专利名称：高压钛泡浮子式光显水位计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液位计，特别涉及一种高压钛泡浮子式光显水位计，是用于 大型火力发电机组的高压锅炉汽包的一种水位测量装置。
背景技术：
目前，由于中低压汽包通常在中小型火力发电机组中使用，此类机组煤耗高、污染 大、效率低，已被国家明确为逐步淘汰对象，取而代之以大型、超大型火力发电机组为我国 电力供应的主要发展目标。大型火力机组的锅炉汽包压力达到17Mpa以上，温度达到385°C 以上，在这种恶劣环境下高温高压的汽包水位测量一直是整个火电行业的一个技术难点， 几十年来国内外均无突破性进展。由于高压汽包的水位测量直接关系锅炉本体的安全运 行，鉴于这种状况，我国火电行业对高压锅炉汽包的水位测量是采用互补冗余式配置来应 对这个问题。即每个高压汽包采用三种不同的测量装置，每种测量装置不少于两套，目前国 内火电行业实际使用方案是每个高压锅炉汽包配置2 3套直读式液位计，2 3套差压液 位计，2 3套电接点液位计，这三种液位计都有当前技术水平难以解决的问题。为了改善 这种局面，近年来国内部分厂家将传统磁浮液位计采用提高机械指标的办法尝试将其引进 到高压汽包的水位测量中来。但由于高压汽包的工况不同于中低压汽包工况，在实际应用 中高压磁浮液位计的使用效果完全达不到运行要求，这也是我国火电行业规程中未将高压 磁浮液位计纳入可选设备的主要原因。高压磁浮液位计在高温高压环境中表现不佳主要是高温时水位响应迟钝，这对于 时刻要做大量水汽交换，需要快速水位调控的高压汽包是个关键指标。造成高压磁浮液位 计水位响应迟钝的原因是设计理念与新环境不相适应的结果。高温时水的密度减小，水的 浮力下降，高温又使得磁钢的磁能强度下降，为了弥补这一状况只好加大浮子体积以得到 更大容积增加浮力，浮子体积增大筒体直径及壁厚也要增大，结果使得磁信号接收元件离 磁钢更远，原因是信号的衰减与距离成指数下降关系，这样只得又加大磁钢体积(为提高 磁能级)。而加大磁钢体积意味着磁钢变得更重，更重的磁钢又导致还要继续加大浮子。高 温时的浮子大部分体积是沉入水中的，上部仅露一小部分，为了使磁钢位置尽可能反映水 面位置，磁钢只能固定在浮子内的上部，造成浮子重心在上，这样实际工作中的浮子总是处 于不稳定状态，要靠筒体壁限制浮子翻转，这样浮子上下两端是以浮子重心为轴总是与筒 体斜挤着形成摩擦。中低压环境中由于浮子的净浮力较大足以克服这种摩擦，因而没有迟 缓现象，而高压高温环境中，由于机械工艺的限制，浮子的净浮力较小，当水位快速上升时， 浮子大部分时间是在克服这种机械摩擦，从而造成响应时间迟缓。
发明内容本实用新型的目的是为了解决现有高压磁浮液位计在高温时水位动态响应迟饨 及结构原因造成的响应时间迟缓的问题，而提供一种可克服上述缺点的高压钛泡浮子式光 显水位计。[0005]本实用新型包括有磁信号接收元件和浮子，磁信号接收元件与光电显示器电连 接，其特征是，浮子为球状钛泡浮子，球状钛泡浮子内部自由设置有磁钢，或球状钛泡浮子 外壁涂布软磁性材料涂层。所述的球状钛泡浮子的直径为60mm，磁钢或软磁性材料涂层的重量小于lg。所述的磁信号接收元件与超高亮双色发光面形体连接，超高亮双色发光面形体作 为就地水位指示装置。本实用新型使用时，球状钛泡浮子放置在和高温高压锅炉汽包连接的测量筒内， 磁信号接收元件位于测量筒外，用于接收球状钛泡浮子发出的磁信号。本实用新型的工作原理及有益效果如下本实用新型采用逆向思维方式设计，现代电子工业的高灵敏磁响应元件使得这个 观念得以实现，从减少磁钢重量入手或不要磁钢采用浮子表面喷涂软磁性材料，减重后的 磁钢或软磁性材料涂层重量小于lg，这是普通高压浮子磁钢(含机械固定装置)重量的百 分之一，并且磁钢采用不固定的自由滑动方式，抛开磁钢重量的包揪后，浮子设计就变得简 单，只考虑自身浮力和承压即可。钛泡浮子采用内部无支撑的球壳状设计，这样无论浮子怎 样转动，其内部曲面各点对磁钢都是一个不变的空间环境，受重力影响，自由滑动的磁钢总 是保持在自由转动的浮子底部曲面上，相对磁信号接收元件而言，这是两个非稳态对象结 合出一个稳态对象。由于水中钛泡浮子在任何情况下只有一点与筒体壁接触，而两个光滑 曲面的金属部件在垂直方向上产生的摩擦力小到可完全忽略，从而彻底解决了浮子在高温 高压环境中的水位动态响应问题；钛泡浮子是一个直径60mm的球泡，由于浮子的体积较小，极大改善了高压磁浮液 位计在全温区工作时的水位偏差问题。