一种故障安全型锅炉的制作方法

1.本发明涉及一种故障安全型锅炉，属于锅炉检测技术领域。


背景技术：

2.电极加热是利用水的高热阻特性，直接将电能转换为热能并产生蒸汽的一种技术。加热电压采用中压电，电压≥6kv。高压电极式锅炉采用10kv高压电极直接加热一定电导率范围的纯水的方式工作，具有工作电压高、锅体内压力大等特点。
3.电极式锅炉就是利用含电解质水的导电特性，通电后被加热产生热水或蒸汽。一般采用电厂的除盐水，除盐水的导电率(25℃)一般为《0.3μs/cm，该水不导电。因此锅炉内必须加入一定的电解质，使炉水具有一定的电阻，才能使其导电。由于是利用水的电阻性直接进行加热，电能100％转化成热量，基本没有热损失。当锅炉缺水时，电极间的电流通道被切断。不存在类似常规锅炉那样因缺水烧坏的现象。
4.现有传统燃油燃气锅炉及电极锅炉的温度、压力及液位等信号的采集和处理都是采用普通型的单支传感器，一旦发生传感器失灵，可能造成严重的生产事故。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种故障安全型锅炉，用于解决锅炉出现超温超压时因传感器失灵导致事故的问题。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种故障安全型锅炉，包括锅炉和控制器，还包括至少两个用于检测锅炉内蒸汽温度的温度传感器，所述温度传感器设定距离间隔设置于与锅炉连接的蒸汽管道上，温度传感器连接控制器；
7.当两个温度传感器检测到的信号误差大于设定标准时，控制器生成故障报警。
8.在锅炉的蒸汽管道上间隔设置至少两个温度传感器检测锅炉内蒸汽温度，当两个温度传感器采集的信号大于设定标准则认为其中一个传感器失灵，需要及时排查故障，避免了在锅炉超温时单个温度传感器失灵导致的安全事故，提高了锅炉的安全性，采用故障安全型的双温度传感器，在锅炉发生异常时，提前产生预警信号，杜绝事故发生。
9.进一步地，在上述锅炉中，还包括至少两个用于检测锅炉内蒸汽气压的压力传感器，所述压力传感器设定距离间隔设置于与锅炉内部连接的金属引压管上，压力传感器与控制器连接；
10.当两个压力传感器检测到的信号误差大于设定标准时，控制器生成故障报警。
11.在锅炉上通过金属引压管连接至少两个压力传感器来测量锅炉内的蒸汽气压，并与控制器连接，当两个压力传感器采集的信号大于设定标准则认为其中一个传感器失灵，需要及时排查故障，避免了在锅炉超压时单个压力传感器失灵导致的安全事故，提高了锅炉的安全性，采用故障安全型的双压力传感器，在锅炉发生异常时，提前产生预警信号，杜绝事故发生。
12.进一步地，在上述锅炉中，所述设定距离为100mm。
13.温度传感器和压力传感器间隔100mm设置，保证采集的温度、压力参数偏差小，更准确的反映同一被测区域的温度和压力信息。
14.进一步地，在上述锅炉中，还包括至少两个用于检测锅炉内液体下液位的液位传感器，所述液位传感器与控制器连接；
15.当两个液位传感器检测到的信号误差大于设定标准时，控制器生成故障报警。
16.在锅炉上设置至少两个液位传感器，其正压腔连通下液位最低点，负压腔连通下液位最高点以上部分，并与控制器连接。当两个液位传感器采集的信号大于设定标准则认为其中一个传感器失灵，需要及时排查故障，避免了因单个液位传感器失灵导致的安全事故，提高了锅炉的安全型，采用故障安全型的双液位传感器，在锅炉发生异常时，提前产生预警信号，杜绝事故发生。
17.进一步地，在上述锅炉中，所述设定标准为对应传感器量程范围的10％。
18.设置标准定为对应传感器量程范围的10％，由于传感器输出4～20ma的直流电信号，则认为两个传感器采集的信号误差大于1.6ma时，至少一个传感器失灵，需要及时排查，提高了锅炉的安全性。
