口安装脉冲电控阀，脉冲电控阀出口直接与水封u型管上端进水口连接，利用煤气压力p1和水封压力p2的在线检测，判断，一旦外部煤气压力突变，严重影响水封安全时,dcs通过逻辑判断，立即输出命令控制高压出水泵紧急启动，脉冲电控阀打开，快速向u型水封注水，保证煤气的切断，确保煤气不泄露，和检修工作，人身的安全。当液位正常，dcs输出命令停止。
作为本发明的一种改进，所述在线清堵装置还包括工业水进水口总门和水封进水门，所述工业水进水口总门通过水封进水门直接进入u型水封进水口。
作为本发明的一种改进，所述在线清堵装置还包括水封常补水门和电动补水门，从工业水进水总门出口管道加装一路正常补水管道进入补水口，中间安装水封常补水门，电动补水门。
作为本发明的一种改进，所述在线清堵装置还包括高压出水泵、脉冲进水阀以及脉冲冲洗阀，从工业水总门出口管道加装一路快速补水管直接进入u型水封进口，中间加装高压出水泵，脉冲进水阀；从工业水总门出口管道加装一路冲洗管路直接进入排水筒体，中间加装脉冲冲洗阀。
作为本发明的一种改进，所述气动清扫装置固定安装在排水筒一侧，气动清扫装置腔体内部包含活塞，永磁n极推头与活塞固定连接，清扫装置腔体上下壁各一侧加装滑槽，活塞在滑槽之间自由移动。
作为本发明的一种改进，所述在线清堵装置还包括安装推杆、蜗杆、伸缩杆、永磁n极推头、活塞、固定连杆、伸缩机构，气动清扫装置腔体内部嵌入安装推杆，推杆中间加装一段蜗杆，其中推杆与伸缩杆同时并列与永磁n极推头固定安装，永磁n极推头一侧加装耐磨橡胶件槽口，便于推杆在内部有间隙的转动；活塞与推杆之间加装一根固定连杆，固定连杆贯穿安装在两组永磁n极推头之间，其中推杆与固定连杆活络安装，方便推杆转动旋转；伸缩机构在腔体一侧固定安装，其中伸缩机构内部加装可压缩弹簧，两组伸缩机构的固定压缩弹簧通过连接件与伸缩杆连接，推杆头部通过安装直接进入排水筒筒体内部，推杆头部加装清扫圆盘，清扫圆盘四周加装清扫钢丝刷，其中推杆进入排水筒体圆形接触面加装过盈密封圈。
作为本发明的一种改进，所述在线清堵装置还包括伺服电机、中间齿轮、伺服电机齿轮、电磁推动机构，在排水筒与气动清扫装置支架加装伺服电机，伺服电机固定安装在支架上，其中中间齿轮加装在伺服电机齿轮与推杆蜗杆之间，中间齿轮通过电磁推动机构进行齿对齿啮合。
作为本发明的一种改进，所述在线清堵装置还包括气动定位器，气动定位器安装在气动清扫装置一侧，气动定位器的a1输出口与清扫装置的气源接口连接，气动定位器的t1输出口与清扫装置的气源接口连接，气动定位器底部加装进气电磁阀，分别与厂用压缩空气气源连接；排水筒顶部加装水封联通接口，补水接口，左侧加装冲洗喷头，排水筒底部加装弧形排污出口，排污出口加装电控排污阀。
当正常生产时，高炉煤气要顺利通过u型管，此时u型水封必须排水顺畅，一旦排水筒堵塞，即水位变送器检测到水封水位有上升趋势，超过煤气有效通过u型管的设定值时，此时在线清堵装置立即启用，dcs检测到水封水位异常上升，立即输出控制信号给气动定位器，气动定位器控制气动推进装置的活塞动作，由于活塞和推杆头部分别加装了两组永磁铁n极，电磁极性相同，互相排斥，当活塞运动，直接可推动永磁n极推头运动，此时伸缩杆压缩弹簧缩进，推杆带动钢丝圆盘来回动作清扫排水筒筒体内壁，在气动推杆带动清扫圆盘清扫的同时，中间齿轮通过电磁推动机构自动控制切入，使电机齿轮和推杆蜗杆齿对齿啮合，伺服电机自动得电开启，电机旋转带动推杆旋转，保证清扫更彻底；此时脉冲冲洗阀得电动作，对排水筒内部进行高压冲洗，电控排污阀得电打开，清扫后的杂质，污泥，在高压冲洗下直接排污，当水位下降正常，dcs输出控制命令停止所有清扫装置：伺服电机停止，电磁推动机构失电退位，停气动推进装置，停电控排污阀，停脉冲冲洗阀。这样避免了人工手动清堵的危险性，保证水封排水及补水的顺畅。
本技术装置所解决的问题是：煤气正常运行，水封作为排水作用时，防止水封底部排水筒堵塞，造成水位上升，导致煤气管道不通，影响锅炉正常生产，发明了一种在线自动清扫u型水封底部排水筒的装置,无需人工参与操作，保证水封排水及补水的顺畅，同时确保人身安全。
