本發(fā)明屬于核燃料后處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種核化工用脈沖萃取柱的測控方法。

背景技術(shù)：

脈沖萃取柱是核化工核燃料后處理purex流程(普雷克斯流程)中最常用的重要工藝設(shè)備，主要用于萃取分離，使溶液中的鈾、钚相互分離及分別與镎、锝及其它裂變元素分離。脈沖萃取柱工作狀況的好壞直接影響著核燃料后處理生產(chǎn)的安全和產(chǎn)品的質(zhì)量，因此必須對其進(jìn)行測控，測控的主要參數(shù)包括液位、界面和倒空信號等。而根據(jù)脈沖萃取柱內(nèi)連續(xù)相介質(zhì)的不同可將脈沖萃取柱分為有機(jī)相連續(xù)脈沖萃取柱和水相連續(xù)脈沖萃取柱兩種類型，其界面的位置也依連續(xù)相介質(zhì)的不同分別處于萃取柱的上擴(kuò)大段和下擴(kuò)大段。

核燃料后處理過程區(qū)別于其他化工過程的最大特點(diǎn)是高放射性、強(qiáng)輻照、劇毒性，在工程設(shè)計(jì)中選用的設(shè)備必須適應(yīng)這些要求。而對于測控儀表來說，直接安裝區(qū)域連該區(qū)域的人員也無法直接進(jìn)入，故需要采用一些特殊的方式實(shí)現(xiàn)核燃料后處理工藝的測控要求。

基于此，在以往的脈沖萃取柱的測控過程中，針對液位、界面和倒空信號都是基于某一公式計(jì)算確定，與實(shí)際有偏差，從而導(dǎo)致在運(yùn)行過程中無法給出正確的結(jié)果和提示，使實(shí)際運(yùn)行狀況未知。

當(dāng)前隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，集散控制系統(tǒng)(dcs系統(tǒng))和總線控制系統(tǒng)(fcs系統(tǒng))作為一種新型的工業(yè)過程控制系統(tǒng)，正在取代傳統(tǒng)的儀表控制方式。這些新型控制方式可以極大的改善過去以模擬量組合單元儀表為主的控制系統(tǒng)，同時在很大程度上可以改善和提高測控精度，便于實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的運(yùn)算和測控要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種核化工用脈沖萃取柱的測控方法，以能夠更為準(zhǔn)確的對核化工用脈沖萃取柱進(jìn)行測控。

為實(shí)現(xiàn)此目的，在基礎(chǔ)的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種核化工用脈沖萃取柱的測控方法，所述的測控方法對有機(jī)相連續(xù)脈沖萃取柱和水相連續(xù)脈沖萃取柱分別通過如下方法進(jìn)行測控：

對于所述的有機(jī)相連續(xù)脈沖萃取柱，通過測量運(yùn)算和/或判斷界面、倒空信號參數(shù)進(jìn)行測控，其中界面參數(shù)通過計(jì)算所述的脈沖萃取柱上擴(kuò)大段中2和3兩點(diǎn)之間的位置壓差，同時結(jié)合其他點(diǎn)壓差判斷、運(yùn)算得出；倒空信號參數(shù)判斷通過計(jì)算所述的脈沖萃取柱下擴(kuò)大段中1和2兩點(diǎn)之間的位置壓差運(yùn)算得出。

有機(jī)相連續(xù)的脈沖萃取柱中的吹氣管插入位置的各個點(diǎn)的設(shè)置，一般根據(jù)工藝的運(yùn)行情況進(jìn)行確定，不同的運(yùn)行狀況，在各點(diǎn)位置的設(shè)置上會有一些調(diào)整。下擴(kuò)大段中，1點(diǎn)靠近下擴(kuò)大段底部，距底10～35mm；2點(diǎn)在距下擴(kuò)大段底為整個下擴(kuò)大段高度的1/5～1/3處；3點(diǎn)在距下擴(kuò)大段頂部為整個下擴(kuò)大段高度的1/5～1/3處；4點(diǎn)靠近下擴(kuò)大段頂部，距頂20～60mm。上擴(kuò)大段中，1點(diǎn)靠近上擴(kuò)大段底部，進(jìn)入板段0～30mm；2點(diǎn)靠近上擴(kuò)大段頂部，距上擴(kuò)大段頂部10～50mm。

