汽包液位測(cè)量裝置、系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種汽包液位測(cè)量裝置，包括與汽包連接的測(cè)量筒；測(cè)量筒上部取壓口接平衡容器后通過(guò)導(dǎo)壓管與差壓變送器的負(fù)端連接；測(cè)量筒上部取壓口通過(guò)導(dǎo)壓管直接與差壓變送器的正端連接；它還包括用于汽包測(cè)量汽包內(nèi)的壓力變送器、用于測(cè)量汽包內(nèi)的溫度的第一溫度計(jì)、安裝在差壓測(cè)量的基準(zhǔn)管路上用于測(cè)量基準(zhǔn)管路水溫的第二溫度計(jì)、以及采集汽包內(nèi)的壓力、汽包內(nèi)的溫度、基準(zhǔn)管路水溫、測(cè)量筒差壓并計(jì)算汽包液位的數(shù)據(jù)處理模塊。本發(fā)明針對(duì)鍋爐運(yùn)行中汽包液位變化的特點(diǎn)及其測(cè)量的復(fù)雜情況，采用可靠、實(shí)用的方法，綜合考慮影響汽包液位的汽包內(nèi)的壓力、汽包內(nèi)的溫度等工藝參數(shù)，通過(guò)專家知識(shí)的推理得出更為精確的汽包液位值。
【專利說(shuō)明】汽包液位測(cè)量裝置、系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在鍋爐系統(tǒng)中對(duì)汽包液位的測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種汽包液位測(cè)量裝 置、系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，汽包內(nèi)液位的高低變化、過(guò)高、過(guò)低等狀態(tài)，對(duì)鍋爐的穩(wěn)定生 產(chǎn)至關(guān)重要。汽包液位過(guò)高，汽水分離不充分，造成汽水混合輸出，一方面影響鍋爐產(chǎn)出蒸 汽質(zhì)量，另一方面造成過(guò)熱器結(jié)垢，熱交換效率降低且容易燒壞；汽包液位過(guò)低，造成汽水 循環(huán)不連續(xù)，使金屬局部過(guò)熱出現(xiàn)爆管等后果。因此汽包液位的準(zhǔn)確測(cè)量是鍋爐運(yùn)行中的 重要內(nèi)容，也是對(duì)汽包液位精確穩(wěn)定控制的基礎(chǔ)。
[0003] 目前工業(yè)鍋爐中，汽包液位測(cè)量廣泛使用的方法有電接點(diǎn)水位計(jì)測(cè)量法、單（雙） 室平衡容器差壓法等，這些方法沒(méi)有統(tǒng)籌考慮汽包壓力、汽包溫度等對(duì)汽包液位測(cè)量有重 要影響的工藝參數(shù)，其測(cè)量結(jié)果與實(shí)際液位值有一定的誤差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種汽包液位測(cè)量裝置、系統(tǒng)及方法，能夠獲得 更準(zhǔn)確的汽包液位值。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案為：一種汽包液位測(cè)量裝置，其特 征在于：它包括與汽包連接的測(cè)量筒；測(cè)量筒上部取壓口接平衡容器后通過(guò)導(dǎo)壓管與差壓 變送器的負(fù)端連接，形成差壓測(cè)量的基準(zhǔn)管路；測(cè)量筒上部取壓口通過(guò)導(dǎo)壓管直接與差壓 變送器的正端連接；它還包括用于汽包測(cè)量汽包內(nèi)的壓力的壓力變送器、用于測(cè)量汽包內(nèi) 的溫度的第一溫度計(jì)、安裝在差壓測(cè)量的基準(zhǔn)管路上用于測(cè)量基準(zhǔn)管路水溫的第二溫度 計(jì)、以及采集汽包內(nèi)的壓力、汽包內(nèi)的溫度、基準(zhǔn)管路水溫、測(cè)量筒差壓并計(jì)算汽包液位的 數(shù)據(jù)處理模塊。
[0006] 一種利用上述汽包液位測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)的汽包液位測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：它包括 以下模塊：
[0007] 汽包液位測(cè)量知識(shí)庫(kù)，用于存儲(chǔ)絕對(duì)壓力、飽和溫度、飽和水密度、飽和水蒸汽密 度、溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這些關(guān)系從熱力學(xué)中公認(rèn)的水和水蒸汽密度數(shù)據(jù)中收集得到；
