專利名稱：鍋爐防缺水預(yù)警聯(lián)鎖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是物理領(lǐng)域中容積，流量或液位測(cè)量范圍內(nèi)的鍋爐液位自動(dòng)控制及防缺水預(yù)警裝置。
因鍋爐缺水造成事故是鍋爐事故中最為普遍，危險(xiǎn)也較大的一種事故，對(duì)此，目前有多種鍋爐液位控制技術(shù)對(duì)其加于克服，如浮球－電感式，浮球－開關(guān)式、電極式、電容式等等，它們收到了一定的效果；但是，這些技術(shù)都缺乏對(duì)傳感器本身所產(chǎn)生的故障進(jìn)行失效判斷的能力，控制器本身也沒有自校驗(yàn)功能，此外，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)運(yùn)行中鍋爐的極低水位和出現(xiàn)缺水預(yù)兆這兩種狀態(tài)也常常不能準(zhǔn)確分辯，或發(fā)現(xiàn)鍋爐有缺水運(yùn)行預(yù)兆時(shí)報(bào)警范圍比較狹窄，不利于事故的及時(shí)，正確處理。
本實(shí)用新型的目的在于克服以上鍋爐液位控制技術(shù)的不足之處，提供一種能顯示和自動(dòng)控制鍋爐水位，能判斷傳感器、控制器本身故障，能準(zhǔn)確分辯運(yùn)行鍋爐的缺水預(yù)兆，并能遠(yuǎn)距離監(jiān)視，將該信息儲(chǔ)存起來的鍋爐防水預(yù)警聯(lián)鎖裝置。
本實(shí)用新型由傳感器，控制器、監(jiān)視器叁部分組成。
傳感器由四根設(shè)定不同高度的不銹鋼極棒組成，垂直安裝在一個(gè)用φ89無(wú)縫鋼管制成的密封筒體內(nèi)，極捧與筒體端蓋之間用聚四氟乙烯長(zhǎng)套圈絕緣，端蓋的內(nèi)表面噴涂聚四氟乙烯涂層。筒體上加有工頻低壓脈沖信號(hào)，利用爐水的導(dǎo)電性，液位變化時(shí)與極棒的接觸，在極捧上產(chǎn)生液位信號(hào)。傳感器通過纜線和控制器連結(jié)。
控制器由液位狀態(tài)變換電路，自校驗(yàn)電路、編譯碼電路、控泵電路、傳感器故障判別電路、液位狀態(tài)模擬顯示及報(bào)警電路、缺水預(yù)兆判別電路和發(fā)訊報(bào)警及聯(lián)鎖保護(hù)電路八個(gè)部分組成。由傳感器送來的極棒電位信號(hào)經(jīng)檢波識(shí)別、濾波、和積分延時(shí)后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的四種液位(高水位、正常水位上限、正常水位下限、低水位)通斷信號(hào)，分二路送出，一路送控泵電路，控制進(jìn)水泵的啟閉；另一路送編譯碼電路，在轉(zhuǎn)換成五種有效液位代碼和十一種電極失效代碼后分三路送出，其中一路送傳感器故障判別電路，經(jīng)識(shí)別后驅(qū)動(dòng)極捧故障LED顯示器；一路經(jīng)二極管陣譯碼后送液位狀態(tài)模擬顯示及報(bào)警電路，驅(qū)動(dòng)一組高亮度平面LED，在控制器面板上形成五種不同顏色和高度的色塊顯示，模擬顯示出極低水位、低水位、正常水位、高水位和滿水位五種鍋爐液位狀態(tài)；第三路送缺水預(yù)兆判別電路，經(jīng)判別后，如是缺水預(yù)兆，即送發(fā)訊報(bào)警及聯(lián)鎖保護(hù)電路，在切斷鍋爐動(dòng)力的同時(shí)，向監(jiān)視器發(fā)訊報(bào)警。控制器與監(jiān)視器之間可采用有線或無(wú)線兩種方式進(jìn)行信號(hào)傳輸。
