锅炉贮水池新型水位自动控制装置的研发

罗贤信　刘宝华　韩金文

摘要：广丰卷烟厂动力车间锅炉冷凝水水池水位控制，打破常规、大胆创新、优化设计，通过机械传递水位信号的方式代替电控水位信号采集，从而把电控水位信号采集系统由水中转移到陆上，大大提高了水位控制装置的控制精度和使用寿命，确保了锅炉的运行安全，降低了工人的劳动强度，节约了使用成本。

关键词：耐高温；防腐蚀；光电开关；导轨；导杆；浮球；电磁阀

一、技术背景

在卷烟行业对容器中的液位控制常用方式有二种，一种为机械式浮球阀，是通过漂浮在液面上的浮球与连杆机构相连，当液位发生变化时，浮球上下运动带动连杆机构产生位移，直接用来驱动阀门动作，关闭或者开启进液位口，调节液位；另一种是浮球液位开关，是通过磁性浮子随液位升或降，使传感器检测管内设定位置的干簧管芯片动作，发出接点开（关）转换信号控制给液电磁阀启闭，调节液位。

二、原因分析

动力车间锅炉蒸汽冷凝水回水池采用机械式浮球阀进行水位控制（见图3），由于长期浸在水中，容易被腐蚀，加上活塞与出水口容易磨损，稳定性差，经常引起水池水位失控，不但浪费大，还影响现场环境，过低引起泵吸空，无法正常供水，易造成锅炉缺水爆炸等安全隐患。而市场上现有的几種液位控制器均不适合在高温、易腐蚀的环境中使用，且测量范围都不适用于锅炉冷凝水水位控制。

三、解决措施

针对锅炉冷凝水水池水温高、易腐蚀、测量范围大的问题，我们采取重新研制一种全新的水位控制装置，通过浮球、导轨、导杆、限位块把水位变化信息实时传递到光电限位开关，再通过光电开关的通断把水位信号传递给水源控制电磁阀，以达到对水位的精确控制，从而彻底解决存在问题。

（1）选择光电限位开关。

光电限位开关应满足的条件：检测距离在20mm～1000mm之间、成本在130元以下，安装容易，受蒸汽影响小，对光线较暗的环境适应性好，对钢材感应灵敏。通过对比分析：选择对射型光电开关完全满足条件。

对射型光电开关特点：光电开关多是利用红外光来进行检查。近的可以检查0.1毫米，远的可以到10M。光电传感器寿命是有发光二极管和受光二极管决定的，他们的寿命是70000小时，约8年。

（2）设计制作限位块。

因光电对射开关2米处光斑的直径约2mm，导轨表面离光电开关的光柱距离为20mm，限位块前后摆动10mm，左右摆动20mm，故把限位块的尺寸确定为：长*宽*厚为50*20*5mm，且考虑到经济、耐高温等因素，选用45号钢材。选用45号钢材制作50*20*5mm的限位块（见图1）：

（3）设计制作导轨导杆。

根据水池高度为2.48米，因此我们选用导杆长度为2.48米，选用Φ8×1不锈钢管，重量为1.5公斤；根据导轨的尺寸制作合适的导轨。

（4）设计制作浮球。

因此选用Φ350mm浮球可以保证导杆上浮。浮球见图2：

导轨、导杆、浮球组合图（见图3）

（5）选择电磁阀。

电磁阀选用RPT-16A型，此阀的特点是阀门的反应时间<10ms，使用电压220V，无需改动，装上即可使用，工作量≤1天。通过钢制阀芯启闭阀。价格适中，阀部件日常以清洗为主，方便保养。使用寿命为启闭200万次。

（6）设计水位控制电控图。

在导轨上根据水位控制范围分别设置上、下光电开关、报警光电开关，通过光电开关输出信号控制补水电磁阀及锅炉给水泵。水位控制电控图。

四、结语

（1）通过新型液位控制装置的研制，为锅炉软化水兼蒸汽冷凝水回收水池提供了稳定的控制装置，避免了水池水位经常失控造成的浪费，消除了锅炉缺水爆炸的隐患，减轻工人劳动强度。

（2）本装置已获得专利授权，专利号：201520627128.3

参考文献：

[1]胡寿松.自动控制原理.北京：科技出版社，2001：214-266.

[2]孙志礼，冷兴聚，魏严刚，等.机械设计.沈阳：东北大学出版社，2000.

[3]刘鸿文.材料力学.北京：高等教育出版社，1991.

作者简介：罗贤信（1973-），男，江西上饶人，本科，助理工程师，技师，现任广丰卷烟厂动力车间副主任；刘宝华（1979-），男，江西上饶人，本科，助理工程师，现任广丰卷烟厂动力车间安全管理员；韩金文（1976-），男，江西上饶人，大专，现任广丰卷烟厂动力车间班长。