[0008] 事實(shí)庫(kù)，用于利用汽包液位測(cè)量知識(shí)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，按照事實(shí)變換引起的密度變化 需滿足液位測(cè)量精度要求的原則劃分并創(chuàng)建事實(shí)；
[0009] 規(guī)則庫(kù)，用于利用事實(shí)庫(kù)中的事實(shí)和汽包液位測(cè)量知識(shí)庫(kù)的數(shù)據(jù)，按"如果事實(shí)， 那么汽包水密度為……，汽包水蒸氣密度為……，基準(zhǔn)管路水密度為……"的推理生成規(guī) 則；
[0010] 推理機(jī)，用于采用正向推理的方法，若采集到的汽包內(nèi)的壓力、汽包內(nèi)的溫度和基 準(zhǔn)管路水溫滿足事實(shí)庫(kù)中的事實(shí)，并且在規(guī)則庫(kù)中有對(duì)應(yīng)該事實(shí)的規(guī)則，那么輸出此規(guī)則 得到的基準(zhǔn)管路水密度、汽包水密度和汽包水蒸氣密度；
[0011] 汽包液位計(jì)算模塊，用于根據(jù)推理機(jī)獲得的基準(zhǔn)管路水密度pJtci,p)、汽包水密 度pw(t，p)和汽包水蒸氣密度ps(t，p)，以及采集的汽包內(nèi)的壓力P、汽包內(nèi)的溫度t、基 準(zhǔn)管路水溫h、測(cè)量筒差壓AP，按下述公式計(jì)算汽包液位h:
[0012] h=Ap/ {pw (t,p) -Ps (t,p)} + {Pw (t〇,p) -Ps (t,p)} *L/ {Pw (t,p) -Ps (t,p)}
[0013] 式中，L為測(cè)量筒液位滿量程值。
[0014] 一種利用上述汽包液位測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的汽包液位測(cè)量方法，其特征在于：它包括 以下步驟：
[0015] S1、采集汽包內(nèi)的壓力、汽包內(nèi)的溫度、基準(zhǔn)管路水溫、測(cè)量筒差壓；
[0016] S2、利用推理機(jī)獲取汽包水蒸汽密度Ps(t,p)、汽包水密度Pw(t,p)、基準(zhǔn)管路水 密度Pw(tQ，p);
[0017] S3、根據(jù)推理機(jī)獲得的基準(zhǔn)管路水密度PJtci,p)、汽包水密度Pw(t，p)和汽包水 蒸氣密度Ps(t，p)，以及采集的汽包內(nèi)的壓力p、汽包內(nèi)的溫度t、基準(zhǔn)管路水溫h、測(cè)量筒 差壓Ap，按下述公式計(jì)算汽包液位h:
[0018] h=Ap/ {pw (t,p) -Ps (t,p)} + {Pw (t〇,p) -Ps (t,p)} *L/ {Pw (t,p) -Ps (t,p)}
[0019] 式中，L為測(cè)量筒液位滿量程值。
[0020] 本發(fā)明的有益效果為：針對(duì)鍋爐運(yùn)行中汽包液位變化的特點(diǎn)及其測(cè)量的復(fù)雜情 況，采用可靠、實(shí)用的方法，綜合考慮影響汽包液位的汽包內(nèi)的壓力、汽包內(nèi)的溫度等工藝 參數(shù)，通過(guò)專家知識(shí)的推理得出更為精確的汽包液位值。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為汽包液位測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2為汽包液位測(cè)量方法流程圖。
[0023] 圖中：1_汽包，2-第一溫度計(jì)，3-壓力變送器，4-測(cè)量筒，5-平衡容器，6-差壓變 送器，7-第二溫度計(jì)，8-數(shù)據(jù)處理模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合具體實(shí)例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025] 一種汽包液位測(cè)量裝置，如圖1所示，它包括與汽包1連接的測(cè)量筒4 ;測(cè)量筒4上 部取壓口接平衡容器5后通過(guò)導(dǎo)壓管與差壓變送器6的負(fù)端連接，形成差壓測(cè)量的基準(zhǔn)管 路；測(cè)量筒4上部取壓口通過(guò)導(dǎo)壓管直接與差壓變送器6的正端連接；它還包括用于汽包 測(cè)量汽包內(nèi)的壓力的壓力變送器3、用于測(cè)量汽包內(nèi)的溫度的第一溫度計(jì)2、安裝在差壓測(cè) 量的基準(zhǔn)管路上用于測(cè)量基準(zhǔn)管路水溫的第二溫度計(jì)7、以及采集汽包內(nèi)的壓力、汽包內(nèi)的 溫度、基準(zhǔn)管路水溫、測(cè)量筒差壓并計(jì)算汽包液位的數(shù)據(jù)處理模塊8。