本技术装置所要解决的第二个问题是当煤气停气锅炉检修工作时，煤气不能通过水封进入到检修通道，发生人身伤害，必须自动跟踪水封的水位高度；一旦煤气压力有大幅度的波动甚至冲破水封的可能性，通过及时检测煤气压力过顶的方法以及快速补水装置的立即启用，迅速补充因管道压力波动冲击造成的水封高度损失，恢复水封的安全工作状态。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，1）该技术方案整体结构紧凑、巧妙，该技术方案利用煤气压力和水封压力检测，综合判断煤气压力过线冲击水封，增设快速补水装置，保证了水封的安全；2）该技术方案加装了水封就地磁翻版水位计，并增设液位远传功能，实现了水位观察和远控调节；3）该技术方案利用自动检测技术，在线自动清扫水封排水桶，避免了人工手动清洗的危险性；4）该技术方案利用气动推进装置对水封排水筒体进行在线清扫，气动推杆通过伺服电机带动旋转，对筒体清扫更彻底，同时加装冲洗阀冲洗并自动排污，保证了水封排水筒的疏通，确保水封的安全运行；5）该技术方案成本较低，安装拆卸方便，便于大规模的推广应用。
附图说明
图1为高煤水封现场布置示意图；
图2为自动清扫装置结构示意图：
图3为伺服电机齿轮与蜗杆齿对齿结构示意图；
图4为煤气压力过顶水封快速补水控制框图；
图5为自动清扫控制框图；
图中：高煤u型水封1，磁翻版水位计2，远传液位变送器3，补水进水口4，补水联通管5，溢流管6，溢流阀7，溢水观察口8，电动补水门9，气动清扫装置10，水封排水筒11，电控排污阀12，水封常补水门13，水封下降联通阀14，脉冲冲洗阀15，工业水进水总门16，高压出水泵17，脉冲进水阀18，水封进水门19，水封压力测点20，煤气压力测点21，冲洗喷头22，水封联通接口23，补水接口24，电磁推动机构25，电机齿轮26，中间齿轮27，伺服电机28，伸缩机构29，滑槽30，推杆31，伸缩杆32，永磁n极推头33，永磁s极推头34，活塞35，气动清扫装置10,气源接口36,固定连杆37，气动定位器38，电磁阀39，电磁阀40，伸缩杆41，滑槽42，气源接口43，伸缩机构44，蜗杆45，排水口46，过盈密封圈47，清扫钢丝刷48，清扫圆盘49。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
实施例1：参见图1-图2，一种煤气水封快速补水及排水筒在线清堵装置，所述在线清堵装置包括高煤u型水封1，磁翻版水位计2，远传液位变送器3，补水进水口4，补水联通管5，溢流管6，溢流阀7，溢水观察口8，气动清扫装置10，水封排水筒11，电控排污阀12，水封下降联通阀14，水封压力测点20以及煤气压力测点21，所述高煤u型水封管1安装在高煤管道流向管之间，在u型管一侧加装磁翻版水位计2，在磁翻版水位计2底部加装远传液位计3，在高煤u型水封另外一侧加装煤气压力测点21，水封压力测点20；补水进水口4安装在水封排水筒11上面，与排水筒11顶部相通连接，补水联通管5与补水管和溢流管6相通连接，其管口高度（水平段)即水封的液位高度.补水管给水封补水，保持水封的水位稳定，溢流管6下方安装溢流阀7，溢流阀7下方安装溢流观察口8，u型水封底部加装水封下降联通阀14，水封下降联通阀14与排水筒11相通连接，排水筒底部加装电控排污阀12，气动清扫装置10在排水筒一侧安装。所述在线清堵装置还包括工业水进水口总门16和水封进水门19，所述工业水进水口总门16通过水封进水门19直接进入u型水封进水口。所述在线清堵装置还包括水封常补水门13和电动补水门9，从工业水进水总门出口管道加装一路正常补水管道进入补水口，中间安装水封常补水门13，电动补水门9。所述在线清堵装置还包括高压出水泵17、脉冲进水阀18以及脉冲冲洗阀15，从工业水总门出口管道加装一路快速补水管直接进入u型水封进口，中间加装高压出水泵17，脉冲进水阀18；从工业水总门出口管道加装一路冲洗管路直接进入排水筒体11，中间加装脉冲冲洗阀15。本技术装置增加了煤气压力测点p1,水封压力测点p2，在工业水阀门后增设一台高压出水泵，泵出口安装脉冲电控阀，脉冲电控阀出口直接与水封u型管上端进水口连接，利用煤气压力p1和水封压力p2的在线检测，判断，一旦外部煤气压力突变，严重影响水封安全时,dcs通过逻辑判断，立即输出命令控制高压出水泵紧急启动，脉冲电控阀打开，快速向u型水封注水，保证煤气的切断，确保煤气不泄露，和检修工作，人身的安全。当液位正常，dcs输出命令停止。
