壓力規律變化的容器內液位控制用時間參數確定方法
2023-09-22 04:51:20
專利名稱：壓力規律變化的容器內液位控制用時間參數確定方法
技術領域：
本發明屬於液位檢測控制技術領域，具體涉及規律壓力變化的壓容器內液位控制
用時間檢測與控制技術。
背景技術：
本發明的背景技術包括規律壓力變化變壓容器內物位的檢測、數據採集以及數據 的統計分析方法等技術。 如圖1所示的液位控制系統廣泛應用於工業領域，其工作原理是利用壓力控制系 統對壓力容器內的液體持續的進行壓送和抽吸循環，使得液體介質通過液體介質輸入(輸 出)管持續進行進入和流出壓力容器的循環，從而到達控制外部液體介質規律運動的目 的。 具體而言，要達到上述控制目的，對壓力容器內的液位有兩種控制形式
如圖2所示的形式一，首先進行初始的吸操作①，經過時間為A tl，當液位到達預 設上限液位時，開始壓操作②，經過時間為At2，當液位下降到預設的下限液位時，停止動 作，進入等待階段③，經過時間為At3，當然，此處等待階段③的時間可以為0，即不等待； 然後開始吸操作④，經過時間為At4 ;之後返回壓操作②，開始循環； 如圖3所示的形式二，首先進行初始的壓操作①'，經過時間為Atl'，當液位下
降到預設的下限液位時，停止動作，進入等待階段③，經過時間為At3，當然，此處等待階段
③的時間可以為0，即不等待；然後開始吸操作④，經過時間為At4，當液位到達預設上限
液位時，開始壓操作②，經過時間為At2 ;之後返回等待階段③，開始循環； 上述兩種形式中，由於對於同一個系統，區別僅在於啟動時所耗費的時間Atl和
Atl'不相同，而進入循環之後的壓、吸以及等待過程的時間是一致的，所以採用同樣的參
數進行表示。 容器內液體物位測量與監控方法比較多，如直接式液位測量、差壓式液位測量、 浮力式液位測量、電氣式液位測量、超聲波式液位測量、雷達式液位測量、放射性液位測量、 雷射式液位測量等；上述方法能夠適應一般工況下對液位的檢測和控制要求；但是在某些 特殊工藝場，如強腐蝕、劇毒、強放射性，同時具有較大壓力變化條件，特別是在一些容器壓 力規律發生變化且對液位控制有一定要求的情況下，上述液位測量與控制方法將會受到一 定的局限。
因此上述系統在進行工程實施後， 一般情況下不能安裝有圖1中所示的液位監測
儀表，所以最關鍵的技術就在於其中時間參數的確定方法。現有技術中，主要有兩種方法，
其一為利用理論模型對時間參數進行計算；其二為利用經驗確定時間參數。 在建立試驗系統之後，方法一的過程為首先針對試驗系統建立合理的理論模型，
此過程大概需要耗費3 4個月，然後針對此理論模型編寫專門的仿真程序，此過程大概需
要耗費3 4個月，然後通過程序計算得到數據此過程大概需要2 3天。
除了時間上的消耗，方法一問題還在於系統中存在大量的液體和氣體，難以得到精確的理論模型，這直接導致了理論計算結果和實際情況的不符。 在建立試驗系統之後，方法二的過程為採用其他已經成功應用的系統上的時間 參數為基準，進行稍微的修改，再應用於本試驗系統，如果能成功運行，則得到了可靠的時 間參數，如果不能成功運行，繼續修改，直到可以成功運行為止。由於需要採用調試法或者 逼近的方法，此過程一般需要半年以上的時間才能完成。 除了時間上的消耗，方法二的問題還在於試驗設備的參數在不同環境下會發生 變化，氣候、環境的影響嚴重，例如，在夏天高溫度下得到的結果將不能適用於冬天運行的 系統。 綜上可知，現有技術的情況下，得到一個準確的參數需要耗費大量的時間和人力 物力。
發明內容
本發明的目的是提供一種可用於放射性、劇毒、易燃、易爆等液體介質，且儲存該 類介質的容器內壓力有規律(升降)變化的條件下，採取的液位控制用時間參數確定方法， 在短時間內，得到預設定條件下的時間控制用參數。 實現本發明目的技術方案一種壓力規律變化的容器內液位控制用時間參數確定 方法，包括如下步驟步驟一、利用液位控制的方式獲得大量時間參數；步驟二、計算得到 時間控制方式用的時間參數。 如上所述的一種壓力規律變化的容器內液位控制用時間參數確定方法，其中，在 所述的步驟一中， 首先控制系統、數據採集系統、物位計、壓力控制系統以及數據分析系統同時啟 動，並記錄容器內初始液位； 其次控制系統發出指令，壓力控制系統開始抽吸或者壓縮工作，使容器內液位上 升或者下降； 如果是上升，則液位上升至設定的上限位時，控制系統發出壓力切換操作指令，壓 力控制系統迅速反應並切換至輸出正壓，使容器內液位迅速下降至設定的下限液位；
