專(zhuān)利名稱(chēng):一種液位測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種對(duì)合成氣冷卻器的液位進(jìn)行測(cè)量的裝置。
背景技術(shù):
在化工產(chǎn)業(yè)中,通過(guò)測(cè)量合成氣冷卻器的液位來(lái)保護(hù)氣化爐反應(yīng)器的升溫過(guò)程,維持氣化爐反應(yīng)器的正常工作狀態(tài),維護(hù)氣化裝置正常運(yùn)行以及安全。準(zhǔn)確測(cè)量合成氣冷卻器的液位對(duì)氣化爐反應(yīng)器的安全非常重要。正常運(yùn)行情況下,合成氣冷卻器的壓力在12. 3 13. 5MpaG,水溫高達(dá)327°C 350°C,由于溫度和壓力是波動(dòng)的,造成水的密度隨之波動(dòng),這樣,就會(huì)造成液位測(cè)量的不準(zhǔn)確。因此,在此溫度壓力下如何長(zhǎng)期、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的測(cè)得水的密度,是需要解決的主要問(wèn)題。目前大部分的液位測(cè)量裝置,如調(diào)節(jié)和保護(hù)用的鍋爐汽包液位計(jì)采用平衡容器測(cè)量原理,如圖I所示,將汽包I’液位上下管口用連通管2’分別連接到雙室平衡容器3’,再 在雙室平衡容器3’上分別開(kāi)取上取壓口 41’、42’、43’和下取壓口 44’、45’、46’,三個(gè)液位變送器51’、52’、53’分別連接到其中的一對(duì)上取壓口和下取壓口,汽包I’的頂部引出一根盲管6’,三個(gè)差壓變送器71’、72’、73’分別連接到盲管6’,三個(gè)液位變送器51’、52’、53’和三個(gè)差壓變送器71’、72’、73’分別連接到壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊81’、82’、83’ ;通過(guò)設(shè)置的差壓變送器71’、72’、73’測(cè)量出汽包I’頂部飽和蒸汽的壓力,即汽包I’內(nèi)部飽和蒸汽的壓力,由此可以換算出該壓力下飽和水的密度;飽和蒸汽在雙室平衡容器3’中凝結(jié)釋放熱量,對(duì)其內(nèi)的正壓補(bǔ)償管和負(fù)壓補(bǔ)償管加熱,并且雙室平衡容器3’外層加以足夠的保護(hù)層,減少了熱量損失,使雙室平衡容器3’的溫度接近于汽包I’內(nèi)水的溫度,從而使正壓補(bǔ)償管及負(fù)壓補(bǔ)償管內(nèi)水的密度在任何工況下都近似等于汽包I’內(nèi)水的密度;又由于正確的選擇正壓補(bǔ)償管的高度,在汽包I’水位一定時(shí),使汽包I’內(nèi)的壓力無(wú)論如何變化,正壓補(bǔ)償管的壓力與負(fù)壓補(bǔ)償管的壓力變化值均相等,因此雙室平衡容器3’輸出的差壓不變;通過(guò)液位變送器51’、52’、53’測(cè)量出了差壓,以及測(cè)出的壓力換算出飽和水的密度,即可通過(guò)壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊81’、82’、83’測(cè)量液位的計(jì)算公式換算出汽包I’液位高度;壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊81’、82’、83’得出的數(shù)據(jù)再通過(guò)運(yùn)算模塊9’取平均值后通過(guò)聯(lián)鎖動(dòng)作模塊10’去控制氣化爐的動(dòng)作,如液位過(guò)低時(shí)控制氣化爐停車(chē)等。上述這種測(cè)量裝置存在如下的缺點(diǎn)1.雙室平衡容器內(nèi)的介質(zhì)密度只能和汽包內(nèi)介質(zhì)密度相近,當(dāng)雙室平衡容器的保溫不夠理想時(shí),測(cè)量誤差大;2.雙室平衡容器的長(zhǎng)度一般在2000mm以下,超過(guò)2000mm的雙室平衡容器的誤差大,重量重,安裝困難,基本不使用;3.只能測(cè)量介質(zhì)為飽和水、飽和蒸汽的液位,當(dāng)介質(zhì)為非飽和水、非飽和蒸汽時(shí),通過(guò)測(cè)量壓力并不能換算出介質(zhì)相應(yīng)的密度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種不僅能對(duì)測(cè)量介質(zhì)為飽和蒸汽、飽和水的液位測(cè)量進(jìn)行密度補(bǔ)償,還可以對(duì)測(cè)量介質(zhì)為非飽和蒸汽、非飽和水的液位測(cè)量進(jìn)行密度補(bǔ)償,同時(shí)適用于液位測(cè)量范圍較大的場(chǎng)合的液位測(cè)量裝置。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種液位測(cè)量裝置,包括連接到立式的合成氣冷卻器的多個(gè)液位變送器和差壓變送器,其特征在于,每個(gè)所述液位變送器的與所述合成氣冷卻器連接的液位上接口等高,每個(gè)所述液位變送器的與所述合成氣冷卻器連接的液位下接口等高,每個(gè)所述液位上接口與每個(gè)液位下接口之間均具有第一間距值,每個(gè)所述差壓變送器的與所述合成氣冷卻器連接的差壓上接口等高,每個(gè)所述差壓變送器的與所述合成氣冷卻器連接的差壓下接口等高,每個(gè)所述差壓上接口與每個(gè)差壓下接口之間均具有第二間距值,所述液位上接口的位置位于所述合成氣冷卻器內(nèi)的液面以上,所述液位下接口、差壓上接口和差壓下接口的位置位于所述合成氣冷卻器內(nèi)的液面以下。