专利名称：锅炉水位显控报警仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及与锅炉配套的锅炉水位显控报警装置，特别是一种用同位素作为信号源，经核探测器将信号输入单片微机，能根据锅炉水位变化自动使锅炉保持最佳水位的锅炉水位显控报警仪，属劳动保护领域。
目前锅炉水位显控报警仪主要有浮筒电磁式，电极式及电容式等，电磁式和电极式均采用与锅炉水位连通的圆柱形压力筒作测量容器，以漂浮在压力筒水面上的浮筒及按装在浮筒上的永磁铁或电极作用于压力筒内壁上的干簧管继电器或另外几组电极达到控制水泵接通、关闭的目的。电容式采用置于圆柱形压力筒水中的优质绝缘导线为传感器，导线铜芯为一电极，水为另一电极，导线绝缘层相当电容介质，水位变化引起电容值变化而达到控制水位的目的。以上三种现有结构形式的共同缺点是作为测量容器的圆柱形压力筒长期工作在高温、高压环境中，水中的有机质极易形成水垢，影响浮筒的浮动或使电极接触不良、电容值不准等从而使测量灵敏度下降甚至产生误动作，引起锅炉事故。
本实用新型的目的是克服上述现有技术之缺点，提供一种灵敏度高，抗干扰能力强，工作可靠，由单片微机自动控制水泵开闭及能自动调节水泵进出水流量的新型锅炉水位显控报警仪。
本实用新型的内容如下在与锅炉水位连通的测量容器上设置有同位素源和核探测器，同位素源发出的信号经核探测器接受后送至信号处理系统，即由电缆送至前置放大器、光电隔离器后输入至单片机处理最后供显示并通过控制元件作用于水泵、调节阀、风机、中间继电器等受控体，测量容器可采用矩形截面的密封体金属容器，同位素源可为γ射线源，它可以设置在测量容器内一个侧壁的中部，核探测器可为两只高温计数管，它们最好分别设置在γ射线源对面一侧的容器外壁面上、下每条边处，控制元件可以是一固态继电器。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步叙述。
图1为本实用新型之电原理框图图2为本实用新型测量容器的一个实施例图3为本实用新型的结构及元器件布列示意图参照
图1，置于测量容器(1)中的同位素源γ发出的射线经两只高温计数管G，G’接收计数后通过屏蔽电缆分别输入至前置放大器(2)，(2’)，前置放大器输出经光电隔离器(3)后送入单片微机(4)经其中软件程序处理、判断后一路送显示装置(5)显示水位情况，另一路通过光电隔离器(3’)送至控制元件(6)通过其控制受控体(7)，以实现水泵控制或调节阀控制的目的。如以测量容器中心为坐标原点，上、下±40mm内为锅炉正常水位，当水位下降至－40mm时，自动启动给水泵并显示水位，当水位降至－40mm－－70mm之间时，发出间断闪光及蜂鸣报警，提示操作人员，当水位降至－70mm时，发出连续闪光及蜂鸣报警，并自动切断鼓风机、引风机电源，闭锁给水泵启动回路。反之，当水位升至＋40mm时，自动关闭给水泵并显示，水位升至＋40mm－＋70mm之间时，发出间断闪光及蜂鸣报警，提示操作人员，当水位升至＋70mm时，发出连续闪光及蜂鸣报警，再次关闭给水泵达到水位显控目的。在大、中型锅炉中，单片机还可通过对高温计数管发出的信号进行处理判断后通过控制元件(6)发送相应控制信号给调节阀，当高温计数管发出的信号认为水位偏高需降低水位时，单片机发出逆向信号给控制元件(6)并控制中间继电器线圈使调节阀反转，关小调节阀进水量。反之，当单片机发出水位偏低需升高水位时，调节阀正转增大进水量，一直使水位控制在－25mm－＋25mm之间，在此种状态下(即调节阀状态)，控制电路直接作用于调节阀，水泵处于常开状态。在特殊情况下当单片机等发生故障不能自控时，可通过常闭开关K2切断控制元件，使锅炉显控转为手动控制，此时，通过原锅炉操作台人工控制水泵等受控体，并对仪器进行检修，不影响锅炉的正常运行，修好后，可再将K2转回自动控制。通过常断开关K1还可随时检查，显示仪器机内的工作状态，做到操作人员心中有数。本仪器电源系统为220V交流市电经降压整流电路(8)后分为二路，一路通过低压稳压电路(9’)变为低压直流5V供单片机、显示器、光电隔离器及前置放大器用，另一路经振荡倍压电路(9)后产生高压由高压电缆(和信号线共用电缆)供高温计数管。以上前置放大器、光电隔离器、单片机及显示电路、电源部分均采用现有技术，前置放大器可用集成块358，单片机用8031，光电隔离器用4N35，高压电源由集成块7806和振荡倍压电路组成，低压电源用7805稳压输出，控制元件用TAC系列固态继电器。
