结合锅炉水位检测系统的电路故障检测方法和设备技术方案

一种锅炉水位系统中的故障检测电路，其中包括一个双频信号发生器，该信号发生器产生两个没有相关ＤＣ分量的ＡＣ分量。这两个频率经过混合并经由一个阻抗匹配电路发送，以便将系统信号生成部分的阻抗与测量中的锅炉用水的阻抗相匹配。然后则将阻抗匹配信号引导到两条支线，其中一个支线经由多个电极探针之一引导到一个第一滤波器电路，另一个支路则引导到一个第二滤波器组。在组合中，这些滤波器传递这两个频率中较高或较低的一个，以便确定水位感测电路中的开路或短路状况，以及汽水比状况。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
(1)专利
本专利技术一般涉及锅炉水位检测器的领域，尤其涉及的是用于在锅炉水位检测器中检测电气故障和检测水汽比的系统。(2)相关技术描述在蒸汽锅炉中，如果暴露出火管，那么有可能将会导致锅炉爆炸，因此对水位进行控制是非常重要的。水对所述火管进行导热的速率要比蒸汽高出很多倍，因此，如果蒸汽覆盖火管，那么来自火管的热传导将会不足，所述火管将会快速过热。为了避免出现这种可能造成灾难性后果的事件，蒸汽系统有必要为每个锅炉提供冗余的水位指示器。有一段时间，一种解决冗余水位指示器需要的方案是包含两个独立的可视水位指示器。这种可视水位指示器需要指示器顶部和底部具有穿透性，此外还需要一个观察孔，其中水位在所述观察孔中是非常明显的。然而，锅炉通常是在很高的温度和压力之下工作的，其正常工作压力常常高达3000psi。而这个因素给工程技术提出了一个挑战，那就是如何使得观察孔在这种环境中足够牢固。结果，观察孔经常泄漏，而在这么高的压力之下，一个很小的泄漏就有可能迅速发展成一个严重的问题。有鉴于这个问题，诸如ASME之类的标准制定组织规定了替换的标准来提供冗余水位指示器。举例来说，可以将一个这种冗余可视指示器隔离并且改为使用一个电子水位指示器。对这种电子水位指示器来说，所述指示器自身必须非常牢固，并且最好是冗余和完全独立的系统，而不是扫描、轮询或复用系统，其中所述电子水位指示器通常是一个并行电路。然而，电子水位指示器也因为所涉及的高温而在设计中提出了自己的挑战。典型的电子水位指示器使用的是一个具有定距离间隔的导电电极(也称为探针)的水柱计系统，其中水柱计直接安装在锅炉侧面。而测量的则是施加到每一个定距离间隔电极的电势和电流。如果在导体之间有水存在，那么水的低阻抗将会导致产生一个相对较高的测量电流。与之相反，蒸汽的导电性则要差很多，这样一来，如果在导体之间存在的是蒸汽，那么高阻抗将会产生一个相对较低的测量电流。通常，较高的电流被用于照亮一种颜色或是一种类型的灯，由此向操作员给出一个易于查看的水位指示。附加的逻辑电路则可以提供蒸汽高出水体错误指示、高和低水位断路点、警报、预警、显示、继电器闭合、SSR传导以及其他指示。某些此类电子水位指示器使用的是一个很低的DC电势，而对其施加的则是一个外加的方波周期信号。所述DC电势可能会导致水的水解作用，并且有可能导致蒸汽系统内部氢、氧含量达到发生爆炸的浓度或者出现电镀现象。因此需要一种避免了水解问题的用于锅炉的电子水位指示系统。此外，标准制定组织还制定了多种自诊断特性，例如电源监视、时钟功能监视、电极短路检测、明线检测以及水过汽(water oversteam)检测。为了服务于这些不同的功能，目前提供了很多系统，但在本领域中还需要提供一种能够有效检测电路短路、电路开路、和/或水汽比状况的集成电子系统，其中所述电子系统的感测电路不具有可能导致水解的直流分量。Martin等人在美国专利4,020,488中描述了一种用于在参数值高出或低于预定限度的时候发出指示的设备。该设备包括两个或更多感测器，其中将每一个感测器都调整成在参数超出相应规定值的时候提供一个报警信号，并且其中至少一个感测器的值等于或超出了预定限度；此外，所述设备还包含了逻辑装置，其中包括一个与两个感测器相连并且调整为提供一个“参数超限”信号的验证电路。这个信号可用于在只有两个感测器全都提供了报警信号的时候操作一个警报器和/或紧急跳闸。在这里还描述了不同形式的设备，其中感测的参数则是发电站所使用的蒸汽厂中的不同装备的水位，由此提供了一个表示高和/或低水位的指示。Bartles在美国专利4,224,606中描述了一种用于故障安全型锅炉水位探针并具有安全测试功能的水位控制电路。