承压蒸汽锅炉用水位表一键冲洗控制系统、方法及装置与流程

本发明属于设备检测与维护技术领域，具体涉及一种承压蒸汽锅炉用水位表一键冲洗控制系统、方法及装置。

背景技术：

目前，《特种设备目录》中承压蒸汽锅炉（以下简称“锅炉”）的安全系统已经比较完善：压力控制方面有安全阀、压力表及连锁装置，液位显示方面有水位表。其中，水位表是一个要求现场定期保养的安全附件，所以保证其安全运行显得尤为重要。

玻璃板式水位表是锅炉使用最广泛的一类水位表（以下简称“水位表”），应用连通器原理，直观地反映锅炉内液位高度。如液位过高，造成蒸汽带水，会导致主蒸汽管道结垢、腐蚀，甚至影响产品质量、造成机械事故（如汽轮机水击）或工艺事故（如产品合格率降低）；如液位过低，说明已经严重缺水，将使锅筒中暴露于汽相空间的烟管得不到有效降温，温度过高，导致烟管和拉撑杆变形甚至管板泄露。高液位和低液位均可引起重大安全事故。

水位表的保养和正常运行对锅炉的安全运行起到非常大的作用。如果水位表冲洗不当、不及时，会出现水位表失效情况，如：1）气、水连管被水垢和污物堵塞，水位表显示假水位，同时高低水位报警也会受影响，容易出现满水和缺水事故；2）玻璃板附着水垢或被腐蚀，看不清示值；3）汽、水连管阀门锈死，无法正常关闭或开启，再次冲洗时，容易损坏阀门或致法兰角焊缝开裂，高温蒸汽泄露伤人。因此，按时、有效地冲洗水位表，对水位表的安全运行非常重要。

目前，对水位表的保养是由司炉工来完成的，多采用人工手动冲洗水位表的方式。但是，现有的水位表冲洗步骤相对繁琐，需要专业的工人进行操作，普通工人操作易出错。另外，南方锅炉的水位表系统（汽相管、液相管、水位表、疏水管）无保温，温度较高，且疏水管易发生腐蚀穿孔造成高温蒸汽泄露，严重影响操作人员的人身安全；北方冬季寒冷，如操作不当，将导致水位表爆裂，较大型锅炉汽包的位置比较高，司炉人员需要走到炉顶进行冲洗，在大风、大雨、大雪、夜晚等条件恶劣的情况下，增加了操作人员的安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种承压蒸汽锅炉用水位表一键冲洗控制系统、方法及装置，只需一键即可规范地完成水位表冲洗工作，不需要司炉人员掌握繁琐的清洗步骤，也不需要近距离接触水位表，降低水位表清洗难度，减少司炉人员的劳动强度，降低劳动风险，确保锅炉安全运行。