参照图2，为一与5吨锅炉相配的测量容器，用铸铁或重金属制成高为190mm，壁厚15mm，内壁为矩形70mm×100mm的容器(10)，容器由上盖(11)和下盖(12)密封，上盖(11)接有出水管(14)，下盖(12)接有进水管(13)，直径均为1英寸，并分别通过法兰与锅炉水位连通，进、出水管上还分别设有排污口，锅炉中的水位与测量容器中的水位成正比关系。
射线源封装在铜螺栓源盒中，源盒安装在测量容器一个侧面的中心，最好设置在短边侧面。两只高温计数管G，G’分别按装在γ射线源对面一侧的容器外壁面上、下两条边处，高温计数管所在位置容器外壁面开槽，槽深12mm，放入高温计数管后再用盖板(15)压牢。γ射线源与两高温计数管构成等腰三角形，γ射线从源内射出沿等腰三角形的等腰边射入高温计数管，高温计数管在高压作用下阳极与阴极之间形成气体电离而产生电脉冲输出，两个计数管分别利用两直角三角形的斜边，增长了γ射线穿透水体的厚度，射线的强度与穿过水体的厚度成指数衰减关系。当水体高度变化时，高温计数管探测到的计数也跟随而变。由于γ射线是随机发射的，它在单位时间内发射的γ射线服从统计涨落规律，一般使用单个计数管进行绝对测量是很难测准的，为了克服这一缺点，该仪器使用了上、下两个计数管同时进行相对测量，当水位低于源的相对位置时为低水位，水位变化时下计数跟随水位而变，上计数管保持基本不变；在高水位时，下计数管与源之间全是水，γ射线穿透水体的厚度固定，下计数管计数基本保持不变，上计数管与源之间的水位高度发生变化。这样不变的那个计数管计数作为基准值，变化的那个计数管计数作为变量进行比值法处理，每次测量均可得到两个计数管的比值，这样可消除外界环境的影响，减小统计误差，提高仪器的可靠性。γ射线源可采用CS－137，源强一般为50－500μci，高温计数管可采用G301型。
参照图3，(16)为仪器面板，(17)为后面板，(18)为检查键与K1相通，(19)为自动、手动转换键与K2相通，(20)为水泵控制接口，(21)为调节阀控制接口，(22)为报警及排引风控制接口，(23)为信号输入电缆接口。
本实用新型采用了核技术、单片微电脑及光电隔离无触点微电流控制大电流技术，提高了抗干扰能力，测量容器采用方形结构，可提高计数管对水位高度的探测效率，γ射线穿透能力强，可克服水质、水垢的影响，提高了仪器的可靠性及灵敏度，与单片微机结合可改变现有技术单一控制水泵开关的不足，可实现水流量自动调节。
权利要求1.一种由信号源、传感器、信号处理系统、电源系统及显示装置等组成的锅炉水位显控报警仪，其特征是所说信号源是一个置于测量容器上的同位素源，测量容器与锅炉水位连通，传感器是设置在测量容器上的核探测器，信号处理系统由前置放大器、光电隔离器、单片微机及控制元件构成，核探测器接收的信号由电缆输入至前置放大器经光电隔离器再经单片微机处理后供显示并通过控制元件作用于受控体。
2.按权利要求1所述的锅炉水位显控报警仪，其特征是所说测量容器是一矩形截面密封金属容器，同位素源为γ射线源，它设置在测量容器内一个侧壁的中部，核探测器为两只高温计数管，分别设置在γ射线源对面一侧的容器外壁面上、下两条边处，所说控制元件是固态继电器。
3.按权利要求1或2所述的锅炉水位显控报警仪，其特征是所说测量容器为铸铁或重金属制件，其壁厚大于15mm，高温计数管所在位置壁厚为3mm。
4.按权利要求1或2所述的锅炉水位显控报警仪，其特征是在信号处理系统电路内还设有一只常闭开关及一只常断开关，分别与仪器壳体上的二只按键相连通。
5.按权利要求3所述的锅炉水位显控报警仪，其特征是在信号处理系统电路内还设有一只常闭开关及一只常断开关，分别与仪器壳体上的二只按键相连通。
专利摘要一种与锅炉配套的锅炉水位显控报警仪，其特征是采用了核技术、单片微机和光隔离无触点控制。利用封装的微小同位素γ射线源设置在与锅炉水位连通的金属测量容器一个侧壁上，射线穿过水体被核探测器接收，再经前置放大输入单片微机，通过控制元件作用于水泵、调节阀、风机等受控体，使锅炉保持最佳水位。由于γ射线穿透力强，可克服水质、水垢的影响，使本仪器的灵敏度，可靠性及抗干扰能力大大增强，是一种较为理想的锅炉劳动保护装置。
文档编号F22D5/26GK2074857SQ9021453
公开日1991年4月10日 申请日期1990年9月13日 优先权日1990年9月13日
发明者罗克勇, 陈建生, 朱先本, 邓先荣 申请人:徐州水星锅炉仪表厂