Устройство для измерения уровня жидкости в теплообменном аппарате Советский патент 1992 года по МПК G01F23/14 

Изобретение относится к области энергетики, в частности к устройствам для измерения уровня жидкости в теплообменных аппаратах и сосудах, и может быть использовано на атомных и тепловых электростанциях для контроля уровня конденсата в аппаратах, рабочей средой которых является вода, пар и пароводяная смесь, при стационарных и переменных расходах, давлении, температуре.

Известно устройство для контроля уровня жидкости, содержащее подключенный к аппарату дифманометр. с помощью которого измеряют перепад полного давления, складывающегося из давления пара в аппарате и давления столба жидкости. Измерение уровня с помошью известного устройства дает значительные погрешности в переменных режимах, когда в аппарате возникают перепады давления между различными зонами парового пространства: над уровнем жидкости и в месте присоединения плюсовой импульсной линии дифманометра к аппарату. Кроме того, на погрешности оказывают влияние колебания температуры жидкости в аппарате (В.П.Преображенский Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергия. 1978. с.546-547).

Известно также устройство для контроля уровня конденсата в подогревателе высокого давления (ПВД) турбин тепловой

XI

О О CJ

Ь

00

электростанции (Гринфельд Р.Н., Малевин- ский Г,В., Немерский Б.В, и др. Предотвращение ложных срабатываний защиты при повышении уровня в ПВД в нестационарных режимах, Теплоэнергетика, 1985, N 2, с. 17-20). Особенность этого устройства заключается в том, что плюсовая импульсная линия дифманометра присоединена к нижнему участку трубопровода, шунтирующего паровое пространство подогревателя. Нижний конец шунтирующего трубопровода присоединен к корпусу подогревателя на высотной отметке на 200-300 мм выше нормального уровня конденсата греющего пара в подогревателе. Верхний участок шунтирующего трубопровода, имеющий больший приведенный коэффициент гидравлического сопротивления, присоединен к верхней части парового пространства подогревателя.

По технической сущности и достигаемому техническому эффекту известное устройство является прототипом заявляемого устройства.

При кратковременных - в течение 3-5 с, изменениях распределения давлений по высоте парового пространства ПВД и сохранении постоянного уровня конденсата в подогревателе данное устройство позволяет исключить погрешность в измерении уровня, вызванную снижением давления в верхней части подогревателя. Недостатком известного технического решения является то, что данное устройство не рассчитано на работу в переменных режимах, при которых одновременно происходит повышение уровня, изменение температуры конденсата греющего пара и возникает градиент давления по высоте парового пространства подогревателя. В этом режиме при заполнении нижней части шунтирующего трубопровода водой и ее вскипании, вызванном, например, снижением давления в подогревателе или повышением температуры конденсата греющего пара, давления пара над поверхностью жидкости в шунтирующем трубопроводе и подогревателе могут существенно отличаться, что приводит к расхождению между показаниями уровня конденсата на приборе и его истинным значением, т.е. к снижению точности измерения уровня конденсата в процессе эксплуатации.

Так, например, расхождение в показаниях уровня конденсата в подогревателях низкого давления при использовании известного уровнемера составило около 0,7 м при врезке плюсовых линий на различной высоте и 0,4 м - при врезке минусовых линий на различной высоте.

Кроме того, известное устройство имеет ограниченный диапазон измерения уровня жидкости, определяемый расположением минусовой импульсной линии дифманометра и нижней врезки шунтирующего трубопровода. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерения уровня жидкости в тепло- менных аппаратах или сосудах, в

0 особенности, работающих в переменных режимах.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения уровня жидкости в теплообменном аппарате или сосуде,

5 содержащем дифманометр, уравнительный сосуд и холодильник, шунтирующий трубопровод, соединенные посредством плюсовой и минусовой импульсных линий между собой, а также с внутренней полостью тепло0 обменного аппарата, причем нижний конец шунтирующего трубопровода выполнен большего проходного сечения, чем верхний участок, согласно изобретению и в отличие от известного, шунтирующий трубопровод

5 снабжен теплоизоляцией, а его нижний конец подсоединен к теплообменному аппарату ниже минимального уровня жидкости в аппарате на одной или близкой высотной отметке с местом подключения минусовой

0 импульсной линии дифманометра

Кроме того, целесообразно верхний конец шунтирующего трубопровода присоединить к корпусу аппарата с неосесиммет- ричным подводом греющего пара

5 диаметрально противоположно подводу пара.