監(jiān)視器由報(bào)警信號(hào)預(yù)處理電路，鎖存器控制電路，二次報(bào)警電路、編譯碼與鎖存電路、缺水預(yù)兆顯示器，時(shí)間合成電路和時(shí)間顯示電路組成。控制器發(fā)來的報(bào)警信號(hào)經(jīng)隔離、緩沖后，送鎖存器控制電路，鎖存器控制電路的輸出分三路，一路輸出使鎖存電路的鎖存控制端打開，使來自時(shí)間合成器的報(bào)警時(shí)間和來自編譯碼電路的報(bào)警鍋爐爐號(hào)代碼鎖存起來并送顯示器顯示；一路送二次報(bào)警電路報(bào)警；第三路將缺水預(yù)兆顯示器打開。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)1.傳感器、控制器和監(jiān)視器三位一體，聯(lián)成系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)鍋爐有缺水運(yùn)行預(yù)兆時(shí)，除了能切斷鍋爐動(dòng)力以外，還能向遠(yuǎn)距離的監(jiān)視器報(bào)警，使監(jiān)視器立即顯示有缺水運(yùn)行預(yù)兆的鍋爐號(hào)和發(fā)生時(shí)刻，便于及時(shí)準(zhǔn)確地處理事故，同時(shí)，缺水預(yù)兆信息能記憶保存，便于事后對(duì)事故原因進(jìn)行分析。
2.控制器輸入部分的液位狀態(tài)變換電路能對(duì)液位通斷信號(hào)進(jìn)行正反向延時(shí)處理，濾去液位波動(dòng)造成干擾，保證進(jìn)水泵控制正確。
3.采用數(shù)字編碼技術(shù)，將液位狀態(tài)轉(zhuǎn)換為五種有效代碼和十一種電極失效代碼，對(duì)電極的故障能顯示報(bào)警，從而確?？刂破餍盘?hào)采樣正確。
4.液位顯示采用模擬色塊，能準(zhǔn)確區(qū)分五種不同狀態(tài)液位，以及液位與電極的相對(duì)位置，顯示清晰，直觀性強(qiáng)，方便操作。
5.運(yùn)用時(shí)間讀秒顯示方式，能準(zhǔn)確分辨極低水位與缺水預(yù)兆，判出缺水預(yù)兆后除了能對(duì)鍋爐動(dòng)力進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)外，還能向監(jiān)視器發(fā)訊，對(duì)確保鍋爐安全運(yùn)行有重要的使用價(jià)值。
6.采用了獨(dú)特的自測(cè)試技術(shù)，隨時(shí)可對(duì)控制器進(jìn)行在線自校驗(yàn)，大大提高了控制器工作的可靠性。
7.采用MOS集成電路，運(yùn)用數(shù)字技術(shù)，電路工作于開關(guān)狀態(tài)，無(wú)信號(hào)放大誤差，可靠性好，抗擾性強(qiáng)。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，在使用性能，使用周期，方便操作與管理，避免事故的發(fā)生，降低制造成本諸方面均有長(zhǎng)足的進(jìn)步。
本實(shí)用新型附圖附


圖1為電極式液位傳感器結(jié)構(gòu)圖，圖中1為傳感器，2為電極Ⅰ，3為電極Ⅱ，4為電極Ⅲ，5為電極Ⅳ，6為筒體，7為聚四氟乙烯涂涂層，8為聚四氟乙烯絕緣長(zhǎng)套圈，9為端蓋，10為絕緣墊圈，11為聚四氟乙烯絕緣套圈；附圖2為控制器和監(jiān)視器外形圖，圖中12為傳感器與控制器的連接線，13為控制器，14為液位狀態(tài)顯示屏，15為報(bào)警LED顯示器，16為退出運(yùn)行LED顯示器，17為極低水位時(shí)間讀秒顯示器，18為退出運(yùn)行的磁性鑰匙插入孔，19為控制器與監(jiān)視器的連接線，20為監(jiān)視器，21為鍋爐缺水預(yù)兆信息顯示屏，22為日期顯示器，23為時(shí)間顯示器；附圖3為控制器和監(jiān)視器電路框圖，圖中，24為液位狀態(tài)變換電路，25為自校驗(yàn)電路，26為編譯碼電路，27為控泵電路，28為傳感器故障判別電路，29為液位狀態(tài)模擬顯示及報(bào)警電路，30為缺水預(yù)兆判別電路，31為發(fā)訊報(bào)警及聯(lián)鎖保護(hù)電路，32為控制器電源電路，33為報(bào)警信號(hào)預(yù)處理電路，34為鎖存器控制電路，35為二次報(bào)警電路，36為編譯碼及鎖存電路，37為缺水預(yù)兆顯示器，38為時(shí)間合成電路，39為時(shí)間顯示電路，40為監(jiān)視器電源電路；附圖4為控制器部分電路圖；附圖5為監(jiān)視器部分電路圖；附圖6為自校驗(yàn)電路圖；附圖7為監(jiān)視器電源電路。