实施例2：参见图1-图2，作为本发明的一种改进，所述气动清扫装置10固定安装在排水筒11一侧，气动清扫装置10腔体内部包含活塞35，永磁n极推头34与活塞35固定连接，清扫装置腔体上下壁各一侧加装滑槽30，42，活塞35在滑槽之间自由移动。
实施例,3：参见图1-图2，作为本发明的一种改进，所述在线清堵装置还包括安装推杆31、蜗杆45、伸缩杆32、永磁n极推头33、活塞35、固定连杆37、伸缩机构29，气动清扫装置10腔体内部嵌入安装推杆31，推杆31中间加装一段蜗杆45，其中推杆31与伸缩杆32，41同时并列与永磁n极推头33固定安装，永磁n极推头一侧加装耐磨橡胶件槽口，便于推杆在内部有间隙的转动；活塞35与推杆31之间加装一根固定连杆37，固定连杆37贯穿安装在两组永磁n极推头之间，其中推杆与固定连杆活络安装，方便推杆转动旋转；伸缩机构29，44在腔体一侧固定安装，其中伸缩机构内部加装可压缩弹簧，两组伸缩机构的固定压缩弹簧通过连接件与伸缩杆32，41连接，推杆31头部通过安装直接进入排水筒筒体11内部，推杆头部加装清扫圆盘49，清扫圆盘49四周加装清扫钢丝刷48，其中推杆进入排水筒体圆形接触面加装过盈密封圈47。
实施例4：参见图1-图2，作为本发明的一种改进，所述在线清堵装置还包括伺服电机28、中间齿轮27、伺服电机齿轮26、电磁推动机构25，在排水筒与气动清扫装置支架加装伺服电机28，伺服电机28固定安装在支架上，其中中间齿轮27加装在伺服电机齿轮26与推杆蜗杆45之间，中间齿轮27通过电磁推动机构25进行齿对齿啮合，所述在线清堵装置还包括气动定位器38，气动定位器38安装在气动清扫装置10一侧，气动定位器的a1输出口与清扫装置的气源接口36连接，气动定位器的t1输出口与清扫装置的气源接口43连接，气动定位器38底部加装进气电磁阀39，40，分别于厂用压缩空气气源连接；排水筒顶部加装水封联通接口23，补水接口24，左侧加装冲洗喷头22，排水筒底部加装弧形排污出口，排污出口加装电控排污阀12。
如图3伺服电机齿轮与蜗杆齿对齿示意图所示：当dcs控制系统控制电磁推动机构25线圈得电动作，电磁推动机构25内的动铁芯直接推动中间齿轮27移动，中间齿轮27位移量经过精确调整刚好与上面伺服电机齿轮26啮合，与下方的气动推进装置推杆固定连接的蜗杆44啮合，这样伺服电机得电齿轮选择可通过中间齿轮的带动直接驱动气动推进装置中的推杆选择。
如图4煤气压力过顶水封快速补水控制框图所示：当水封正常投运，隔绝煤气使用时，由于外界煤气压力突然波动，冲击水封安全时，通过煤气压力p1，与水封承压p2检测，两组信号同时送至dcs控制系统进行逻辑判断，一旦任意一组压力测量值超出设定值，立即启动高压出水泵，打开脉冲快速进水阀，迅速向水封补水。同时发出水封异常声光报警信号提醒运行操作人员引起注意。煤气压力正常10kpa,即1000mmh2o，为避免煤气压力骤增引起的煤气突破水封事故，一般高压煤气区域煤气水封的有效高度应按煤气计算压力的2倍来设置。目前我厂煤气水封高度为3米。当到达有效高度时，停止补水所有装置。当煤气压力波动不大，在可控范围之内，此时可通过dcs进行远控电动补水阀进行补水。在煤气压力波动极大，煤气压力p1测量值大于15kpa,水封压力p2大于13kpa，（理论上煤气压力应该等于水封压力，但由于压力传递损耗，管道阻力等外界原因，水封压力测量值p2应该小于煤气压力测量值。)此时，dcs控制系统将两路压力反馈值同时判断，比较，只要有一路压力测量值超限，即p1大于等于15kpa，p2大于等于13kpa，只要任何一路信号来，就立即投运快速补水装置，充分保证水封的安全可靠性。同时发出声光报警提醒运行操作人员引起注意。