В аппаратах с горизонтальным подводом пара верхний конец шунтирующего трубопровода целесообразно подсоединить к

0 аппарату выше ввода греющего пара

Изобретение поясняется чертежами где на фиг 1 представлена схема теплооб- менного аппарата и устройство для измерения уровня жидкости в аппарате, согласно

5 изобретению; на фиг 2 - сечение по А-А на фиг.1.

Устройство для измерения уровня в теплообменном аппарате 1 содержит дифманометр 2 с запорной арматурой 3 уста0 новленной на плюсовой 4 и минусовой 5 импульсных линиях и между ними. На минусовой линии 5 установлен холодильник 6, а в верхней части плюсовой линии - уравнительный сосуд 7 Внутренняя полостьтепло5 обменного аппарата 1 соединена с шунтирующим трубопроводом 8 посредством импульсных линий 4 и 5, с дифманомет- ром 2 и соответственно уравнительным сосудом 7 и холодильником 6. Шунтирую- щий трубопровод 8 имеет нижний участок 9,

выполненный большего проходного сечения, чем основной участок трубопровода 8 и верхний участок 10 наименьшего проходного сечения, присоединенный к паровому пространству теплообменного аппарата 1 или к коробу 11 выше патрубка 12 или окон 13 для подвода греющего пара к теплооб- менной. поверхности 14, Уравнительный сосуд 7 и плюсовая импульсная линия 4 дифманометра 2 установлены на высотной отметке вблизи нижней образующей патрубка 12 или (при наличии парового короба 11) вблизи нижнего среза окон 13.

Шунтирующий трубопроводе выполнен теплоизолированным, тем самым обеспечивается поддержание примерно одинаковых температур жидкости в шунтирующем трубопроводе и аппарате 1 при стационарных и переменных режимах и поддержание близких по величине давлений над поверхностью жидкости в шунтирующем трубопроводе 8 и в аппарате 1. Этому же способствует и увеличенный запас жидкости в нижнем участке 9, имеющем больший диаметр, чем средний и верхний участки.

Теплоизоляция шунтирующего трубопровода 8 может быть осуществлена, например, путем размещения трубопровода 8 под общей теплоизоляцией 15 теплообменного аппарата 1. Такое конструктивное решение еще больше повышает надежность поддержания близких температур в аппарате 1 и шунтирующем трубопроводе 8.

Минусовая импульсная линия 5 дифманометра 2 и нижний штуцер 16 шунтирующего трубопровода 8 подсоединены к теплообменному аппарату 1 ниже минимального уровня жидкости в аппарате 1, на равной или близкой высотной отметке с минусовой импульсной линией 5. Из конструктивных соображений может оказаться целесообразным минусовую линию 5 дифманометра 2 присоединить непосредственно к нижнему штуцеру 16. В теплообменных аппаратах с неосесимметричным подводом греющего пара верхний конец шунтирующего трубопровода 8 подсоединен к корпусу аппарата 1 диаметрально противоположно подводу пара. В аппаратах с горизонтальным подводом греющего пара верхний конец шунтирующего трубопровода 8 подсоединен к аппарату 1 выше ввода греющего пара, например, патрубка 12 или окон 13.

Устройство для измерения уровня жидкости работает следующим образом:

При работетеплообменного аппарата 1 уровень конденсата греющего пара определяют по перепаду полных давлений между

плюсовой 17 и минусовой 18 камерами дифманометра 2.

Величина давления в плюсовой камере 17 определяется суммой даления в паровом

пространстве шунтирующего трубопровода 8 и весом столба жидкости в уравнительном сосуде 7 и импульсной линии 4 между уравнительным сосудом 7 и дифманометром 2. Величина давления в минусовой камере 18

0 дифманометра 2 определяется суммой давлений над поверхностью конденсата греющего пара в аппарате 1 и давлением столбов жидкости в аппарате над штуцером 16 присоединения трубопровода 8. а также в урав5 нительном сосуде 7 импульсной линии 5 между аппаратом 1 и дифманометром 2.

Для ограничения погрешности измерения уровня, связанной с различием температуры жидкости в аппарате 1 и плюсовой

0 импульсной линии 4, в показания дифманометра 2 должна быть внесена поправка на плотность жидкости при средней температуре в аппарате 1, характерной для стационарных и переменных режимов. Поскольку

5 в интересующих нас стационарных ибы- стропереходных режимах работы ряда теплообменных аппаратов, например, регенеративных подогревателей низкого давления, температура конденсата греюще0 го пара меняется в ограниченных пределах, поэтому температурная погрешность измерения уровня в этом случае не превысит ориентировочно 2%.