[0026] 一種利用上述汽包液位測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)的汽包液位測(cè)量系統(tǒng)，包括以下模塊：
[0027] 汽包液位測(cè)量知識(shí)庫(kù)，用于存儲(chǔ)絕對(duì)壓力、飽和溫度、飽和水密度、飽和水蒸汽密 度、溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這些關(guān)系從熱力學(xué)中公認(rèn)的水和水蒸汽密度數(shù)據(jù)中收集得到；
[0028] 事實(shí)庫(kù)，用于利用汽包液位測(cè)量知識(shí)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，按照事實(shí)變換引起的密度變化 需滿足液位測(cè)量精度要求的原則劃分并創(chuàng)建事實(shí)；
[0029] 規(guī)則庫(kù)，用于利用事實(shí)庫(kù)中的事實(shí)和汽包液位測(cè)量知識(shí)庫(kù)的數(shù)據(jù)，按"如果事實(shí)， 那么汽包水密度為……，汽包水蒸氣密度為……，基準(zhǔn)管路水密度為……"的推理生成規(guī) 則；
[0030] 推理機(jī)，用于采用正向推理的方法，若采集到的汽包內(nèi)的壓力、汽包內(nèi)的溫度和基 準(zhǔn)管路水溫滿足事實(shí)庫(kù)中的事實(shí)，并且在規(guī)則庫(kù)中有對(duì)應(yīng)該事實(shí)的規(guī)則，那么輸出此規(guī)則 得到的基準(zhǔn)管路水密度、汽包水密度和汽包水蒸氣密度；
[0031] 汽包液位計(jì)算模塊，用于根據(jù)推理機(jī)獲得的基準(zhǔn)管路水密度PJtci,P)、汽包水密 度pw(t，p)和汽包水蒸氣密度ps(t，p)，以及采集的汽包內(nèi)的壓力P、汽包內(nèi)的溫度t、基 準(zhǔn)管路水溫h、測(cè)量筒差壓AP，按下述公式計(jì)算汽包液位h:
[0032] h=Ap/ {pw (t,p) -Ps (t,p)} + {Pw (t〇,p) -Ps (t,p)} *L/ {Pw (t,p) -Ps (t,p)}
[0033] 式中，L為測(cè)量筒液位滿量程值。
[0034] 一種利用上述汽包液位測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的汽包液位測(cè)量方法，如圖2所示，包括以 下步驟：
[0035] S1、采集汽包內(nèi)的壓力、汽包內(nèi)的溫度、基準(zhǔn)管路水溫、測(cè)量筒差壓；
[0036] S2、利用推理機(jī)獲取汽包水蒸汽密度Ps(t,p)、汽包水密度Pw(t,p)、基準(zhǔn)管路水 密度Pw(tQ，p);
[0037] S3、根據(jù)推理機(jī)獲得的基準(zhǔn)管路水密度PJtci,p)、汽包水密度Pw(t，p)和汽包水 蒸氣密度Ps(t，p)，以及采集的汽包內(nèi)的壓力p、汽包內(nèi)的溫度t、基準(zhǔn)管路水溫h、測(cè)量筒 差壓Ap，按下述公式計(jì)算汽包液位h:
[0038] h=Ap/ {pw (t,p) -Ps (t,p)} + {Pw (t〇,p) -Ps (t,p)} *L/ {Pw (t,p) -Ps (t,p)}
[0039] 式中，L為測(cè)量筒液位滿量程值。
[0040] 下面介紹汽包液位測(cè)量系統(tǒng)的具體原理。
[0041] 一、創(chuàng)建汽包液位測(cè)量知識(shí)庫(kù)
[0042] I. 1知識(shí)收集
[0043] 汽包液位測(cè)量的專家知識(shí)從熱力學(xué)中公認(rèn)的的水和水蒸汽密度數(shù)據(jù)中收集，現(xiàn)根 據(jù)汽包運(yùn)行的實(shí)際參數(shù)范圍截取溫度范圍為300?380°C、壓力范圍為3. 0?6.OMPa部分 的水和水蒸汽密度數(shù)據(jù)，如表1所示。
[0044] 表1水和水蒸汽密度表