19.进一步地，在上述锅炉中，当温度传感器、压力传感器或液位传感器中至少有一个断路时，控制器控制锅炉停炉。
20.当传感器中至少有一个发生断路，则认为该传感器检测区域检测的信息不准确，需要进行排查，提高了锅炉检测的可靠性。
21.进一步地，在上述锅炉中，所述液位传感器的正压腔连通锅炉内液体下液位的最低点，负压腔连通锅炉内液体下液位的最高点以上部分。
22.进一步地，在上述锅炉中，所述温度传感器设置于蒸汽管道的正上方。
23.温度传感器设置在蒸汽管道正上方，蒸汽更容易与温度传感器接触，采集的蒸汽温度信息更准确。
24.进一步地，在上述锅炉中，所述控制器为plc，所述温度传感器、压力传感器和液位传感器都通过屏蔽电缆与plc连接。
25.plc作为控制器来对温度、压力、液位传感器发送的信息进行处理，通过屏蔽电缆的左右通道各传输一个传感器采集的信息，屏蔽电缆可减少信号传输过程中的电磁干扰，plc对对其进行故障安全处理，提高了锅炉的安全性。
26.进一步地，在上述锅炉中，还包括报警装置，所述报警装置与plc连接，所述报警装置包括蜂鸣器和报警信号灯。
27.plc输出程序处理的结果到报警装置，通过声光报警的方式提醒控制室的工人及时排查锅炉故障，增强了锅炉的安全性，减少了事故的发生。
附图说明
28.图1为本发明的故障安全型锅炉结构示意图；
29.图2为本发明的信号采集处理示意图；
30.图中1、2为温度传感器，3、4为压力传感器，5、6为下液位传感器。
具体实施方式
31.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
32.锅炉实施例：
33.一种故障安全型锅炉，采用故障安全型的双传感器采集电极锅炉的温度、压力和液位信号，接入具有安全处理功能的plc柜中，通过程序的钝化和去钝化处理，输出故障报警信号到控制室，当电极锅炉出现超温超压的情况时，防止因采集温度和压力信号的传感器失灵导致安全事故。
34.如图1所示，故障安全型锅炉中的信号检测模块包括在电极锅炉被测蒸汽管道上设置的温度传感器1和温度传感器2，在被测蒸汽管道正上方具有两个用来安装温度传感器1和2的安装孔，安装孔的直线距离为100mm，为保证温度传感器1和2与安装孔气密连接，安装孔的孔径要与所选择的温度传感器的蒸汽接口大小一致。温度传感器1和2均检测被测蒸汽管道中的蒸汽温度，并通过各自的信号输出端将检测到的温度信息传递给plc柜的模拟量输入模块。
35.信号检测模块还包括与电极锅炉内部连接的压力传感器3和压力传感器4，为方便检测电极锅炉内的蒸汽压力，在电极锅炉上设置有金属引压管，用于将锅炉内的蒸汽压力引到压力传感器3和4来进行检测。金属引压管上开设有两个安装孔用来安装压力传感器3和压力传感器4，两个安装孔的直线距离为100mm，为保证电极锅炉的气密性，安装孔的大小与对应压力传感器的压力接口保持一致。压力传感器3和4可将检测到的蒸汽压力显示在仪表盘上，还可通过各自的信号输出端将压力信息传递给plc柜的模拟量输入模块。
36.信号检测模块还包括与电极锅炉连接的下液位传感器5和下液位传感器6，在电极锅炉上还设置有两路金属引压管，第一路金属引压管与锅炉内下液位的最低点(即锅炉内液体的底部)连接，第二路金属引压管与锅炉内下液位最高点(即锅炉内液体的液面)以上的气体部分连通，用于将锅炉内部的气压引至下液位传感器，在这两路金属引压管上均开设有安装下液位传感器的安装孔。下液位传感器5的正压腔(“+”)连通、第一路金属引压管，采集锅炉内下液位最低点的液体压力信息，下液位传感器5的负压腔(
“‑”