連接到所述液位變送器的負(fù)壓室的導(dǎo)壓管的最高點(diǎn)設(shè)置有冷凝容器,所述冷凝容器的中心高度和所述液位上接口的中心等高,以保證連接液位變送器內(nèi)的負(fù)壓室的導(dǎo)壓管可充滿液體。 所述液位變送器和所述差壓變送器的輸出端分別連接到壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊,所述壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊的輸出端連接到均值運(yùn)算模塊,所述均值運(yùn)算模塊的輸出端連接到根據(jù)所述均值運(yùn)算模塊的結(jié)果調(diào)節(jié)所述合成氣冷卻器的水量的調(diào)節(jié)模塊,由于液位數(shù)據(jù)對(duì)于氣化爐的控制較為重要,取均值以減小測(cè)量誤差的影響,提高控制的精度。優(yōu)選的,液位變送器和差壓變送器均為三個(gè),所述液位變送器包括第一液位變送器、第二液位變送器和第三液位變送器,所述差壓變送器包括第一差壓變送器、第二差壓變送器和第三差壓變送器,所述第一液位變送器和第一差壓變送器的輸出端連接到第一壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊,所述第二液位變送器和第二差壓變送器的輸出端連接到第二壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊,所述第三液位變送器和第一差壓變送器的輸出端連接到第三壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊,所述第一壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊、第二壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊和第三壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊的輸出端連接到所述均值運(yùn)算模塊。所述第一液位變送器和第一差壓變送器的輸出端還連接到第四壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊,所述第二液位變送器和第二差壓變送器的輸出端還連接到第五壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊,所述第三液位變送器和第一差壓變送器的輸出端還連接到第六壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊,所述第四壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊、第五壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊和第六壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊的輸出端連接到對(duì)上述三個(gè)壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊的運(yùn)算值進(jìn)行三取二邏輯的聯(lián)鎖控制模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用差壓變送器上下接口均在液面以下的方法來(lái)測(cè)量水的密度,合成氣冷卻器內(nèi)水和蒸汽達(dá)到平衡時(shí),不管是否為飽和水、飽和蒸汽或非飽和水、非飽和蒸汽時(shí),都可以通過(guò)本測(cè)量裝置換算出水的密度,進(jìn)行液位測(cè)量的密度補(bǔ)償;測(cè)量液位的范圍比較大,不受液位測(cè)量接口高度的限制;現(xiàn)場(chǎng)的安裝比較容易,不受現(xiàn)場(chǎng)安裝條件的限制。
圖I為現(xiàn)有技術(shù)的液位測(cè)量裝置示意圖;圖2為本發(fā)明的液位測(cè)量裝置示意圖;圖3為本發(fā)明的變送器與汽包的連接方式示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。參見(jiàn)圖2,一種液位測(cè)量裝置,用于測(cè)量合成氣冷卻器I的液位,合成氣冷卻器I為立式,當(dāng)其運(yùn)行時(shí),在本實(shí)施例中,液位在(T6600mm間波動(dòng),其內(nèi)部蒸汽的正常操作溫度為327°C,壓力為12. 3MPaG,最大操作溫度為350°C,壓力為13. 5MpaG。設(shè)置有三個(gè)液位變送器,第一液位變送器21、第二液位變送器22和第三液位變送器23來(lái)測(cè)量合成氣冷卻器I水的密度;設(shè)置三個(gè)差壓變送器,第一差壓變送器31、第二差壓變送器32和第三差壓變送器33來(lái)測(cè)量合成氣冷卻器I內(nèi)水的密度,以保證密度測(cè)量的可靠性和準(zhǔn)確性。