Благодаря наличию связей шунтирую5 щего трубопровода 8 с корпусом аппарата 1 посредством штуцера 16 и импульсной трубки 10, а также наличию теплоизоляции 15 трубопровода 8, обеспечивающей одинаковые или близкие температуры кондесата

0 греющего пара в аппарате 1 и i рубопроводе 8, давление пара над поверхностью конденсата в обоих сосудах практически одинаковы.

В переменных режимах, связанных с

5 изменениями нагрузки, переключениями в схеме установки, отказами системы поддержания уровня в аппарате 1, происходят изменения уровня, давления и температуры конденсата греющего пара, а также рас0 пределения давлений по высоте парового пространства аппарата 1. При этом температура конденсата и давления пара в аппарате 1 и шунтирующем трубопроводе 8 могут отличаться. Однако непрерывно про5 исходит процесс выравнивания давлений, благодаря перетечкам конденсата и пара через штуцер 16 и импульсную трубку 10, а также выпариванию жидкости в трубопроводе 8. Минимальному расхождению в величинах давлений над поверхностью

конденсата греющего пара в аппарате 1 и трубопроводе 8 способствует также присоединение к аппарату 1 штуцера 16 и минусовой импульсной линии 5 дифманометра 2 на одной высотной отметке.

1 В теплообменных аппаратах, например, подогревателях низкого давления, имеющих паровой короб 11 для подвода греющего пара, дополнительно обеспечивается расширение пределов измерений уровня при сохранении минимальной погрешности путем присоединения импульсной трубки 10 трубопровода 8 к паровому коробу 11 выше окон 13 для подвода греющего пара ктеплообменной поверхности 14 диаметрально противоположно патрубку 12 подвода греющего пара, то есть в зоне, где расход греющего пара и перепад давлений между коробом 11 и кожухом, в котором находится теплообменная поверхность, близки к нулевым значениям. Это существенно ограничивает величину возможной дополнительной ошибки измерений. Благодаря тому, что плюсовая импульсная линия 4 дифманометра 2 присоединена к трубопроводу 8 вблизи уровня нижнего среза окон 13 подвода греющего пара, увеличивается до максимально возможного предела измерения уровня жидкости в аппарате 1.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет измерять уровень жидкости в теплообменных аппаратах в широких

0

5

0

5

0

пределах и с минимальными погрешностями, в особенности, при переменных режимах эксплуатации (температура, давление, большие колебания уровня). Тем самым техническое преимущество данного устройства, по сравнению с прототипом, заключается в повышении точности измерения уровня жидкости в аппаратах, работающих в нестационарных режимах, в 3-5 раз.

Формула изобретения Устройство для измерения уровня жидкости в теплообменном аппарате, состоящее из шунтирующего трубопровода, содержащего последовательно соединенные участки высокого и низкого аэродинамического сопротивления, уравнительного сосуда, холодильной установки и дифманометра, плюсовая камера которого посредством импульсных линий через уравнительный сосуд подключена к участку шунтирующего трубопровода с низким аэродинамическим сопротивлением в его верхней части, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, шунтирующий трубопровод выполнен с теплоизолирующим покрытием, а нижнее присоединение к корпусу теплооб- менного аппарата участка шунтирующего трубопровода с низким аэродинамическим сопротивлением выполнено на одной высоте с присоединением импульсной линии минусовой камеры дифманометра.

Изобретение относится к уровнеметрии и может быть использовано для измерения уровня жидкости в теплообменных аппаратах и сосудах. Цель изобретения - повышение точности. При работе теплообменного аппарата 1 уровень конденсата греющего пара определяют по перепаду полных давлений между плюсовой 17 и минусовой 18 камерами дифманометра 2. В нестационарных режимах работы установки происходят изменения уровня, давления и температуры по высоте парового пространства аппарата 1. При этом температура конденсата и давление пара в аппарате 1 и шунтирующем трубопроводе 8, имеющем верхний участок с высоким аэродинамическим сопротивлением и нижний участок с низким аэродинамическим сопротивлением, могут отличаться. Однако, непрерывно происходит процесс выравнивания давлений благодаря перетечкам конденсата и пара через штуцер 16 и импульсную трубку 10, а также выпариванию жидкости в трубопроводе 8 При этом повышается точность намерения уровня в быстропереходных и нестационарных режимах работы аппарата 1. 2 ил. сл С

L.

Составитель Г.Брагинский Фи2.2 Редактор Е.Никольская Техред М.МоргенталКорректор Л.Лукач

Заказ 3178ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

А-А