本发明提供了如下的技术方案：

一种承压蒸汽锅炉用水位表一键冲洗控制系统，包括：

控制面板模块，用于向控制模块发送冲洗信号；

执行模块，用于实现水位表冲洗；

显示模块，用于显示冲洗是否成功；

控制模块，用于接收所述控制面板模块发送的冲洗信号，并控制所述执行模块和显示模块的工作。

进一步的，所述执行模块包括若干阀门，所述阀门包括疏水阀门、水连管阀门和汽连管阀门；

水位表冲洗时，所述疏水阀门打开，保持t1秒；

所述水连管阀门关闭，汽连管阀门打开，则冲洗汽连管，保持t2秒；

所述水连管阀门打开，汽连管阀门关闭，则冲洗水连管，保持t3秒；

水位表冲洗完毕后，汽连管阀门和水连管阀门打开，疏水阀门关闭，即恢复工作状态。

进一步的，还包括信号反馈模块，用于向所述控制模块反馈阀门开启失败信号和疏水管温度信号。

进一步的，所述显示模块包括绿色指示灯、若干故障指示灯和蜂鸣警报，所述绿色指示灯用于显示冲洗成功，所述故障指示灯和蜂鸣警报用于显示冲洗失败和阀门故障。

进一步的，所述控制面板模块包括启动按钮、急停按钮和取消警报按钮；

所述启动按钮，用于向控制模块发送冲洗信号；

所述急停按钮，用于向控制模块发送退出冲洗程序信号；

所述取消警报按钮，用于向控制模块发送关闭故障指示灯及蜂鸣警报信号。

进一步的，所述控制模块采用51单片机最小控制系统和光电耦合继电器控制。

一种承压蒸汽锅炉用水位表一键冲洗控制方法，包括以下步骤：

接收冲洗信号；

控制实现水位表冲洗；

判断冲洗是否成功，冲洗成功则绿色指示灯亮起，冲洗失败，则故障指示灯亮起并蜂鸣警报。

进一步的，水位表冲洗包括以下步骤：

打开疏水阀门，保持t1秒；

关闭水连管阀门，打开汽连管阀门，冲洗汽连管，保持t2秒；

打开水连管阀门，关闭汽连管阀门，冲洗水连管，保持t3秒；

冲洗完毕后打开汽连管阀门和水连管阀门，关闭疏水阀门，即恢复工作状态。

一种承压蒸汽锅炉用水位表一键冲洗装置，包括所述的承压蒸汽锅炉用水位表一键冲洗控制系统。

进一步的，还包括与所述水位表相连的疏水管，所述水位表与承压蒸汽锅炉间连接有汽连管和水连管，所述疏水管上设有疏水阀门，所述汽连管上设有汽连管阀门，所述水连管上设有水连管阀门。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明提供的承压蒸汽锅炉用水位表一键冲洗控制系统、方法及装置，只需一键即可规范地完成水位表冲洗工作，不需要司炉人员掌握繁琐的清洗步骤，也不需要近距离接触水位表，降低水位表清洗难度，减少司炉人员的劳动强度，降低劳动风险，确保锅炉安全运行；

（2）本发明提供的承压蒸汽锅炉用水位表一键冲洗控制系统，其显示模块用于显示冲洗是否成功，有利于提醒司炉人员冲洗成功或判断哪一部件出现问题导致冲洗失败；

（3）本发明提供的承压蒸汽锅炉用水位表一键冲洗控制系统，其控制面板模块还包括急停按钮，当条件不允许冲洗水位表，但已经启动冲洗程序时，按下急停按钮可以立即向控制模块发送退出冲洗程序信号，从而停止冲洗，安全性高。

附图说明

图1是一键冲洗装置的结构示意图；

图2是一键冲洗控制系统的结构示意图；

图3是控制面板模块和显示模块的结构示意图；

图4是单片机芯片引脚图；

图5是一键冲洗控制方法的流程示意图；

图6是一键冲洗控制系统试验平台的结构示意图；

图中标记为：1、疏水管；2、疏水阀门；3、水连管阀门；4、水位表；5、水连管；6、汽连管阀门；7、汽连管；8、锅炉；9、模拟锅炉；10、控制箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种承压蒸汽锅炉用水位表一键冲洗装置，包括与水位表4相连的疏水管1，水位表4与承压蒸汽锅炉8间连接有汽连管7和水连管5，疏水管1上设有疏水阀门2，汽连管7上设有汽连管阀门6，水连管5上设有水连管阀门3。

如图2所示，上述承压蒸汽锅炉用水位表一键冲洗装置，还包括承压蒸汽锅炉用水位表一键冲洗控制系统，所述承压蒸汽锅炉用水位表一键冲洗控制系统，包括：

控制面板模块，用于向控制模块发送冲洗信号；

执行模块，用于实现水位表冲洗；

显示模块，用于显示冲洗是否成功；

控制模块，用于接收所述控制面板模块发送的冲洗信号，并控制所述执行模块和显示模块的工作。

如图1所示，执行模块包括若干阀门，所述阀门包括疏水阀门2、水连管阀门3和汽连管阀门6；水位表4冲洗时，疏水阀门2打开；水连管阀门3关闭，汽连管阀门6打开，则冲洗汽连管7；水连管阀门3打开，汽连管阀门6关闭，则冲洗水连管5；水位表4冲洗完毕后，汽连管阀门6和水连管阀门3打开，疏水阀门2关闭。疏水阀门2、汽连管阀门6和水连管阀门3均采用带有执行情况反馈信号的电动球阀。

为确保不漏掉冲洗失败信号，并确定系统中导致冲洗失败的部位，本实施例提供的承压蒸汽锅炉用水位表一键冲洗控制系统，还包括信号反馈模块，用于向所述控制模块反馈阀门开启失败信号和疏水管温度信号，即阀门开启失败信号和疏水管温度信号均作为信号反馈给控制模块。

如图3所示，显示模块包括绿色指示灯、若干故障指示灯和蜂鸣警报，所述绿色指示灯用于显示冲洗成功，所述故障指示灯和蜂鸣警报用于显示冲洗失败和阀门故障。本实施例中的故障指示灯为三个红色指示灯，分别用于显示疏水阀门、汽连管阀门和水连管阀门故障。某个阀门发生故障，将单独返回故障信号，并点亮相应红色指示灯，指导维修工作。另外，任何一个故障指示灯亮起同时启动蜂鸣警报。