如果是下降，則液位直接下降至設定的下限液位時； 然後容器內液位下降至設定的下限液位時，控制系統發出暫停指令，壓力控制系 統停止工作； 最後當容器內達到設定的壓力時，控制系統發出指令，壓力控制系統開始抽吸工 作，直至液位上升至設定的上限位； 如此往復，進行"壓縮至下限位->停止->抽吸至上限位_>壓縮至下限 位……"的循環，並同時記錄下每一個階段的時間參數；直至循環次數達到n ;
重複上述操作N次； 步驟二中，計算得到時間控制方式用的時間參數方法為求平均值。 如上所述的一種壓力規律變化的容器內液位控制用時間參數確定方法，其中，在
所述的步驟一中，壓力控制系統首先進行抽吸工作，步驟一的具體實現過程為 步驟1、令1 = 0; 步驟2、令i二i+l;
步驟3、進行吸過程①，記錄Atli ; 步驟4、令j = 0 ; 步驟5、令j = j + 1 ;
步驟6、進行壓過程②，記錄At2ij ;
步驟7、進行停止過程③，記錄At3ij ; 步驟8、進行吸過程④，記錄At4ij ;
步驟9、判斷j < n 如果是，返回步驟5 ;如果否，進入步驟10 ; 步驟10、判斷i < N 如果是，返回步驟2 ;如果否，結束操作。
步驟二中時間參數的計算方法為
4 人
Z ZA,2')7"
乂=1 、 i=l
TV w .。 如上所述的一種壓力規律變化的容器內液位控制用時間參數確定方法，其中，在 所述的步驟一中，壓力控制系統首先進行壓縮工作，步驟一的具體實現過程為
步驟1、令i = 0 ; 步驟2、令i = i + l ;
步驟3、進行壓過程①'，記錄Atl' i 步驟4、令j = 0 ; 步驟5、令j = j + l ;
步驟6、進行停止過程③，記錄At3ij ;
步驟7、進行吸過程④，記錄At4ij ; 步驟8、進行壓過程②，記錄At2ij ;
步驟9、判斷j < n 如果是，返回步驟5 ;如果否，進入步驟10 ; 步驟10、判斷i < N 如果是，返回步驟2 ;如果否，結束操作。
步驟二中時間參數的計算方法為
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本發明的效果本方法以預定控制液位、壓力或時間作為控制量使控制程序運行，
保證變壓容器內的液位在預先設定的範圍內有規律的發生運動或震蕩，且容器內液位不會 隨著運行時間長短而失去控制(即容器內液位在設定範圍變化，而不會超出設定的控制範 圍)。 通過壓力控制系統調整容器內壓力有規律變化，並使容器內液體介質在設定範圍
6內規律運動(震蕩)，通過數據採集系統、控制系統及物位計獲得液體介質初始位置數據、 受壓力變化影響液體介質位置連續變化的物位數據及其緊密相關的時間數據；在相同初始 位置和可控壓力輸入的條件下，經過數次啟動運行，經對運行時間的統計分析、計算時間均 值後，獲得該運行條件下的各個時間段的(統計平均)時間參數；在相同的運行(即操作壓 力、環境參數、初始位置等)條件下，取消物位計(的控制、輸出)，利用所獲得的(統計平 均)時間參數進行運行控制，以達到(或重現)上述相同條件下容器內液位規律運動(震 蕩)的現象，從而實現變壓容器內液位的時間控制。
相對於傳統方式，本發明所述方法的優勢在於 (1)在同樣的試驗裝置下，能夠快速得到時間參數；實際試驗中，本方法經過數個 小時的試驗便可以完成一次小循環，得到足夠大的n值，而一天之內，即可以進行數個大循 環，得到合理的N值。總體而言，花費1 2天計算得到的時間參數已經可以足夠準確的用 於控制過程。 (2)得到的時間參數準確度高，能夠直接應用於工程實踐；本發明所述方法使用 的數據由於是直接在實際系統上採集得到，所以計算得到的數據和實際運行情況是完全一 致的，可以直接應用。 (3)能夠任意設定上下限位，得到不同情況的時間參數；在不改變系統硬體結構 時，本方法還能夠根據不同的上下限位，得到不同工況時的數據，而使用傳統方法時，任意 一個環節小小的改變，都將必須重新進行長達數月的試驗過程。
圖1規律壓力變化容器內液位時間控制系統示意圖；
圖2是對壓力容器內液位進行控制的具體控制方式一 ；
