汽包液位测量装置、系统及方法
【专利摘要】本发明提供一种汽包液位测量装置，包括与汽包连接的测量筒；测量筒上部取压口接平衡容器后通过导压管与差压变送器的负端连接；测量筒上部取压口通过导压管直接与差压变送器的正端连接；它还包括用于汽包测量汽包内的压力变送器、用于测量汽包内的温度的第一温度计、安装在差压测量的基准管路上用于测量基准管路水温的第二温度计、以及采集汽包内的压力、汽包内的温度、基准管路水温、测量筒差压并计算汽包液位的数据处理模块。本发明针对锅炉运行中汽包液位变化的特点及其测量的复杂情况，采用可靠、实用的方法，综合考虑影响汽包液位的汽包内的压力、汽包内的温度等工艺参数，通过专家知识的推理得出更为精确的汽包液位值。
【专利说明】汽包液位测量装置、系统及方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及在锅炉系统中对汽包液位的测量领域，具体涉及一种汽包液位测量装 置、系统及方法。

【背景技术】
[0002] 在锅炉运行过程中，汽包内液位的高低变化、过高、过低等状态，对锅炉的稳定生 产至关重要。汽包液位过高，汽水分离不充分，造成汽水混合输出，一方面影响锅炉产出蒸 汽质量，另一方面造成过热器结垢，热交换效率降低且容易烧坏；汽包液位过低，造成汽水 循环不连续，使金属局部过热出现爆管等后果。因此汽包液位的准确测量是锅炉运行中的 重要内容，也是对汽包液位精确稳定控制的基础。
[0003] 目前工业锅炉中，汽包液位测量广泛使用的方法有电接点水位计测量法、单（双） 室平衡容器差压法等，这些方法没有统筹考虑汽包压力、汽包温度等对汽包液位测量有重 要影响的工艺参数，其测量结果与实际液位值有一定的误差。


【发明内容】

[0004] 本发明要解决的技术问题是：提供一种汽包液位测量装置、系统及方法，能够获得 更准确的汽包液位值。
[0005] 本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种汽包液位测量装置，其特 征在于：它包括与汽包连接的测量筒；测量筒上部取压口接平衡容器后通过导压管与差压 变送器的负端连接，形成差压测量的基准管路；测量筒上部取压口通过导压管直接与差压 变送器的正端连接；它还包括用于汽包测量汽包内的压力的压力变送器、用于测量汽包内 的温度的第一温度计、安装在差压测量的基准管路上用于测量基准管路水温的第二温度 计、以及采集汽包内的压力、汽包内的温度、基准管路水温、测量筒差压并计算汽包液位的 数据处理模块。
[0006] 一种利用上述汽包液位测量装置实现的汽包液位测量系统，其特征在于：它包括 以下模块：
[0007] 汽包液位测量知识库，用于存储绝对压力、饱和温度、饱和水密度、饱和水蒸汽密 度、温度的对应关系，这些关系从热力学中公认的水和水蒸汽密度数据中收集得到；
[0008] 事实库，用于利用汽包液位测量知识库中的数据，按照事实变换引起的密度变化 需满足液位测量精度要求的原则划分并创建事实；
[0009] 规则库，用于利用事实库中的事实和汽包液位测量知识库的数据，按"如果事实， 那么汽包水密度为……，汽包水蒸气密度为……，基准管路水密度为……"的推理生成规 则；
[0010] 推理机，用于采用正向推理的方法，若采集到的汽包内的压力、汽包内的温度和基 准管路水温满足事实库中的事实，并且在规则库中有对应该事实的规则，那么输出此规则 得到的基准管路水密度、汽包水密度和汽包水蒸气密度；
[0011] 汽包液位计算模块，用于根据推理机获得的基准管路水密度pJtci,p)、汽包水密 度pw(t，p)和汽包水蒸气密度ps(t，p)，以及采集的汽包内的压力P、汽包内的温度t、基 准管路水温h、测量筒差压AP，按下述公式计算汽包液位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为测量筒液位满量程值。
[0014] 一种利用上述汽包液位测量系统实现的汽包液位测量方法，其特征在于：它包括 以下步骤：
[0015] S1、采集汽包内的压力、汽包内的温度、基准管路水温、测量筒差压；
[0016] S2、利用推理机获取汽包水蒸汽密度Ps(t,p)、汽包水密度Pw(t,p)、基准管路水 密度Pw(tQ，p);
[0017] S3、根据推理机获得的基准管路水密度PJtci,p)、汽包水密度Pw(t，p)和汽包水 蒸气密度Ps(t，p)，以及采集的汽包内的压力p、汽包内的温度t、基准管路水温h、测量筒 差压Ap，按下述公式计算汽包液位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为测量筒液位满量程值。
[0020] 本发明的有益效果为：针对锅炉运行中汽包液位变化的特点及其测量的复杂情 况，采用可靠、实用的方法，综合考虑影响汽包液位的汽包内的压力、汽包内的温度等工艺 参数，通过专家知识的推理得出更为精确的汽包液位值。

【专利附图】

【附图说明】
[0021] 图1为汽包液位测量装置的结构示意图。
[0022] 图2为汽包液位测量方法流程图。
[0023] 图中：1_汽包，2-第一温度计，3-压力变送器，4-测量筒，5-平衡容器，6-差压变 送器，7-第二温度计，8-数据处理模块。