對于所述的水相連續(xù)脈沖萃取柱，通過測量運(yùn)算和/或判斷液位、界面、倒空信號參數(shù)進(jìn)行測控，其中液位參數(shù)通過計(jì)算所述的脈沖萃取柱上擴(kuò)大段中1和5兩點(diǎn)之間的位置壓差運(yùn)算得出；界面參數(shù)通過計(jì)算所述的脈沖萃取柱上擴(kuò)大段中2和3兩點(diǎn)之間的位置壓差，同時結(jié)合其他點(diǎn)壓差判斷、運(yùn)算得出；倒空信號參數(shù)判斷通過計(jì)算所述的脈沖萃取柱下擴(kuò)大段1和2兩點(diǎn)之間的位置壓差運(yùn)算得出。

水相連續(xù)的脈沖萃取柱中的吹氣管插入的各個點(diǎn)的位置，同樣需要根據(jù)工藝的運(yùn)行情況進(jìn)行確定，不同的運(yùn)行狀況，在各個點(diǎn)位置的設(shè)置上會有一些調(diào)整。上擴(kuò)大段中，1點(diǎn)靠近上擴(kuò)大段底部，進(jìn)入板段0～30mm；2點(diǎn)在距上擴(kuò)大段底部為整個上擴(kuò)大段高度的1/4～1/6處；3點(diǎn)在距上擴(kuò)大段頂部為整個上擴(kuò)大段高度的2/5～2/3處；4點(diǎn)與上擴(kuò)大段溢流口平齊；5點(diǎn)靠近上擴(kuò)大段頂部，距上擴(kuò)大段頂部10～50mm。下擴(kuò)大段中，1點(diǎn)靠近下擴(kuò)大段底部，距下擴(kuò)大段底部10～35mm；2點(diǎn)靠近下擴(kuò)大段頂部，距下擴(kuò)大段頂部10～40mm。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種核化工用脈沖萃取柱的測控方法，其中所述的有機(jī)相連續(xù)脈沖萃取柱界面參數(shù)的計(jì)算方法如下：

1)當(dāng)δp≤pdo≤do×g×hdo+δp,即判斷界面處于下擴(kuò)大段3點(diǎn)位置之下且3點(diǎn)位置浸沒在有機(jī)相中時，界面參數(shù)計(jì)算公式為，

2)當(dāng)pdo≤δp時，即下擴(kuò)大段的3點(diǎn)位置并未浸沒在液體中，此時表示萃取柱并未工作在正常運(yùn)行狀態(tài)，不需要對界面進(jìn)行計(jì)算，而需要給出提示，并顯示出相應(yīng)的差壓值，

其中，li為需要測量的脈沖萃取柱的界面位置(m)；pdo為下擴(kuò)大段3和4兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；pdi為下擴(kuò)大段2和3兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；hi為下擴(kuò)大段2和3兩點(diǎn)間的距離(m)；hda為下擴(kuò)大段1和2兩點(diǎn)間的距離(m)；hdo為下擴(kuò)大段3和4兩點(diǎn)間的距離(m)；δp為浸沒偏差值(pa)；da為水相密度(kg/m³)；do為有機(jī)相密度(kg/m³)；g為重力加速度(m/s²)。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種核化工用脈沖萃取柱的測控方法，其中所述的有機(jī)相連續(xù)脈沖萃取柱倒空信號參數(shù)判斷中滿足下式表示倒空完成：

其中，pda為下擴(kuò)大段1和2兩點(diǎn)間的壓差值；δp為浸沒偏差值。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種核化工用脈沖萃取柱的測控方法，其中所述的水相連續(xù)脈沖萃取柱液位參數(shù)計(jì)算方法如下：