所述控制电路与一个受控于场效应晶体管并具有恰当定义的操作阈值的放大器相连。在这里提供了一个安全测试开关，以便将放大器的输入拉到门限点下方，但并未将其拉至短路状况。通过观察系统输出，可以确定是否正确安装了水位检测器，以及放大器是否存在任何类型的不安全的操作失误。Spencer在美国专利4,482,891中描述了一种牢固的电子水位计设备，该设备尤其适合与锅炉锅筒水位计结合使用。所述设备包含了处于水柱中的简单探针感测器，差动放大感测器，只响应同时存在最小电平信号和某个频率的情况的检测器，以及连续处理四个检测器输出的逻辑电路它的相关探针检测器，其中一个探针检测器处于下方，另外两个则处于上方。Cosser在美国专利4,646,569中描述了一种用于测量容器中的液体水位的水位测量系统。其中建立了处于中央柱电极与环绕的圆柱形电极之间的第一传导路径的电阻抗，以及在柱体与容器之间的第二传导路径的电阻抗。第一传导路径由涂在圆柱R的绝缘外层限制成低于最小水位。第二传导路径则会随水位而变化。表示水位的输出信号则是通过采用电势测定方法而从电极上提取的。通过将所述信号应用于一个具有匹配非线性传送函数的电路，可以线性化所述信号。通过使用这种装置，可以产生一个表示水位的连续输出信号，该信号不会受到因为流体电阻率改变所导致的差错的影响。Colley等人在美国专利4,692,591中描述了一种用于对电极锅炉蒸汽增湿器进行控制的控制器，其中可以从一个多相交流电流源来控制所述蒸汽增湿器。在这里，多个电流回路变压器与锅炉电极相耦合，这些变压器对在多相交流电各个相位中提取的单独电流进行感测。多个全波电桥整流器分别将电流回路次级线圈耦合到电压放大器的输入端，这样一来，放大器的输出端表示的是在锅炉电极电路各个相位中感测的最高电流。而在电压放大器的输出超出一个预定阈值的时候则产生一个控制效应，由此增湿器的操作是依照通过每个锅炉电极所提取的单独相位电流最大值而被控制的。同样，Colley等人在美国专利4,792,660中描述了一种用于对电极锅炉蒸汽增湿器进行控制的控制器。所述控制器包含了多个与锅炉电极相耦合的电流回路变压器，以便感测电极锅炉提取的电流。电流电平检测器则向关联于锅炉的电磁阀提供一个控制电压，以便排出来自锅炉的预定水量，从而在电极电流超于预定电流上限的时候减小电机电流。此外还提供了一个可以重新设定的计数器，以便限制为了减小电极电流所执行的自动尝试的数目。湿度调节器的标准周期性活动则将计数器复位，以免通过长期获取单独的过量电流事件而导致达到预定计数。在锅炉正常操作过程中将对电极电流降低到一对预定电流电平之间所需要的时间进行监视，并且将其与一个已知基准进行比较，从而提供锅炉状况的一般指示。Jordan等人在美国专利5,519,639中描述了一个用于对具有压力柱的压力圆筒的水位进行监视的系统。所述监视系统包括多个与压力柱通信的电极，以便接触所述柱内部的水和蒸汽。其中每一个电极都具有自己的位置，并且产生一个对应于有水存在的第一输出，以及一个对应于存在蒸汽的第二输出。鉴别器可操作地连接到电极，它具有一个模数转换器，用于接收各个电极的输出并且将这些输出转换成一个数字信号。所述数字信号表示的是每个电极那里的水的导电性。中央处理器与鉴别器相连，以便激励所述鉴别器并且接收数字信号，从而确定导电率与各个电极在所述柱中位置之间的倾斜降级。此外，所述中央处理器还确定了所述柱中的水与蒸汽之间的一个拐点。而LCD显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于用于锅炉水位指示器的感测电路，其中所述指示器具有一个水位探针，所述电路则包括：ａ．双频信号发生器；ｂ．经由该探针而与信号发生器耦合的第一高通滤波器；ｃ．与该信号发生器相耦合的第二高通滤波器；ｄ．与第一 高通滤波器相耦合，以便产生一个正的感测电平的正向整流器；ｅ．与第二高通滤波器相耦合，以便产生一个负的感测电平的负向整流器；ｆ．一个用于接收正和负的感测电平并且产生一个求和输出的求和点，其中所述求和点处相等的正的和负的感测电平 表示在该感测电路中没有出现开路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：GG桑德斯，
申请(专利权)人：泰科阀门及控制公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]