以下結(jié)合附圖，說明本實(shí)用新型實(shí)施例傳感器1由四根φ10mm的不銹鋼元(1Cr18Ni9Ti)組成四根電極Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ2、3、4、5，電極Ⅰ2表示高水位，電極Ⅱ3表示正常水位上限，電極Ⅲ4表示正常水位下限，電極Ⅳ5表示低水位，四根電極垂直安裝在一個(gè)φ89無(wú)縫鋼管筒體6內(nèi)，端蓋9與電極之間使用聚四氟乙烯絕緣長(zhǎng)套圈8，端蓋內(nèi)表面噴涂聚四氟乙烯涂層7。傳感器1通過連接纜線12與控制器13連接。
控制器13的外形尺寸為寬160mm，高80mm，長(zhǎng)250mm，其面板上液位狀態(tài)顯示屏14用7只高亮度大發(fā)光面的平面LED構(gòu)成，刻有四根模擬電極，可模擬顯示水位的五種狀態(tài)鍋爐水位高于電極Ⅰ2，色塊顯紅色，表示滿水位(蜂嗚器連續(xù)報(bào)警)；水位低于電極Ⅰ2，色塊顯橙黃色，表示高水位；水位低于電極Ⅱ3，色塊顯綠色，表示正常水位上限；水位低于電極Ⅲ4，色塊顯橙色，表示正常水位下限(蜂嗚器斷續(xù)報(bào)警)；水位低于電極Ⅳ5，色塊閃爍發(fā)紅光，表示低水位，此時(shí)，時(shí)間讀秒顯示器17進(jìn)入讀秒，其時(shí)間整定范圍為10到190秒，一旦超過整定值，控制器13立即切斷鍋爐電源，對(duì)鍋爐實(shí)施保護(hù)性緊急停爐，同時(shí)向外報(bào)警?？刂破?3附有特制的有機(jī)玻璃磁性匙鑰，將其插入矩形孔18后，就能恢復(fù)鍋爐電氣裝置的控制電源?？刂破?3與監(jiān)視器20之間的信號(hào)傳輸可采用有線或無(wú)線兩種方式進(jìn)行。
監(jiān)視器20可采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)殼，其面板上缺水預(yù)兆信息顯示屏21用數(shù)碼管及特制的中文PV薄膜構(gòu)成，日期顯示器22和時(shí)間顯示器23均用四位數(shù)字屏組成。
本實(shí)用新型的電路實(shí)施過程為(對(duì)照附圖4)在控制器13中由二極管D1～D8，電阻R1～R8，電容C1～C8和集成電路IC1(MC1413)、IC2(CD4049)組成液位狀態(tài)變換器24，由傳感器DJ1～DJ4送入的電極通斷信號(hào)經(jīng)檢波、濾波、倒相、積分延時(shí)后，再經(jīng)倒相后輸出四路標(biāo)準(zhǔn)電平的液位信號(hào)。其中，R5～8，C5～8；D5～8構(gòu)成的積分延時(shí)器。控泵電路27由2／6片IC2(CD4049)，1／6片IC12(CD4069)，1／4片IC13(CD4081)，3／7片IC4(MC1413)，電阻R9～10、R12～13、單相可控硅SC1(MCR100－8)，三極管BG1(9013)、LED(L1～2)以及繼電器1J(HG4123)組成，該電路的作用是通過繼電器1J控制進(jìn)水泵。當(dāng)液位處于低水位時(shí)(DJ3脫離液面)，BG1基極和SC1控制極出現(xiàn)高電平，BG1和SC1導(dǎo)通，導(dǎo)致IC15第1腳出現(xiàn)高電平。IC15第2腳接TP端，TP端為自校驗(yàn)電路25控制端，控制器處于自校驗(yàn)狀態(tài)時(shí)為低電平，運(yùn)行狀態(tài)時(shí)為高電平。