1)當(dāng)pl≥pda+pdi+δp時，即判斷出液位在上擴(kuò)大段4位置以上，δp為了消除偏差的影響，此時液位參數(shù)計(jì)算公式為，

2)當(dāng)pl＜pda+pdi+δp且pdo＞δp時，即判斷出液位此時在上擴(kuò)大段的3、4位置之間，此時液位參數(shù)計(jì)算公式為，

3)當(dāng)pl＜pda+pdi+δp時，此時液位較低，位于3位置以下，并非正常運(yùn)行狀態(tài)，可以在顯示設(shè)計(jì)時給出相應(yīng)提示，同時給出大概的液位高度，液位參數(shù)計(jì)算公式為：

其中，l為需要測量的脈沖萃取柱的液位高度(m)；li為需要測量的脈沖萃取柱的界面位置(m)；pl為上擴(kuò)大段1和5兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；pda為上擴(kuò)大段1和2兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；pdi為上擴(kuò)大段2和3兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；hi為上擴(kuò)大段2和3兩點(diǎn)間的距離(m)；hda為上擴(kuò)大段1和2兩點(diǎn)間的距離(m)；δp為浸沒偏差值(pa)；da為水相密度(kg/m³)；do為有機(jī)相密度(kg/m³)；g為重力加速度(m/s²)。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種核化工用脈沖萃取柱的測控方法，其中所述的水相連續(xù)脈沖萃取柱界面參數(shù)計(jì)算方法如下：

1)當(dāng)pl≥pda+pdi+δp時，液位位于4以上，界面處于2、3之間，界面高度計(jì)算方法為，

2)當(dāng)pl＜pda+pdi+δp時，液位處于3位置以下，判斷得出此時界面處于非正常工藝運(yùn)行狀態(tài)，在顯示界面給出相應(yīng)提示，并給出pl壓差顯示，而不需要進(jìn)行運(yùn)算界面位置，

其中，l為需要測量的脈沖萃取柱的液位高度(m)；li為需要測量的脈沖萃取柱的界面位置(m)；pl為上擴(kuò)大段1和5兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；pda為上擴(kuò)大段1和2兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；pdi為上擴(kuò)大段2和3兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；hi為上擴(kuò)大段2和3兩點(diǎn)間的距離(m)；hda為上擴(kuò)大段1和2兩點(diǎn)間的距離(m)；δp為浸沒偏差值(pa)；da為水相密度(kg/m³)；do為有機(jī)相密度(kg/m³)；g為重力加速度(m/s²)。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種核化工用脈沖萃取柱的測控方法，其中所述的水相連續(xù)脈沖萃取柱倒空信號參數(shù)判斷中滿足下式示倒空完成：

pls≤δp(7)

其中，pls為下擴(kuò)大段1和2兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；δp為浸沒偏差值(pa)。

本發(fā)明的有益效果在于，利用本發(fā)明的核化工用脈沖萃取柱的測控方法，能夠更為準(zhǔn)確的對核化工用脈沖萃取柱進(jìn)行測控。本發(fā)明基于通過先進(jìn)的控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)算，達(dá)到更高測控要求這一特點(diǎn)，提出了一種通過測量脈沖萃取柱的不同區(qū)域中不同位置間的壓差方法，改進(jìn)以往運(yùn)算公式，從而實(shí)現(xiàn)了對不同類型的脈沖萃取柱液位、界面和倒空信號先判斷再測量；同時增加了一個浸沒偏差值對準(zhǔn)確度進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而給出測量提示或測量結(jié)果，使脈沖萃取柱的運(yùn)行更穩(wěn)定可靠。

附圖說明

圖1為有機(jī)相連續(xù)脈沖萃取柱測控參數(shù)與原理示意圖。

圖2為水相連續(xù)脈沖萃取柱測控參數(shù)與原理示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作出進(jìn)一步的說明。

一、有機(jī)相連續(xù)脈沖萃取柱測控

示例性的有機(jī)相連續(xù)脈沖萃取柱測控原理如圖1所示，當(dāng)有機(jī)相連續(xù)脈沖萃取柱穩(wěn)定運(yùn)行時，液位穩(wěn)定在溢流口，界面處于下擴(kuò)大段。通過測量運(yùn)算和/或判斷界面、倒空信號參數(shù)對有機(jī)相連續(xù)脈沖萃取進(jìn)行測控，其中界面參數(shù)通過計(jì)算圖1中脈沖萃取柱上擴(kuò)大段中2和3兩點(diǎn)之間的位置壓差，同時結(jié)合其他點(diǎn)壓差判斷、運(yùn)算得出；倒空信號參數(shù)判斷通過計(jì)算圖1中脈沖萃取柱下擴(kuò)大段中1和2兩點(diǎn)之間的位置壓差運(yùn)算得出。