传统浮子的比重设计均是按最高工作温度(即水密 最小状态)设计，这样使得全温区水位测量时的偏差显得异常突出，常温时水密度最大，约 半个浮子的体积得到的浮力就能将其浮起，此时水淹到浮子腰部，高温时水密减小(约为 常温的60%)，浮力下降，浮子几乎全部沉入水中，水淹没到浮子顶部，如图1所示，由于高 压浮子体积都很大，一般设计为直径60mm，长度400 600mm的棒状，这样从常温冷态到高 温热态时水位测量偏差要达到200mm以上，远远超过火电行业对汽包水位测量偏差最大不 超过士30mm的规定。而球形钛泡浮子的设计保证了在全温区吃水线偏差小于10mm，完全能 满足这个测量要求。小体积钛泡浮子带来的另一个好处是大量节省贵重金属材料钛，高压浮子的要求 是承压高、自重轻、不阻隔磁力穿透，现有材料中只有钛合金是唯一选择，由于目前市场无 合适商品钛管供应，生产高压磁浮液位计的厂家都是用钛棒加工成薄壁钛管再焊接使用， 加工中由于大量钛屑被浪费，导致浮子的制造成本较高，目前一只成品高压浮子制造成本 约7000元人民币，本实用新型之钛泡浮子由于体积小，可大量节省价格昂贵的钛材，制造 成本约1000人民币元。钛泡浮子还延长了浮子的使用寿命。传统高压浮子中磁钢的寿命一般为2年，这 是由于高温环境导致磁钢磁能退化速度远远超于常温环境，当磁钢磁能下降到外部磁信号 接收最低门限以下时就无法再使用，也不能做修复处理，只能更换新浮子使用。本实用新型 由于采用动态弱磁检测技术，该技术只关心磁信号位置，不关心磁信号强弱，当磁钢退化到 常规水平以下时仍能很好的工作，使得浮子寿命大大加长，钛泡浮子的寿命大于5年。
4[0014]本实用新型的采用超高亮双色发光面形体做就地水位指示装置，按火电行业习 惯，形成“汽红水绿”的效果，亮度可根据现场实际使用需要通过液位转换调光器作10% 90%的调整，而且光电显示器可采用1 1和1 10比例显示。与传统磁浮液位计的就地 水位指示装置相比有两项优势，一是解决水位快速变动时，传统磁浮液位计显示装置的机 械磁转子有不能及时响应造成的“花脸”现象，二是传统磁浮液位计显示装置在暗环境无法 看清需要加照明的问题。本实用新型继承了磁浮液位计的安全性，抗水质污染、低维护量、单一信号传递等 优点，性能上有质的变化，在高温高压的水位测量领域给用户提供了好的产品。
图1为传统浮子的结构剖视图及吃水线示意图。图2为本实用新型实施例之钛泡浮子结构剖视图及吃水线示意图。
具体实施方式
请参阅图2所示，本实用新型之实施例包括有磁信号接收元件和浮子1，磁信号接 收元件与光电显示器电连接，其特征是，浮子1为球状钛泡浮子，球状钛泡浮子内部自由设 置有磁钢2，或在球状钛泡浮子外壁涂布软磁性材料涂层3。所述的球状钛泡浮子的直径为60mm，磁钢2或软磁性材料涂层3的重量小于lg。所述的磁信号接收元件与超高亮双色发光面形体连接，该超高亮双色发光面形体 作为就地水位指示装置。上述所说的磁信号接收元件、超高亮双色发光面形体及光电显示器是在市场上可 购得的普通产品，其具体结构不在赘述，也未在附图中标示。
权利要求一种高压钛泡浮子式光显水位计，其包括有磁信号接收元件和浮子，磁信号接收元件与光电显示器电连接，其特征在于浮子为球状钛泡浮子，球状钛泡浮子内部自由设置有磁钢，或球状钛泡浮子外壁涂布软磁性材料涂层。
2.根据权利要求1所述的一种高压钛泡浮子式光显水位计，其特征在于所述的球状 钛泡浮子的直径为60mm，磁钢或软磁性材料涂层的重量小于lg。
3.根据权利要求1或2所述的一种高压钛泡浮子式光显水位计，其特征在于所述的 磁信号接收元件与超高亮双色发光面形体连接，超高亮双色发光面形体作为就地水位指示直ο
专利摘要本实用新型公开了一种高压钛泡浮子式光显水位计，是用于大型火力发电机组的高压锅炉汽包的一种水位测量装置，本实用新型包括有磁信号接收元件和直径为60mm的球状钛泡浮子，磁信号接收元件与光电显示器电连接，磁信号接收元件还与超高亮双色发光面形体连接，超高亮双色发光面形体作为就地水位指示装置，球状钛泡浮子内部自由设置有重量小于1g磁钢，或球状钛泡浮子外壁涂布重量小于1g的软磁性材料涂层；本实用新型使用时，球状钛泡浮子放置在和高温高压锅炉汽包连接的测量筒内，磁信号接收元件位于测量筒外，用于接收球状钛泡浮子发出的磁信号；本实用新型制造成本低，高温时水位动态响应迅速，水位测量误差小。
文档编号G01F23/72GK201716084SQ201020251468
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月8日 优先权日2010年7月8日
发明者侯长宇, 叶天明, 宋广明, 崔巍 申请人:长春锅炉仪表程控设备股份有限公司