合成氣冷卻器I上設(shè)有三個(gè)液位上接口,第一液位上接口 211、第二液位上接口221以及第三液位上接口 231,三個(gè)液位下接口,第一液位下接口 212、第二液位下接口 222以及第三液位下接口 232,第一液位變送器21的輸入端分別連接到第一液位上接口 211和第一液位下接口 212,第二液位變送器22的輸入端分別連接到第二液位上接口 221和第二液位下接口 222,第三液位變送器23的輸入端分別連接到第三液位上接口 231和第三液位下接口 232;上述第一液位變送器21的輸出端分別連接到第一壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊41和第二壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊42,第二液位變送器22的輸出端分別連接到第三壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊43和第四壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊44,第三液位變送器23的輸出端分別連接到第五壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊45和第六壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊46。合成氣冷卻器I上還設(shè)有三個(gè)差壓上接口,第一差壓上接口 311、第二差壓上接口321以及第三差壓上接口 331,三個(gè)差壓下接口,第一差壓下接口 312、第二差壓下接口 322以及第三差壓下接口 332,第一差壓變送器31的輸入端分別連接到第一差壓上接口 311和第一差壓下接口 312,第二差壓變送器32的輸入端分別連接到第二差壓上接口 321和第二差壓下接口 322,第三差壓變送器33的輸入端分別連接到第三差壓上接口 331和第三差壓下接口 332;上述第一差壓變送器31的輸出端分別連接到第一壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊41和第四壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊44,第二差壓變送器32的輸出端分別連接到第二壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊42和第五壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊45,第三差壓變送器33的輸出端分別連接到第三壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊43和第六壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊46。第一壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊41、第二壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊42和第三壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊43的輸出端連接到均值運(yùn)算模塊47,均值運(yùn)算模塊47的輸出端連接到調(diào)節(jié)模塊48,調(diào)節(jié)模塊48根據(jù)均值運(yùn)算模塊47的結(jié)果調(diào)節(jié)閥門(mén)。第四壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊44、第五壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊45和第六壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊46的輸出端連接到聯(lián)鎖控制模塊49,通過(guò)三取二邏輯運(yùn)算結(jié)果對(duì)氣化爐進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)。參見(jiàn)圖3,第一液位下接口 212、第二液位下接口 222和第三液位下接口 232等高,第一液位上接口 211、第二液位上接口 221和第三液位上接口 231等高,每個(gè)液位上接口與液位下接口之間均具有第一間距值,在本實(shí)施例中,第一間距值為6600mm,該間距值根據(jù)合成氣冷卻器I的大小和液位測(cè)量的范圍變化;第一差壓上接口 311、第二差壓上接口 321和第三差壓上接口 331與液位長(zhǎng)接口等高,第一差壓下接口 312、第二差壓下接口 322和第三差壓下接口 332等高,每個(gè)差壓上接口與差壓下接口之間均具有第二間距值,在本實(shí)施例中,第二間距值為600mm,同樣的,該間距值根據(jù)合成氣冷卻器I的大小和液位測(cè)量的范圍變化。液位變送器的安裝位置低于液位下接口,差壓變送器的安裝位置低于差壓下接口(圖3中以第一液位變送器21、第一差壓變送器31為例,其余同)。當(dāng)氣化爐運(yùn)行后,第一液位變送器21有讀數(shù)顯示時(shí),第一差壓上接口 311和第一差壓下接口 312均在合成氣冷卻器I內(nèi)的液面以下,連接第一差壓變送器31內(nèi)的正負(fù)壓室的導(dǎo)壓管313、314均可充滿液體。第一液位下接口 212在液面以下,連接第一液位變送器21內(nèi)的正壓室的導(dǎo)壓管213可充滿液體。合成氣冷卻器I的液位在(T6600mm間波動(dòng),因此第一液位上接口 211始終充滿蒸汽,為保證連接第一液位變送器21內(nèi)的負(fù)壓室的導(dǎo)壓管214可充滿液體,需要在此管路的最高點(diǎn)增加一個(gè)冷凝容器215,冷凝容器215的中心高度和第一液位上接口 211的中心等高。氣化爐開(kāi)車(chē)運(yùn)行前,通過(guò)冷凝容器215將第一液位變送器21內(nèi)的負(fù)壓室一側(cè)導(dǎo)壓管214注滿水,以保證冷凝容器215后的導(dǎo)壓管214內(nèi)無(wú)蒸汽或氣體。