此時(shí)IC4第7腳為高電平，第10腳為低電平，1J吸合，控制水泵進(jìn)水，當(dāng)液位處于高電平時(shí)(DJ2接觸液面)，BG1截止，IC4第7腳為低電平，1J失電釋放，水泵停轉(zhuǎn)。如此周而復(fù)始，控制液位始終在DJ3與DJ2范圍內(nèi)。編譯碼電路26由單16通道模擬開關(guān)IC3(CD4067)和二極管陣D9～D26組成。傳感器故障判別顯示電路28由一片IC16(CD4078)、2／3片IC13(CD4075)、電阻R11及L3組成，其作用是識(shí)別并顯示電極故障。以液位處于高水位為例，當(dāng)液位處于高水位時(shí)，DJ2、DJ3、DJ4均與爐水接觸，IC3的輸入端對(duì)應(yīng)二進(jìn)制代碼“0111”，假設(shè)此時(shí)DJ2失效，那末上述信號(hào)代碼變成“0101”，經(jīng)IC3轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)“5”，IC3第4腳輸出變?yōu)楦唠娖?，?jīng)或門IC16和IC13后仍為高電平，該高電平驅(qū)動(dòng)L3工作，顯示電極故障。液位狀態(tài)模擬顯示及報(bào)警電路由4／7片達(dá)林頓陣列，IC4(MC1413)，1／4片IC14(CD4081)、達(dá)林頓陣列IC5(MC1413)、R14～26，蜂嗚器YD(PT27)以及P1～P7共7只高亮度大發(fā)光面雙色平面LED(BMG245A－OG)組成。IC3的輸出信號(hào)經(jīng)D9～D26二極管陣譯碼后送入相應(yīng)的MC1413端口，直接驅(qū)動(dòng)P1～P7中的一組或多組，達(dá)到模擬顯示液位的效果。以高水位為例，IC3的輸入對(duì)應(yīng)二進(jìn)制代碼“0111”，經(jīng)IC3轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)“7”，IC3第2腳輸出為高電平，從而導(dǎo)致D13、D16、D20、D22、D23、D25導(dǎo)通，經(jīng)IC4、IC5驅(qū)動(dòng)后，P1～P6六組紅、綠雙色平面LED都點(diǎn)亮，在控制器的液位狀態(tài)顯示屏14顯示出一大塊橙色光帶，在刻在顯示屏14上的四根模擬電極的映襯下，模擬顯示出鍋爐高水位狀態(tài)。缺水預(yù)兆判別電路30由秒信號(hào)發(fā)生器、2／6片IC12(CD4069)、R27～28，電位器W，電容C9，計(jì)數(shù)器IC6～7(CD4518)，譯碼器IC8～I(xiàn)C10(CD4513)，數(shù)碼管X1～X3(5EF1051KP)，讀秒控制門1／4IC14(CD4081)，復(fù)位電路2／6IC12(CD4069)、1／4IC14(CD4081)、1／3IC13(CD4075)、霍爾元件IC11(UN3020)以及R29、R30、R31、R37、C10、L5及BG3、讀秒預(yù)置電路二極管D27～30，撥盤開關(guān)K1、R32～33，1／4IC14(CD4081)共七部分組成，其輸出直接接入電路31，當(dāng)判出有缺水預(yù)兆時(shí)，SC2控制端出現(xiàn)高電平，SC2導(dǎo)通，繼電器2J(HG4123)吸合，由繼繼電器2J切斷鍋爐動(dòng)力同時(shí)向監(jiān)視器發(fā)訊報(bào)警。