圖1的下擴(kuò)大段中，1點(diǎn)靠近下擴(kuò)大段底部，距底10～35mm；2點(diǎn)在距下擴(kuò)大段底部為整個下擴(kuò)大段高度的1/5～1/3處；3點(diǎn)在距下擴(kuò)大段頂部為整個下擴(kuò)大段高度的1/5～1/3處；4點(diǎn)靠近下擴(kuò)大段頂部，距頂部20～60mm。圖1的上擴(kuò)大段中，1點(diǎn)靠近上擴(kuò)大段底部，進(jìn)入板段0～30mm；2點(diǎn)靠近上擴(kuò)大段頂部，距上擴(kuò)大段頂部10～50mm。

1.1界面參數(shù)的計(jì)算方法如下：

1)當(dāng)δp≤pdo≤do×g×hdo+δp,即判斷界面處于下擴(kuò)大段3點(diǎn)位置之下且3點(diǎn)位置浸沒在有機(jī)相中時，界面參數(shù)計(jì)算公式為，

2)當(dāng)pdo≤δp時，即下擴(kuò)大段的3點(diǎn)位置并未浸沒在液體中，此時表示萃取柱并未工作在正常運(yùn)行狀態(tài)，不需要對界面進(jìn)行計(jì)算，而需要給出提示，并顯示出相應(yīng)的差壓值，

上述公式(1)中，li為需要測量的脈沖萃取柱的界面位置(m)；pdo為下擴(kuò)大段3和4兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；pdi為下擴(kuò)大段2和3兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；hi為下擴(kuò)大段2和3兩點(diǎn)間的距離(m)；hda為下擴(kuò)大段1和2兩點(diǎn)間的距離(m)；hdo為下擴(kuò)大段1和2兩點(diǎn)間的距離(m)；δp為浸沒偏差值(pa)；da為水相密度(kg/m³)；do為有機(jī)相密度(kg/m³)；g為重力加速度(m/s²)。

1.2倒空信號參數(shù)判斷中滿足下式表示倒空完成：

上述公式(2)中，pda為下擴(kuò)大段1和2兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；δp為浸沒偏差值(pa)。

二、水相連續(xù)脈沖萃取柱測控

示例性的水相連續(xù)脈沖萃取柱測控原理如圖2所示，當(dāng)水相連續(xù)脈沖萃取柱穩(wěn)定運(yùn)行時，液位穩(wěn)定在溢流口，界面處于上擴(kuò)大段。通過測量運(yùn)算和/或判斷液位、界面、倒空信號參數(shù)對水相連續(xù)脈沖萃取柱進(jìn)行測控，其中液位參數(shù)通過計(jì)算圖2中脈沖萃取柱上擴(kuò)大段中1和5兩點(diǎn)之間的位置壓差運(yùn)算得出；界面參數(shù)通過計(jì)算圖2中脈沖萃取柱上擴(kuò)大段中2和3兩點(diǎn)之間的位置壓差，同時結(jié)合其他點(diǎn)壓差判斷、運(yùn)算得出；倒空信號參數(shù)判斷通過計(jì)算圖2中脈沖萃取柱下擴(kuò)大段1和2兩點(diǎn)之間的位置壓差運(yùn)算得出。

圖2的上擴(kuò)大段中，1點(diǎn)靠近上擴(kuò)大段底部，進(jìn)入板段0～30mm；2點(diǎn)在距上擴(kuò)大段底部為整個上擴(kuò)大段高度的1/4～1/6處；3點(diǎn)在距上擴(kuò)大段頂部為整個上擴(kuò)大段高度的2/5～2/3處；4點(diǎn)與上擴(kuò)大段溢流口平齊；5點(diǎn)靠近上擴(kuò)大段頂部，距上擴(kuò)大段頂部10～50mm。圖2的下擴(kuò)大段中，1點(diǎn)靠近下擴(kuò)大段底部，距下擴(kuò)大段底部10～35mm；2點(diǎn)靠近下擴(kuò)大段頂部，距下擴(kuò)大段頂部10～40mm。