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當(dāng)合成氣冷卻器I內(nèi)實(shí)際液位為h時(shí),合成氣冷卻器I內(nèi)水的密度為P,第一差壓變送器31兩側(cè)導(dǎo)壓管313、314的介質(zhì)密度為P 1,第一液位變送器21兩側(cè)導(dǎo)壓管213、214的介質(zhì)密度為P 2,第一液位變送器21測(cè)得的壓差為Λ P液位=hX P-HX P 2,..................(I)則h=(ΛΡ液位+HX p2)/p,.................. (2)此時(shí)第一差壓變送器31測(cè)得的壓差為Λ P 差壓=hi X P-hi X P 1,..................(3)當(dāng)氣化爐正常運(yùn)行時(shí),合成氣冷卻器I內(nèi)的蒸汽溫度和壓力是不停變化的,所以合成氣冷卻器I內(nèi)水的密度P在不斷的變化,無(wú)法確切的知道P的數(shù)值,就無(wú)法計(jì)算出h的數(shù)值,需要通過(guò)第一差壓變送器31的測(cè)量,換算出P的實(shí)時(shí)數(shù)值。將公式(3)變化,則P = (Δ P差壓/hl) P 1,..................(4)將公式(4)代入公式(2 ),得h = (Δ P液位十 HX P 2) / (Δ Paffi/hl) +Pl, ..................(5)公式(5)中,H、hl為已知量,Λ P液位、Λ測(cè)量值,只要知道了 P I、P 2的值,第一壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊41就可以計(jì)算出合成氣冷卻器的實(shí)際液位高度h。第一液位變送器21以及第一差壓變送器31兩側(cè)導(dǎo)壓管內(nèi)的介質(zhì)處于不流動(dòng)狀態(tài),其溫度比合成氣冷卻器I內(nèi)溫度低很多。將導(dǎo)壓管外進(jìn)行保溫處理后,根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),導(dǎo)壓管內(nèi)水的溫度為60°C,該溫度下導(dǎo)壓管內(nèi)水的密度P I = P 2 = 988kg/m3,將P I、P 2代入公式(5),即可得出h的數(shù)值,達(dá)到測(cè)量出合成氣冷卻器I液位準(zhǔn)確的實(shí)際的數(shù)值。同樣的,第二壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊42至第六壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊46都可以通過(guò)同樣的方法計(jì)算出合成氣冷卻器I內(nèi)的液位值。均值運(yùn)算模塊47將第一壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊41、第二壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊42和第三壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊43計(jì)算出的液位值取平均值(避免測(cè)量誤差的影響,確保測(cè)量的準(zhǔn)確性)后輸出到調(diào)節(jié)模塊48,從而調(diào)節(jié)入口合成氣冷卻器I水的進(jìn)量或合成氣冷卻器I的排放量;聯(lián)鎖控制模塊49根據(jù)第四壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊44、第五壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊45和第六壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊46計(jì)算出的液位值,當(dāng)其中兩個(gè)數(shù)值超標(biāo)時(shí),則控制氣化爐停車(chē),以達(dá)到安全、可靠的運(yùn)行氣化裝置的目的。當(dāng)導(dǎo)壓管內(nèi)介質(zhì)的操作溫度低于300°C時(shí),可以采用遠(yuǎn)傳式液位變送器和遠(yuǎn)傳式差壓變送器。 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,在不脫離本發(fā)明的原理前提下,還可以做出多種變形和改進(jìn),這也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種液位測(cè)量裝置,包括連接到立式的合成氣冷卻器(I)的多個(gè)液位變送器和差壓變送器,其特征在于,每個(gè)所述液位變送器的與所述合成氣冷卻器(I)連接的液位上接口等高,每個(gè)所述液位變送器的與所述合成氣冷卻器(I)連接的液位下接口等高,每個(gè)所述液位上接口與每個(gè)液位下接口之間均具有第一間距值,每個(gè)所述差壓變送器的與所述合成氣冷卻器(I)連接的差壓上接口等高,每個(gè)所述差壓變送器的與所述合成氣冷卻器(I)連接的差壓下接口等高,每個(gè)所述差壓上接口與每個(gè)差壓下接口之間均具有第二間距值,所述液位上接口的位置位于所述合成氣冷卻器(I)內(nèi)的液面以上,所述液位下接口、差壓上接口和差壓下接口的位置位于所述合成氣冷卻器(I)內(nèi)的液面以下。