(對(duì)照附圖5)假設(shè)1號(hào)鍋爐控制器發(fā)生缺水預(yù)兆報(bào)警，報(bào)警輸入信號(hào)經(jīng)IC1(MC1413)倒相隔離再經(jīng)IC2(CD4049)倒相緩沖，在IC2的第2腳出現(xiàn)高電平，經(jīng)IC4(C304)譯成BCD碼為“0001”，送IC5(CD4042｀四D鎖存器輸入端，與其同時(shí)，門電路IC3(CD4072)的輸出端13腳也出現(xiàn)高電平，經(jīng)過R2后觸發(fā)單相可控硅SC1、SC2(MCR100－8)導(dǎo)通，在R6形成壓降使IC5～I(xiàn)C16(CD4042)12塊四D鎖存器的第5腳控制端出現(xiàn)控制數(shù)據(jù)鎖存的高電平，其中IC5把報(bào)警鍋爐爐號(hào)的二進(jìn)制代碼鎖住后再送IC17(CD4511)轉(zhuǎn)譯成七段數(shù)碼信號(hào)，點(diǎn)亮數(shù)碼管X1(5EF1031KP)顯示爐號(hào)。IC6～16把由時(shí)間合成器IC21、IC22(LM8363)雙鬧數(shù)字鐘集成電路送出的報(bào)警時(shí)間的代碼鎖住，同時(shí)送顯示器X2、X3還原顯示出報(bào)警時(shí)間。IC21、IC22的另一分路分別送顯示器X4、X5(5EF4061K)顯示當(dāng)前時(shí)間，IC20(5369)和晶振H。T、電容C5、C6、電阻R2，構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)時(shí)標(biāo)。與此同時(shí)BG1(9013)導(dǎo)通警報(bào)發(fā)生器IC18(KD9561)工作，其輸出信號(hào)經(jīng)IC19(LM386)放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器YD發(fā)警報(bào)。由于SC1的陽(yáng)極接保護(hù)電源Ue，所以，即使斷電，IC5～16鎖存器的鎖存控制高電平仍突有效，保證報(bào)警顯示內(nèi)容不會(huì)丟失，如要清除內(nèi)存，只需轉(zhuǎn)動(dòng)一下鑰匙開關(guān)Kc即可。
(對(duì)照附圖6)，自校驗(yàn)電路25的秒脈沖CP端自校驗(yàn)點(diǎn)T1、T2、T3、T4以及A1、A2、B1、B2、和TP點(diǎn)分別與附圖4中所對(duì)應(yīng)各點(diǎn)相連接。此外，圖6中的E接至電極式傳感器的筒體。按一下AN，由IC19(CD4013)構(gòu)成的防抖動(dòng)開關(guān)電路的第1腳出高電平，一路通過R38使BG4(9013)導(dǎo)通，令繼電器3J，4J(HG4123)吸合，將控制器發(fā)往傳感器的工頻低壓脈沖切斷，同時(shí)通過A1、A2和B1、B2的短接，將圖4中的C5、C6的放電電阻R5、R6短路。IC19的1腳另一路輸出，將IC15(CD4081)的脈沖控制門打開，令秒脈沖通過，送到脈沖分配器IC17(CD4017)的脈沖輸入端，通過門電路IC18(CD4071)對(duì)IC17輸出電平的組合，在自校驗(yàn)點(diǎn)T4、T3、T2和T1漸進(jìn)出現(xiàn)高電平，為控制器提供模擬液位變化的自檢驗(yàn)信號(hào)源，籍以判斷控制器工作正常與否。
(對(duì)照附圖4、7)控制器電源電路32和監(jiān)視器電源電路40中的IC20IC23均為三端集成穩(wěn)壓器(7812)，QZ1、2為整流橋堆(1A，100V)，Ee為層疊電池(6F22－9V)。
權(quán)利要求1.一種鍋爐防缺水預(yù)警聯(lián)鎖裝置，含有傳感器1，控制器13，傳感器1由四根設(shè)定不同高度的不銹鋼極捧Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ2、3、4、5構(gòu)成，垂直安裝在一個(gè)用φ89無(wú)縫鋼管制成的密封筒體6內(nèi)，極捧與端蓋9之間用聚四氟乙烯長(zhǎng)套圈絕緣，端蓋9內(nèi)表面噴涂聚四氟乙烯涂層，其特征是(1)由傳感器1、控制器13、監(jiān)視器20三部分組成；(2)控制器13由液位狀態(tài)變換電路24、自校驗(yàn)電路25、編譯碼電路26、控泵電路27、傳感器故障判別電路28、液位狀態(tài)模擬顯示