[0045]

【權(quán)利要求】
1. 一種汽包液位測(cè)量裝置，其特征在于：它包括與汽包連接的測(cè)量筒；測(cè)量筒上部取 壓口接平衡容器后通過(guò)導(dǎo)壓管與差壓變送器的負(fù)端連接，形成差壓測(cè)量的基準(zhǔn)管路；測(cè)量 筒上部取壓口通過(guò)導(dǎo)壓管直接與差壓變送器的正端連接；它還包括用于汽包測(cè)量汽包內(nèi)的 壓力的壓力變送器、用于測(cè)量汽包內(nèi)的溫度的第一溫度計(jì)、安裝在差壓測(cè)量的基準(zhǔn)管路上 用于測(cè)量基準(zhǔn)管路水溫的第二溫度計(jì)、以及采集汽包內(nèi)的壓力、汽包內(nèi)的溫度、基準(zhǔn)管路水 溫、測(cè)量筒差壓并計(jì)算汽包液位的數(shù)據(jù)處理模塊。
2. -種利用權(quán)利要求1所述的汽包液位測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)的汽包液位測(cè)量系統(tǒng)，其特征在 于：它包括以下模塊： 汽包液位測(cè)量知識(shí)庫(kù)，用于存儲(chǔ)絕對(duì)壓力、飽和溫度、飽和水密度、飽和水蒸汽密度、溫 度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這些關(guān)系從熱力學(xué)中公認(rèn)的水和水蒸汽密度數(shù)據(jù)中收集得到； 事實(shí)庫(kù)，用于利用汽包液位測(cè)量知識(shí)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，按照事實(shí)變換引起的密度變化需滿 足液位測(cè)量精度要求的原則劃分并創(chuàng)建事實(shí)； 規(guī)則庫(kù)，用于利用事實(shí)庫(kù)中的事實(shí)和汽包液位測(cè)量知識(shí)庫(kù)的數(shù)據(jù)，按"如果事實(shí)，那么 汽包水密度為......，汽包水蒸氣密度為......，基準(zhǔn)管路水密度為......"的推理生成規(guī)則； 推理機(jī)，用于采用正向推理的方法，若采集到的汽包內(nèi)的壓力、汽包內(nèi)的溫度和基準(zhǔn)管 路水溫滿足事實(shí)庫(kù)中的事實(shí)，并且在規(guī)則庫(kù)中有對(duì)應(yīng)該事實(shí)的規(guī)則，那么輸出此規(guī)則得到 的基準(zhǔn)管路水密度、汽包水密度和汽包水蒸氣密度； 汽包液位計(jì)算模塊，用于根據(jù)推理機(jī)獲得的基準(zhǔn)管路水密度Pp)、汽包水密度 Pw(t，p)和汽包水蒸氣密度Ps(t，p)，以及采集的汽包內(nèi)的壓力p、汽包內(nèi)的溫度t、基準(zhǔn)管 路水溫h、測(cè)量筒差壓Ap，按下述公式計(jì)算汽包液位h: h=Ap/ {pw (t,p) -ps (t,p)} + {pw (t〇,p) -Ps (t,p)} *L/ {Pw (t,p) -ps (t,p)} 式中，L為測(cè)量筒液位滿量程值。
3. -種利用權(quán)利要求2所述的汽包液位測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的汽包液位測(cè)量方法，其特征在 于：它包括以下步驟： 51、 采集汽包內(nèi)的壓力、汽包內(nèi)的溫度、基準(zhǔn)管路水溫、測(cè)量筒差壓； 52、 利用推理機(jī)獲取汽包水蒸汽密度ps(t，p)、汽包水密度pw(t，p)、基準(zhǔn)管路水密度 Pw(t〇,p); 53、 根據(jù)推理機(jī)獲得的基準(zhǔn)管路水密度pw(up)、汽包水密度pw(t，p)和汽包水蒸氣 密度ps(t，p)，以及采集的汽包內(nèi)的壓力p、汽包內(nèi)的溫度t、基準(zhǔn)管路水溫h、測(cè)量筒差壓 AP，按下述公式計(jì)算汽包液位h: h=Ap/ {pw (t,p) -ps (t,p)} + {pw (t〇,p) -Ps (t,p)} *L/ {Pw (t,p) -ps (t,p)} 式中，L為測(cè)量筒液位滿量程值。
【文檔編號(hào)】G01F23/14GK104515566SQ201410797774
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月19日
【發(fā)明者】常杰鋒 申請(qǐng)人:中冶南方工程技術(shù)有限公司