如图3所示，控制面板模块包括启动按钮、急停按钮和取消警报按钮三个按键。正常情况下只需要按下启动按钮，向控制模块发送冲洗信号，实现一键冲洗，不需要司炉人员对本系统过多设置，减少误操作情况。急停按钮，用于向控制模块发送退出冲洗程序信号，在不适合冲洗水位表的状态下（如严重缺水、疏水管在不允许泄露的位置有腐蚀穿孔等情况），启动了水位表冲洗程序，将对锅炉或附近人员造成重大安全隐患，按下急停按钮能够立即退出冲洗程序，恢复3个阀门的正常运行状态。取消警报按钮，用于向控制模块发送关闭故障指示灯及蜂鸣警报信号。

控制模块采用51单片机最小控制系统和光电耦合继电器控制。本实施例采用stc89c51作为芯片，芯片引脚图见图4：p0引脚作为信号输入，包括程序启动和阀门故障信号输入；p1.0-p1.3作为显示灯的输出信号，包括代表冲洗成功的绿色指示灯闪烁三次，及表示故障的红色指示灯常亮；p1.7作为故障蜂鸣警报的输出信号；p0.7为按键输入，表示关闭故障信号，包括关闭故障指示灯和蜂鸣警报；“急停”功能利用单片机自带的rst引脚实现。芯片留有大量引脚未使用，为支持两套执行模块预留，即可通过改变程序和外部硬件，使两个水位表冲洗系统共同使用一个芯片，完成冲洗水位表的动作，做到一键冲洗两个水位表的功能。

如图5所示，本实施例还提供一种承压蒸汽锅炉用水位表一键冲洗控制方法，包括以下步骤：

（1）按下启动按钮，控制模块接收到冲洗信号；

（2）控制模块控制执行模块工作，实现水位表冲洗，具体的：打开疏水阀门，保持1秒；关闭水连管阀门，打开汽连管阀门，冲洗汽连管，保持10秒；打开水连管阀门，关闭汽连管阀门，冲洗水连管，保持10秒；冲洗完毕后打开汽连管阀门和水连管阀门，关闭疏水阀门，即恢复工作状态；

（3）控制模块判断冲洗是否成功，冲洗成功则绿色指示灯亮起，冲洗失败，则故障指示灯亮起并蜂鸣警报。

上述冲洗步骤完全符合相关规定，亦可根据不同锅炉用户安全管理规定，在程序中调整冲洗规则（如修改汽连管、水连管阀门开启和关闭的时间，冲洗次数等），使其满足不同工况锅炉水位表的冲洗要求。

为理论研究和调试一键冲洗控制系统的运行情况，本实施例进行了模拟平台和试验平台的搭建。

一、模拟平台的搭建

采用51单片机学习板作为模拟平台，使用到的硬件有：stc59c51单片机芯片，用于编辑和运行程序；5个独立按钮，用于“启动”、“急停”及3个“模拟阀门故障信号反馈”；8个led灯，前3个用于模拟阀门的开启和关闭，第4个用于显示“冲洗成功”，第5到7个用于显示“阀门故障”，第8个用于显示“其余故障”；1个蜂鸣器，用于对故障发出警报。

二、试验平台的搭建

试验平台如图6所示。

模拟锅炉9部分的零件：锅筒，钢管1根，规格φ89×4，长度500mm；汽连管、水连管，钢管2根，规格dn25×2，长度200mm，及配套法兰2个；底座钢板300×400mm。以上零件采用焊接方式固定。

水位表一键冲洗装置使用到的硬件有：玻璃板式水位表1个，汽连管7和水连管5间距300mm，dn25；水位表法兰配套螺栓、螺母；自行开发的51单片机控制模块；带信号反馈的电动阀门3个；1套自行研发的控制箱10；数据线、电线若干；配套电源2个（执行模块和控制模块各1个）；垫片5个。

试验平台可以实现汽连管阀门6、水连管阀门3及疏水阀门2的动作试验及阀门和疏水温度报警。将水倒入模拟锅炉至水位表可见液位为止，开始试验：接通电源，按下启动按钮，三个阀门可根据冲洗程序开启和关闭，无警报，冲洗成功；依次切断三个阀门启动信号线，按下启动按钮，冲洗程序开始自查，对应阀门的故障指示灯亮起，蜂鸣报警器启动；依次用异物阻止三个阀门闭合，按下启动按钮，冲洗程序自动进行，对应阀门故障灯亮起，报警器启动。

综上所述，本发明提供的承压蒸汽锅炉用水位表一键冲洗控制系统、方法及装置，只需一键即可规范地完成水位表冲洗工作，不需要司炉人员掌握繁琐的清洗步骤，也不需要近距离接触水位表，降低水位表清洗难度，减少司炉人员的劳动强度，降低劳动风险，确保锅炉安全运行。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。