专利名称：蒸汽锅炉热工参数测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于监测计量蒸汽锅炉热工参数的精密测量装置。
工业锅炉生产的饱和蒸汽都是含有少量水分的湿蒸汽，湿蒸汽属汽－水两相流范畴。近年来，对汽－水两相流的测量，国内外一直处于研究阶段，它的难度在于汽－水两相流的流型复杂，未知参数多，其中最难解决的是对汽－水两相流干度的测量。湿蒸汽干度是反映湿蒸汽质量，修正湿蒸汽流量和热量的重要参数，由于湿蒸汽干度无法测量，而使湿蒸汽流量、热量、累积流量、累积热量无法测准。目前，现有的仪表因无法测定湿蒸汽干度，因此使测量热工参数的误差大于±10％，甚至高达±20％以上。
针对上述情况，本实用新型的目的是提供一种既能精密测量湿蒸汽干度，又能同时准确地显示湿蒸汽质量流量、累积流量和累积热量的高精度测量装置。
本实用新型可在显示器上同时显示锅筒液位高度H、炉水电导率S′、湿蒸汽温度t、湿蒸汽压力P、湿蒸汽干度x、湿蒸汽质量流量m、累积流量ml及累积热量Ql等八个锅炉热工参数。
本实用新型是由显示仪、差压变送器、铂电阻温度计、两套冷凝装置、两个电导发送器、两个电导转换器构成系统。电子转换器、电导发送器和冷凝装置组成湿蒸汽电导率和炉水电导率测量转换。显示仪由仪表外壳、测量转换单元，以Z－80为核心的仪表主机、显示单元、直流稳压单元及设定单元组成。冷凝装置的冷却管与电导发送器相接、电导发送器与电子转换器相接。差压变送器是标准系列产品，流量差压变送器位于节流装置和显示仪之间。铂电阻温度计安装在锅炉蒸汽管道上，位于节流装置的前部。每套冷凝装置都是由两个冷却器和一个溢流水箱构成，第一个冷却器的冷却管其一端与第二个冷却器的冷却管串接，另一端与锅炉管道连接，第一个冷却器的冷水管与溢流水箱相连接。溢流水箱的溢流管与第二个冷却器相接。电导发送器是已有的常规产品。电导转换器由频率发生器，标准电阻及交直流转换电路构成。电导转换器与电导发送器连成一体，电导转换器的标准电阻与电导发送器内的两个电极串接，构成串联电路，频率发生器与串联电路的两端相接，交直流转换电路与串联电路相接，串联电路由频率发生器提供高频工作之源，交直流转换电路测取两电极的交流电压和电流并送往显示仪。显示仪中的设定单元是一组拨盘开关，其中一个拨盘开关设定炉水电导发送器的电极常数，一个拨盘开关设定蒸汽电导发送器的电极常数。
本实用新型工作原理有七个信号输入显示仪，它们是流量差压变送器的0－10mA信号；液位差压变送器的0－10mA；蒸汽管道的铂电阻温度信号；蒸汽电导发送器内的电阻温度信号；炉水电导发送器内的电阻温度信号；蒸汽电导转换器的直流mv电压信号；炉水电导转换器的直流mv电压信号。
在这七个信号中，其中有五个信号是由差压变送器、电导发送器和铂电阻温度计发送的，而差压变送器、电导发生器和铂电阻温度计属常规仪器，已标准化、系列化。在本测量装置中，难度最大的是对电导率的测定，即是要准确得到蒸汽和炉水电导转换器发出的直流mv信号。因为这两个信号受电极极化，分布电容和温度三个因素的影响。电导率不能用直流电测量，直流电易产生电极极化，必须用高频交流电测量。在本装置的电导转换器中有一个能产生1024HZ、0.2V电压的频率发生器提供交流电源，基本上消除了电极极化的影响。为了消除由于高频电压在导线间产生的分布电容，在显示仪和电导发送器之间安装了一个电导转换器，在电导发送器和电导转换器之间为高频电源，而在显示仪和电导转换器之间的电流和信号均为直流。由于电导转换器和电导发送器连成一体，它们之间无长的输电线，因而消除了分布电容的影响。消除温度的影响，本实用新型是通过冷凝装置实现的，冷凝装置可周期性的改变被测水溶液的温度，通过显示仪对不同温度下的电导率采样，算出温度每变化1℃时的电导率值，并对实测值进行修正，统一折算成20℃温度下的电导率值，从而消除了温度对电导率的影响。
当测量装置投入运行后，显示仪按照工作程序，巡回对上述的七个信号采样，这些信号通过测量转换单元转换成统一的直流电压信号，然后经A／D转换，变换成数字量，CPU根据计算各个热工参数的程序进行运算，首先将锅筒液位信号和湿蒸汽铂电阻温度信号换算成相应的锅筒液位高度和湿蒸汽温度，再根据蒸汽温度和压力对照表，换算成湿蒸汽压力。同时，CPU将电导转换器的直流电压信号和电导发送器的电阻温度信号，换算成湿蒸汽电导率和炉水电导率，然后，再进一步换算成湿蒸汽的干度。最后，通过已确定的流量差压值、湿蒸汽干度值和湿蒸汽温度值确定汽－液两相混合比溶值及焓值，CPU按照流量公式和热量公式编制的程序进行运算，得到湿蒸汽的质量流量、累积流量和累积热量。并通过显示单元，把上述的八个热工参数同时显示出来。
实施例