如图5自动清扫控制框图所示：一旦排水筒堵塞，即水位变送器检测到水封水位有上升趋势，超出设定值范围即煤气通过u形管的有效高度，此时在线清堵装置立即启用，dcs检测到水封水位异常有上升趋势，立即输出控制信号给气动定位器的进气电磁阀，气动定位器通过进气口的不同来控制气动推进装置来回动作，推杆带动钢丝圆盘清扫排水筒筒体内壁，此时，按照程序设定的先后逻辑顺序，电磁推动机构得电动作，中间齿轮进位，使伺服电机齿轮与蜗杆啮合；伺服电机得电开始旋转可直接带动推杆转动；此时脉冲冲洗阀得电动作，对排水筒内部进行高压冲洗，其后电控排污阀得电打开，清扫后的杂质，污泥，在高压冲洗下直接排污。当清扫工作结束，dcs按照逻辑顺序输出控制命令逐一停止所有清扫装置：伺服电机停止，电磁推动机构失电退位，气动定位器进气电磁阀失电关闭，关闭电控排污阀，关闭脉冲冲洗阀。
工作原理：参见图1-图5，当水封正常投运，隔绝煤气使用时，由于外界煤气压力突然波动，冲击水封安全时，通过煤气压力，与水封承压检测，同时送至dcs控制系统进行逻辑判断，一旦任意一组压力测量值超出设定值，立即启动高压出水泵，打开脉冲快速进水阀，迅速向水封补水。
当煤气压力波动不大，在可控范围之内，此时可通过dcs进行远控电动补水阀进行补水。
在煤气压力波动极大，煤气压力p1测量值大于15kpa,水封压力p2大于13kpa，（理论上煤气压力应该等于水封压力，但由于压力传递损耗，管道阻力等外界原因，水封压力测量值p2应该小于煤气压力测量值。)此时，dcs控制系统将两路压力反馈值同时判断，比较，只要有一路压力测量值超限，即p1大于等于15kpa，p2大于等于13kpa，只要任何一路信号来，就立即投运快速补水装置，充分保证水封的安全可靠性。
当煤气水封排水筒堵塞，即水位变送器检测到水封水位有上升趋势，超出设定值范围即煤气通过u形管的有效高度，此时在线清堵装置立即启用，dcs检测到水封水位异常，立即输出控制信号给气动定位器，气动定位器控制气动推进装置的活塞来回动作，由于活塞和推杆头部分别加装了两组永磁铁n极，电磁极性相同，互相排斥，当活塞在滑槽里运动，直接可推动永磁n极推头运动，此时伸缩杆压缩弹簧缩进，推杆带动钢丝圆盘向前运动清扫排水筒筒体内壁，由于气动定位器输出压力可调，必须气动推力克服伸缩机构里面的压缩弹簧的伸缩力，方可驱动推杆动作，气动定位器进气电磁阀39得电动作，此时电磁阀40作为排气口，a1压力大于t1，活塞推动推杆向前运动清扫；气动定位器电磁阀40得电动作，此时电磁阀39作为排气口，t1压力大于a1,此时活塞通过固定连杆带动推杆向后运动清扫。
在气动推杆带动清扫圆盘清扫的同时，中间齿轮通过电磁推动机构自动控制切入，使电机齿轮和推杆蜗杆齿对齿啮合，伺服电机得电开启，电机旋转带动推杆选择，保证清扫更彻底；此时脉冲冲洗阀得电动作，冲洗喷头对排水筒内部进行高压冲洗，电控排污阀得电打开，清扫后的杂质，污泥，在高压冲洗下直接排污，当水位下降正常，dcs按照逻辑顺序输出控制命令逐一停止所有清扫装置：伺服电机停止，电磁推动机构失电退位，气动定位器进气电磁阀失电关闭，关闭电控排污阀，关闭脉冲冲洗阀。当清扫工作进行的同时，由于推杆与清扫圆盘进入排水筒体之间利用的是过盈密封件，当推杆来回动作或选择的同时排水筒体内部的残水和杂质必然有一部分会流入至清扫装置的腔体，此时由于设置了排水口，大部分水和杂质都会排出，不会影响清扫装置的正常工作。
综上所述，本专利技术装置利用煤气压力和水封压力检测，综合判断煤气压力过线冲击水封，增设快速补水装置，保证了水封的安全。加装了水封就地磁翻版水位计，并增设液位远传功能，实现了水位观察和远控调节。利用气动推进装置对水封排水筒体进行在线自动清扫，气动推杆的推进和旋转，对筒体清扫更彻底，同时加装冲洗阀冲洗并自动排污，保证了水封排水筒的疏通，无需人工参与，保证了人身的安全，同时也确保水封的安全运行。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。