及報(bào)警電路29、缺水預(yù)兆判別電路30、和發(fā)訊報(bào)警及聯(lián)鎖保護(hù)電路31組成；(3)監(jiān)視器20由報(bào)警信號(hào)預(yù)處理電路33、鎖存器控制電路34、二次報(bào)警電路35、編譯碼與鎖存電路36、缺水預(yù)兆顯示器37、時(shí)間合成電路38、時(shí)間顯示電路39組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是控制器13的液位狀態(tài)變換電路24由積分延時(shí)器組成，對(duì)液位通斷信號(hào)進(jìn)行正、反向延時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是控制器13的自校驗(yàn)電路25由秒脈沖源，脈沖控制門，脈沖分配器組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是控制器的編譯碼電路26由單16通道模擬開關(guān)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、4所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是控制器13中的傳感器故障判別電路28由單16通道模擬開關(guān)、LED和或門組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是控制器13的液位狀態(tài)模擬顯示電路29由高亮度大發(fā)光面雙色平面發(fā)光二極管和達(dá)林頓陣列組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是控制器13的缺水預(yù)兆判別電路30由秒信號(hào)發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、數(shù)碼管、讀秒控制門、復(fù)位電路，讀秒預(yù)置電路組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是監(jiān)視器20中的鎖存電路36由四D鎖存器組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是監(jiān)視器20中的時(shí)間合成電路38由二片LM8363雙鬧數(shù)字鐘集成電路組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)鎖裝置，其特征是監(jiān)視器20中的鎖存器控制電路34由單相可控硅和鑰匙開關(guān)組成。
專利摘要一種鍋爐防缺水預(yù)警聯(lián)鎖裝置，由傳感器1、控制器13和監(jiān)視器20三部分組成，運(yùn)用了數(shù)字編碼技術(shù)，能自動(dòng)判斷傳感器和控制器自身故障，對(duì)鍋爐液位進(jìn)行自動(dòng)控制和模擬色塊顯示，具有判別鍋爐缺水預(yù)兆的功能，一旦測(cè)出缺水預(yù)兆，控制器13除了能立即實(shí)施保護(hù)性緊急停爐以外，還具有向監(jiān)視器20作遠(yuǎn)路離報(bào)警的功能，監(jiān)視器20能自動(dòng)顯示缺水鍋爐的爐號(hào)和發(fā)生缺水預(yù)兆的時(shí)間，作二次報(bào)警，并具有記憶功能。本實(shí)用新型性能優(yōu)良，便于操作和管理，是目前確保鍋爐安全運(yùn)行的最佳控制方案之一。
文檔編號(hào)F22B37/46GK2101178SQ9121591
公開日1992年4月8日 申請(qǐng)日期1991年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月19日
發(fā)明者方晉楊, 朱有成, 朱月珍, 卡玉珍 申請(qǐng)人:方晉揚(yáng)