)与第二路金属引压管连通，采集锅炉内下液位最高点以上的气压信息，液体的压力信息根据下液位最高点以上部分的气压与下液位最低点的液体压力得出，进一步根据液体的压力信息计算得到液位深度；下液位传感器6的安装方式与下液位传感器5相似，其正压腔(“+”)连通第一路金属引压管，采集锅炉内下液位最低点的液体压力信息，负压腔(
“‑”
)连通第二路金属引压管，采集锅炉内下液位最高点以上部分的气压信息，进而得到液体压力信息和液位深度信息。
37.下液位传感器5和6采集到的锅炉内下液位的液位信息，通过各自的信号输出端传递到plc柜的模拟量输入模块，模拟量输入模块将接受的液位信息传递给信号处理模块。
38.变送器是一种能输出标准信号的传感器，标准信号是指物理量的形式和数量范围都符合国际标准的信号。由于直流信号具有不受线路中电感、电容及负载性质的影响，不存在相移问题等优点，所以国际电工委员会(iec)将电流信号4ma～20ma(dc)和电压信号1v～5v(dc)确定为过程控制系统中模拟信号的统一标准。
39.此外，变送器分为二线制和四线制两种。四线制变送器有两根电源线和两根信号线，对电流信号的零点几元件的功耗无严格要求。二线制变送器只有两根外部接线，它们既
是电源线又是信号线，电流信号的下限不能为零，但二线制变送器的接线少，传送距离长，在工业中应用最为广泛。
40.变送器按输出信号类型分为电压输出型变送器和电流输出型变送器，电压输出型变送器具有恒压源的性质，plc模拟量输入模块的电压输入端的阻抗很高，抗干扰能力较差；电流输出型变送器具有恒流源的性质，恒流源的内阻很大，plc模拟量输入模块的输入为电流时，输入阻抗较低，线路上的干扰信号在模块上产生的干扰电压很低。
41.因此，本发明中的传感器均采用二线制的电流输出型变送器。具体的，温度传感器1和2采用温度变送器来采集被测蒸汽管道中的蒸汽温度，压力传感器3和4采用压力变送器采集锅炉内的蒸汽气压，下液位传感器5和6采用差压变送器采集锅炉内水的液位信息，当plc的模拟量输入模块输入为电流时，输入阻抗低，线路上的干扰信号在模块上产生的干扰电压很低。
42.信号采集模块各传感器的信号输出端通过屏蔽电缆与plc柜的模拟量输入模块连接，如图2所示，变送器1(变送器1为其中一个温度/压力/下液位传感器)将采集的信息以标准信号从信号输出端通过屏蔽电缆的左通道传递给模拟量输入模块，变送器2(变送器2为另一个温度/压力/下液位传感器)将采集的信息以标准信号从信号输出端通过屏蔽电缆的右通道传递给模拟量输入模块，模拟量输入模块将两个通道传递的信息发送到给信号处理模块的信号输入端，信号处理模块对接收的模拟信号进行钝化和去钝化处理后进行逻辑运算，输出运算结果给报警装置或电极锅炉系统的总控制器。
43.由于上述各变送器输出的信号均为4ma～20ma的直流电信号，模拟量输入模块接收到对应变送器传来的直流电信号，由信号处理模块进行逻辑运算。温度(压力、下液位)传感器采集的温度信号从图2所示的左通道传输到处理器，另一个温度传感器(压力、下液位)采集的温度信号从图所示的右通道传输到处理器，处理器对左、右通道传输的信号钝化和去钝化处理，根据程序中的定义进行逻辑运算，当两个温度(差压、压力)传感器检测到的电流信号偏差大于其量程范围的10％(即1.6ma)，直接触发报警信号并通过控制室的报警装置报警。当检测到两个温度(压力、下液位)传感器中有一个或两个发生断路故障时，处理器输出停炉信号，控制电极锅炉停炉。
44.故障安全型锅炉的报警装置为设置在控制室的蜂鸣器和信号灯，蜂鸣器和信号灯都于plc柜信号处理模块的信号输出端连接，当信号处理模块的运算结果符合预设置的报警标准，信号灯变亮，蜂鸣器发出报警声，来通知控制室的工作人员及时停炉。
45.本发明的故障安全型锅炉可以在锅炉运行发生故障之初，通过报警信号发出预警，还可预防因单个传感器失灵而无法检测电极锅炉压力、温度等信息，从而导致的在超温超压时出现的锅炉事故。