[發明專利]一種智能補償內置式汽包液位測量裝置

有效

• 申請號: 201710066547.5
• 申請日: 2017-02-07
• 公開（公告）號: CN106940215B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 蘇寶玉;劉迪津;臧春華;孔慶儒;李洪軍;馬傳山;康朔
• 申請（專利權）人: 沈陽華控科技發展有限公司
• 主分類號: G01F23/14
• 分類號: G01F23/14
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 劉忠達

1.一種智能補償內置式汽包液位測量裝置，包括內置平衡容器、冷凝器、負壓彎頭取壓器、差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器、I/0卡件和PLC或DCS平臺；內置平衡容器，包括基準杯、冷凝回水管、正壓取壓管和負壓阻尼器；

基準杯和負壓阻尼器設置在鍋爐內，基準杯位于液面上方，負壓阻尼器位于液體內；基準杯上端汽液進出口通過冷凝回水管與冷凝器的汽液進出口連接；基準杯的正壓輸出口與正壓取壓管的上端連接，正壓取壓管的下端與負壓阻尼器的內管的一端連接，負壓阻尼器內管的另一端與壓力彎頭取壓器連接；壓力彎頭取壓器與差壓變送器連接；壓力變送器和溫度變送器設置在鍋爐上設定的位置；差壓變送器、壓力變送器和溫度變送器分別通過導線與I/0卡件的對應接口連接；I/0卡件通過導線與PLC或DCS對應接口連接；

上述基準杯內與水平傾斜設置有緩沖板，緩沖板與水平線夾角為28-32°；

上述負壓阻尼器由外管和內管構成，外管的管壁上開設有多個外管孔，外管的兩端分別由前密封板和后密封板密封；前密封板上有前內管插孔，后密封板上有后內管插孔，內管依次穿過前密封板上的前內管插孔和后密封板上的后內管插孔，且內管與前密封板和后密封板密封連接；內管位于外管內的部分上的管壁上開設有多個內管孔；外管上的多個外管孔與內管上的多個內管孔分別錯開布設。

2.根據權利要求1所述一種智能補償內置式汽包液位測量裝置，其特征在于所述的差壓變送器、壓力變送器和溫度變送器采集信號，通過導線與I/O卡件連接，最后送到DCS或PLC平臺，在DCS或PLC平臺上實現水位補償系統的計算；計算方法如下：

1)、水位計算

內置平衡容器測量液位采用差壓原理，在鍋爐正常運行時，內置平衡容器里水的密度為汽包內水的密度，則差壓與水位的關系有如下公式：

ΔP＝P⁺-P^-＝ρ_水gL-[ρ_汽g(L-h)+ρ_水gh]＝(ρ_水-ρ_汽)(L-h)g???????(1)

進一步地

式中，ΔP為差壓；g＝9.8N/kg；L為汽包水位工程范圍；h為實時水位高度ρ_水飽和水密度；ρ_汽飽和蒸汽密度；

差壓變送器標定量程：

0—(ρ_水-ρ_汽)Lg??????????(3)

DCS顯示液位量程：

-L/2～L/2???????????(4)

2)、回歸計算

在鍋爐運行過程中，由于生產工況的改變，汽包內的溫度和壓力也會發生變化，此時飽和水和飽和蒸汽的密度也會發生改變，如果想得到真實的液位值，則需要對已標定的液位進行修正，才能得到真實的液位值；

假設是壓力為P^s、溫度為T^s時的密度，該密度是差壓變送器量程的標定值，那么當汽包內溫度、壓力發生變化時，需要重新計算飽和水密度和飽和蒸汽密度；通過對《水和水蒸氣熱力性質圖表手冊》中飽和水密度與壓力的數據、飽和水密度與溫度的數據、飽和蒸汽密度與壓力的數據和飽和蒸汽密度與溫度的數據進行分段線性回歸，得到密度和壓力之間的關系式，密度和溫度之間的關系式；

p(x)＝p₁xⁿ+p₂x^n-1+…+p_nx+p_n+1??????????????????????(5)

3)、數字濾波

由于在鍋爐上水和排蒸汽過程發生突變的時候，會造成溫度、壓力和差壓的波動，這會對液位的計算產水擾動，所以對壓力、溫度和差壓的采集加上一階滯后濾波器；一階濾波公式：

Y_N＝(1-α)X-αY_N-1????????????????????????????????(6)

式中α為濾波系數；X為輸入值；Y_N為當前濾波輸出值；Y_N-1為上一次濾波輸出值；

4)、水位補償

根據(1)、(2)和(3)可以算出實際運行時的密度為計算方法如下：

補償

求得補償后的實際液位為

具體算法實施例：

(1)標定量程

依據公式(3)和公式(4)，標定量程max((ρ_水-ρ_汽)Lg)，當L＝700mm時，DCS顯示液位量程為-350～350mm；差壓變送器量程為0～700mmH₂O；

(2)回歸計算

對《水和水蒸氣熱力性質圖表手冊》中飽和水密度與絕對壓力的數據，飽和蒸汽密度與絕對壓力的數據進行分段線性回歸，得到密度和絕對壓力之間的關系式；

飽和蒸汽密度與絕對壓力關系：

飽和水密度與絕對壓力關系：

(3)數字濾波

差壓變送器濾波計算：

壓力變送器濾波計算：

溫度變送器濾波計算：

(4)補償計算

依據公式(8)求得補償后的水位為

最后求得的h，量化成DCS顯示量程。