【具体实施方式】
[0024] 下面结合具体实例和附图对本发明作进一步说明。
[0025] 一种汽包液位测量装置，如图1所示，它包括与汽包1连接的测量筒4 ;测量筒4上 部取压口接平衡容器5后通过导压管与差压变送器6的负端连接，形成差压测量的基准管 路；测量筒4上部取压口通过导压管直接与差压变送器6的正端连接；它还包括用于汽包 测量汽包内的压力的压力变送器3、用于测量汽包内的温度的第一温度计2、安装在差压测 量的基准管路上用于测量基准管路水温的第二温度计7、以及采集汽包内的压力、汽包内的 温度、基准管路水温、测量筒差压并计算汽包液位的数据处理模块8。
[0026] 一种利用上述汽包液位测量装置实现的汽包液位测量系统，包括以下模块：
[0027] 汽包液位测量知识库，用于存储绝对压力、饱和温度、饱和水密度、饱和水蒸汽密 度、温度的对应关系，这些关系从热力学中公认的水和水蒸汽密度数据中收集得到；
[0028] 事实库，用于利用汽包液位测量知识库中的数据，按照事实变换引起的密度变化 需满足液位测量精度要求的原则划分并创建事实；
[0029] 规则库，用于利用事实库中的事实和汽包液位测量知识库的数据，按"如果事实， 那么汽包水密度为……，汽包水蒸气密度为……，基准管路水密度为……"的推理生成规 则；
[0030] 推理机，用于采用正向推理的方法，若采集到的汽包内的压力、汽包内的温度和基 准管路水温满足事实库中的事实，并且在规则库中有对应该事实的规则，那么输出此规则 得到的基准管路水密度、汽包水密度和汽包水蒸气密度；
[0031] 汽包液位计算模块，用于根据推理机获得的基准管路水密度PJtci,P)、汽包水密 度pw(t，p)和汽包水蒸气密度ps(t，p)，以及采集的汽包内的压力P、汽包内的温度t、基 准管路水温h、测量筒差压AP，按下述公式计算汽包液位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为测量筒液位满量程值。
[0034] 一种利用上述汽包液位测量系统实现的汽包液位测量方法，如图2所示，包括以 下步骤：
[0035] S1、采集汽包内的压力、汽包内的温度、基准管路水温、测量筒差压；
[0036] S2、利用推理机获取汽包水蒸汽密度Ps(t,p)、汽包水密度Pw(t,p)、基准管路水 密度Pw(tQ，p);
[0037] S3、根据推理机获得的基准管路水密度PJtci,p)、汽包水密度Pw(t，p)和汽包水 蒸气密度Ps(t，p)，以及采集的汽包内的压力p、汽包内的温度t、基准管路水温h、测量筒 差压Ap，按下述公式计算汽包液位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为测量筒液位满量程值。
[0040] 下面介绍汽包液位测量系统的具体原理。
[0041] 一、创建汽包液位测量知识库
[0042] I. 1知识收集
[0043] 汽包液位测量的专家知识从热力学中公认的的水和水蒸汽密度数据中收集，现根 据汽包运行的实际参数范围截取温度范围为300?380°C、压力范围为3. 0?6.OMPa部分 的水和水蒸汽密度数据，如表1所示。
[0044] 表1水和水蒸汽密度表
[0045]

【权利要求】
1. 一种汽包液位测量装置，其特征在于：它包括与汽包连接的测量筒；测量筒上部取 压口接平衡容器后通过导压管与差压变送器的负端连接，形成差压测量的基准管路；测量 筒上部取压口通过导压管直接与差压变送器的正端连接；它还包括用于汽包测量汽包内的 压力的压力变送器、用于测量汽包内的温度的第一温度计、安装在差压测量的基准管路上 用于测量基准管路水温的第二温度计、以及采集汽包内的压力、汽包内的温度、基准管路水 温、测量筒差压并计算汽包液位的数据处理模块。
2. -种利用权利要求1所述的汽包液位测量装置实现的汽包液位测量系统，其特征在 于：它包括以下模块： 汽包液位测量知识库，用于存储绝对压力、饱和温度、饱和水密度、饱和水蒸汽密度、温 度的对应关系，这些关系从热力学中公认的水和水蒸汽密度数据中收集得到； 事实库，用于利用汽包液位测量知识库中的数据，按照事实变换引起的密度变化需满 足液位测量精度要求的原则划分并创建事实； 规则库，用于利用事实库中的事实和汽包液位测量知识库的数据，按"如果事实，那么 汽包水密度为......，汽包水蒸气密度为......，基准管路水密度为......"的推理生成规则； 推理机，用于采用正向推理的方法，若采集到的汽包内的压力、汽包内的温度和基准管 路水温满足事实库中的事实，并且在规则库中有对应该事实的规则，那么输出此规则得到 的基准管路水密度、汽包水密度和汽包水蒸气密度； 汽包液位计算模块，用于根据推理机获得的基准管路水密度Pp)、汽包水密度 Pw(t，p)和汽包水蒸气密度Ps(t，p)，以及采集的汽包内的压力p、汽包内的温度t、基准管 路水温h、测量筒差压Ap，按下述公式计算汽包液位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为测量筒液位满量程值。
3. -种利用权利要求2所述的汽包液位测量系统实现的汽包液位测量方法，其特征在 于：它包括以下步骤： 51、 采集汽包内的压力、汽包内的温度、基准管路水温、测量筒差压； 52、 利用推理机获取汽包水蒸汽密度ps(t，p)、汽包水密度pw(t，p)、基准管路水密度 Pw(t〇,p); 53、 根据推理机获得的基准管路水密度pw(up)、汽包水密度pw(t，p)和汽包水蒸气 密度ps(t，p)，以及采集的汽包内的压力p、汽包内的温度t、基准管路水温h、测量筒差压 AP，按下述公式计算汽包液位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为测量筒液位满量程值。
【文档编号】G01F23/14GK104515566SQ201410797774
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】常杰锋 申请人:中冶南方工程技术有限公司