2.1液位參數(shù)計(jì)算方法如下：

1)當(dāng)pl≥pda+pdi+δp時，即判斷出液位在上擴(kuò)大段4位置以上，δp為了消除偏差的影響，此時液位參數(shù)計(jì)算公式為，

2)當(dāng)pl＜pda+pdi+δp且pdo＞δp時，即判斷出液位此時在上擴(kuò)大段的3、4位置之間，此時液位參數(shù)計(jì)算公式為，

3)當(dāng)pl＜pda+pdi+δp時，此時液位較低，位于3位置以下，并非正常運(yùn)行狀態(tài)，可以在顯示設(shè)計(jì)時給出相應(yīng)提示，同時給出大概的液位高度，液位參數(shù)計(jì)算公式為：

上述公式(3)-(5)中，l為需要測量的脈沖萃取柱的液位高度(m)；li為需要測量的脈沖萃取柱的界面位置(m)；pl為上擴(kuò)大段1和5兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；pda為上擴(kuò)大段1和2兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；pdi為上擴(kuò)大段2和3兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；hi為上擴(kuò)大段2和3兩點(diǎn)間的距離(m)；hda為上擴(kuò)大段1和2兩點(diǎn)間的距離(m)；δp為浸沒偏差值(pa)；da為水相密度(kg/m³)；do為有機(jī)相密度(kg/m³)；g為重力加速度(m/s²)。

2.2界面參數(shù)計(jì)算方法如下：

1)當(dāng)pl≥pda+pdi+δp時，液位位于4以上，界面處于2、3之間，界面高度計(jì)算方法為，

2)當(dāng)pl＜pda+pdi+δp時，液位處于3位置以下，判斷得出此時界面處于非正常工藝運(yùn)行狀態(tài)，在顯示界面給出相應(yīng)提示，并給出pl壓差顯示，而不需要進(jìn)行運(yùn)算界面位置，

上述公式(6)中，l為需要測量的脈沖萃取柱的液位高度(m)；li為需要測量的脈沖萃取柱的界面位置(m)；pl為上擴(kuò)大段1和5兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；pda為上擴(kuò)大段1和2兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；pdi為上擴(kuò)大段2和3兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；hi為上擴(kuò)大段2和3兩點(diǎn)間的距離(m)；hda為上擴(kuò)大段1和2兩點(diǎn)間的距離(m)；δp為浸沒偏差值(pa)；da為水相密度(kg/m³)；do為有機(jī)相密度(kg/m³)；g為重力加速度(m/s²)。

2.3倒空信號參數(shù)判斷中滿足下式示倒空完成：

pls≤δp(7)

上述公式(7)中，pls為下擴(kuò)大段1和2兩點(diǎn)間的壓差值(pa)；δp為浸沒偏差值(pa)。

以上水相密度da可以通過水相中兩點(diǎn)的壓差運(yùn)算得到；有機(jī)相密度do可以通過有機(jī)相中兩點(diǎn)的壓差運(yùn)算得到，也可取樣測量得到；水相和有機(jī)相的平均密度di通過平均水相和有機(jī)相的密度得到。

本發(fā)明解決了以往脈沖萃取柱測控過程中由于液位、界面位置不確定而造成的顯示不準(zhǔn)確，無法了解真實(shí)運(yùn)行情況的問題。但是本發(fā)明并不限于上述情況，本發(fā)明同樣可用于核燃料后處理領(lǐng)域中的其他通過壓差方式進(jìn)行液位測量的設(shè)備。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。上述實(shí)施例或?qū)嵤┓绞街皇菍Ρ景l(fā)明的舉例說明，本發(fā)明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式實(shí)施，而不偏離本發(fā)明的要旨或本質(zhì)特征。因此，描述的實(shí)施方式從任何方面來看均應(yīng)視為說明性而非限定性的。本發(fā)明的范圍應(yīng)由附加的權(quán)利要求說明，任何與權(quán)利要求的意圖和范圍等效的變化也應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。