图1为本实用新型的工作原理图图2为本实用新型的显示仪的结构图图3为本实用新型的冷凝装置的结构图图4为本实用新型的电导转换器和电导发送器的工作原理图本实用新型由显示仪(图2)、电导转换器9、电导发送器6、流量差压变送器3、液位差压变送器4、铂电阻温度计2及冷凝装置5构成。冷凝装置5由两个冷却器20和一个溢流水箱19构成，冷却器20包括冷却槽21、冷却水进口22、冷却水排口23和冷却管24、第一个冷却器20的冷水管与溢流水箱19连接，溢流水箱19的溢流管与第2个冷却器20相接，电导转换器9由频率发生器28、标准电阻26和交直流转换电路25组成，标准电阻26与电导发送器27的两个电极串联组成串联电路。交直流转换电路25与串联电路相接。
显示仪长380mm、宽280mm、高280mm，它是由仪表外壳16、显示单元14、设定单元13、直流稳压电源11、测定转换单元10、仪表主机12及自检开关15构成。显示单元14在仪表盘面有7个显示窗和一排信号灯，显示窗14用于显示测量装置所测得的热工参数炉水电导率S′、湿蒸汽温度t、湿蒸汽压力P、湿蒸汽干度x、湿蒸汽质量流量m、累积流量ml及累积热量Ql、信号灯用于显示锅筒液位高度H。设定单元13由14个拨盘开关和印刷电路组成，其中炉水电极常数和湿蒸汽电极常数各用一个拨盘开关，节流孔板孔径用5个拨盘开关，孔板β值用3个拨盘开关，仪表刻度流量用一个拨盘开关，差压变送器量程用一个拨盘开关。测量转换单元10采用了8选1模拟开关和31／2的双积分A／D芯片。仪表主机采用了E80为核心的单板机系统。
本实施例的使用程序1、将仪表后面的接线端子17与流量差压变送器3、铂电阻2、锅筒液位差压变送器4、湿蒸汽电导转换器9、炉水电导转换器9的连接线(有信号线和部分电源信号线)相接。
2、打开仪表门，根据配用的差压变送器3、4、节流装置1和电导发送器6，在设定单元上设定炉水电导电极常数、湿蒸汽电导电极常数、节流孔板孔径、孔板β值、差压变送器量程及刻度流量值。
3、通过冷却水管道上的阀门调节好冷却水流量，通过取样管道上的针型阀门调节好炉水的取样流量和湿蒸汽的取样流量，使电导发生器6处于工作状态。
4、接通电源，使差压变送器3、4，电导转换器9及显示仪表处于工作状态。
5、显示仪表工作，仪表显示窗14同时显示锅炉的八个热工参数。
本实用新型的优点1、本实用新型的心脏部分采用了单板机，解决了多参数和采集和复杂数学计算式的运算，信号处理速度快，能全面跟踪被测参数的变化，测量精度高。
2、本实用新型能在线连续监测锅炉炉水的水质(即炉水电导率)。在测量过程中，严格排除了由导线分部电容和被测介质温度变化引入的测量误差，从而大大提高了测量精度，这是已有仪表不能比拟的。
3、本实用新型能在线连续监测湿蒸汽干度，这是检测计量领域的一个突破，填补了该领域的一块空白。由于能测取湿蒸汽干度，从而为湿蒸汽流量、热量提供了不可缺少的修正信号，提高了湿蒸汽流量、热流量的测量精度，使仪表具有广泛的实用性。
权利要求1.一种用于测量蒸汽锅炉热工参数的装置，是由显示仪、差压变送器、铂电阻温度计组成、显示仪由仪表外壳、测量转换单元，以Z-80为核心的仪表主机、显示单元、直流稳压单元及设定单元组成、其特征在于测量装置还包括两套冷凝装置、两个电导发送器和两个电导转换器组成的湿蒸汽电导率和炉水电导率测量转换系统，其中，冷凝装置的冷却管与电导发送器相接、电导发送器与电导转换器连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于冷凝装置由两个冷却器和一个溢流水箱构成，第一个冷却器的冷却管与第二个冷却器的冷却管串接，第一个冷却器的冷水管与溢流水箱相接，溢流水箱中的溢流管与第二个冷却器相接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于电导转换器由频率发生器、标准电阻及交直流转换电路构成、标准电阻与电导发送器内的两个电极串接，构成串联电路，频率发生器与串联电路的两端相接，交直流转换电路与串联电路相接。
专利摘要一种用于测量锅炉热工参数的装置，是由显示仪、差压变送器、铂电阻温度计、冷凝装置、电导转换器和电导发送器构成，显示仪由仪表外壳、测量转换单元，以Z-80为核心的仪表主机、显示单元、直流稳压电源及设定单元构成，这种测量装置主要解决了干度的测量，从而提高了锅炉热工参数的测量精度，本实用新型主要用于测定锅炉所生产的湿蒸汽的热工参数。
文档编号G01K7/02GK2065714SQ8921509
公开日1990年11月14日 申请日期1989年8月17日 优先权日1989年8月17日
发明者扬振顺, 林渡明 申请人:全国能源标准检测咨询中心, 北京太阳能研究所