2.如權(quán)利要求I所述的液位測(cè)量裝置,其特征在于,連接到所述液位變送器的負(fù)壓室的導(dǎo)壓管的最高點(diǎn)設(shè)置有冷凝容器,所述冷凝容器的中心高度和所述液位上接口的中心等聞。
3.如權(quán)利要求I或2所述的液位測(cè)量裝置,所述液位變送器和所述差壓變送器的輸出端分別連接到壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊,所述壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊的輸出端連接到均值運(yùn)算模塊(47),所述均值運(yùn)算模塊(47)的輸出端連接到根據(jù)所述均值運(yùn)算模塊(47)的結(jié)果調(diào)節(jié)所述合成氣冷卻器(I)的水量的調(diào)節(jié)模塊(48)。
4.如權(quán)利要求3所述的液位測(cè)量裝置,其特征在于,所述液位變送器包括第一液位變送器(21)、第二液位變送器(22)和第三液位變送器(23),所述差壓變送器包括第一差壓變送器(31)、第二差壓變送器(32)和第三差壓變送器(33),所述第一液位變送器(21)和第一差壓變送器(31)的輸出端連接到第一壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊(41),所述第二液位變送器(22)和第二差壓變送器(32)的輸出端連接到第二壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊(42),所述第三液位變送器(23)和第一差壓變送器(33)的輸出端連接到第三壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊(43),所述第一壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊(41)、第二壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊(42)和第三壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊(43)的輸出端連接到所述均值運(yùn)算模塊(47)。
5.如權(quán)利要求4所述的液位測(cè)量裝置,其特征在于,所述第一液位變送器(21)和第一差壓變送器(31)的輸出端還連接到第四壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊(44),所述第二液位變送器(22)和第二差壓變送器(32)的輸出端還連接到第五壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊(45),所述第三液位變送器(23)和第一差壓變送器(33)的輸出端還連接到第六壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊(46),所述第四壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊(44)、第五壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊(45)和第六壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊(46)的輸出端連接到對(duì)上述三個(gè)壓力補(bǔ)償運(yùn)算模塊的運(yùn)算值進(jìn)行三取二邏輯的聯(lián)鎖控制模塊(49)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種液位測(cè)量裝置,包括連接到立式的合成氣冷卻器的多個(gè)液位變送器和差壓變送器,每個(gè)液位變送器的與合成氣冷卻器連接的液位上接口等高,每個(gè)液位變送器的與合成氣冷卻器連接的液位下接口等高,每個(gè)差壓變送器的與合成氣冷卻器連接的差壓上接口等高,每個(gè)差壓變送器的與合成氣冷卻器連接的差壓下接口等高,液位上接口的位置位于合成氣冷卻器內(nèi)的液面以上,液位下接口、差壓上接口和差壓下接口的位置位于合成氣冷卻器內(nèi)的液面以下。差壓變送器上下接口均在液面以下,當(dāng)合成氣冷卻器內(nèi)水和蒸汽達(dá)到平衡時(shí),不管是否為飽和水、飽和蒸汽或非飽和水、非飽和蒸汽時(shí),都可以通過(guò)本測(cè)量裝置換算出水的密度。
文檔編號(hào)G01F23/14GK102840896SQ20121032623
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者王同堯, 嚴(yán)春明, 孫宏, 葉威威, 施程亮, 韓振飛, 施建設(shè), 漢建德, 鄧麗君, 王麗娜, 王潔, 趙瓊 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工集團(tuán)公司, 中石化寧波工程有限公司, 中石化寧波技術(shù)研究院有限公司