圖3是對壓力容器內液位進行控制的具體控制方式二 ； 圖4是本發明所述的壓力規律變化的容器內液位控制用時間參數確定方法流程 示意圖； 圖5是本發明所述方法中第一個步驟的詳細流程圖(第一步為吸過程)； 圖6是本發明所述方法中第一個步驟的詳細流程圖(第一步為壓過程)； 圖7是進行圖5所述步驟時容器內液位變化示意圖； 圖8是進行圖6所述步驟時容器內液位變化示意圖； 圖9是利用按照圖5所述步驟得到的時間參數進行控制的示意圖； 圖10是利用按照圖6所述步驟得到的時間參數進行控制的示意圖。 1.控制系統、2.數據分析系統、3.數據採集系統、4.壓力控制系統、5.物位計、
6.壓力輸入(輸出)管、7.壓力容器、8.液體介質、9.液體介質輸入(輸出)管；
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明規律壓力變化的容器內液位時間控制方法操作進一步詳 細說明。 如圖4所示的一種壓力規律變化的容器內液位控制用時間參數確定方法，包括如 下步驟
步驟一、利用液位控制的方式獲得大量時間參數； 此步驟的原理是控制系統、數據採集系統、物位計、壓力控制系統以及數據分析 系統同時啟動，並記錄容器內初始液位，控制系統發出指令，壓力控制系統開始(抽吸或者 壓縮)工作，使容器內液位快速上升(輸入負壓即抽吸)或者下降，如果是上升，則液位上 升至設定的上限位時，控制系統發出壓力切換操作指令，壓力控制系統迅速反應並切換至 輸出正壓，使容器內液位迅速下降；如果是下降，則液位下降至設定的下限液位時，控制系 統發出暫停指令，壓力控制系統停止工作，此時，液位會出現暫時的、緩慢先下降再上升的 現象，當容器內達到設定的壓力時，控制系統發出指令，壓力控制系統開始抽吸工作，直至 液位上升至設定的上限位； 如此往復，進行"壓縮至下限位->停止->抽吸至上限位_>壓縮至下限 位……"的循環，並同時記錄下每一個階段的時間參數；直至循環次數達到n;
重複上述操作N次，數據分析系統根據上述過程中記錄得到的時間量，可獲得系 統中容器內液體各個時間段的平均值； 其中，n和N的取值在試驗條件允許的情況下，越大越好，這樣可以減少誤差，得到 精確的試驗結果。 具體的步驟分為兩種形式 形式一、首先進行吸的過程，如圖5和圖7所示，首先進行初始的吸操作①，當液位
到達預設上限液位時，開始壓操作②，當液位下降到預設的下限液位時，停止動作，進入等
待階段③，當然，此處等待階段③的時間可以為O，即不等待；然後開始吸操作④；之後返回
壓操作②，開始循環； 實現方式為 步驟1、令1 = 0; 步驟2、令i二i+l; 步驟3、進行吸過程①，記錄A tj ; 步驟4、令j二0; 步驟5、令j二j+l; 步驟6、進行壓過程②，記錄A t2i j ; 步驟7、進行停止過程③，記錄A t3i j ; 步驟8、進行吸過程 ，記錄A t4i j ; 步驟9、判斷j < n 如果是，返回步驟5 ;如果否，進入步驟10 ; 步驟10、判斷i < N 如果是，返回步驟2 ;如果否，結束操作。 形式二、首先進行壓的過程，如圖6和圖8所示，首先進行初始的吸操作進行壓過
程①'，當液位下降到預設的下限液位時，停止動作，進入等待階段③，當然，此處等待階段
③的時間可以為0，即不等待；然後開始吸操作④，當液位到達預設上限液位時，開始壓操
作②，之後返回等待階段③，開始循環； 實現方式為 步驟1、令1 = 0; 步驟2、令i二i+l; 步驟3、進行壓過程①'，記錄At/ i
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步驟4、令j = 0 ; 步驟5、令j = j + 1 ;
步驟6、進行停止過程③，記錄At3ij ; 步驟7、進行吸過程④，記錄At4ij ; 步驟8、進行壓過程②，記錄At2ij ;
步驟9、判斷j < n 如果是，返回步驟5 ;如果否，進入步驟10 ; 步驟10、判斷i < N 如果是，返回步驟2 ;如果否，結束操作。 步驟二、計算得到時間控制方式用的時間參數；formula see original document page 9
如圖9和圖IO所示，在得到上述時間參數後，即可將其輸入控制系統，按時間參數 控制壓力控制系統，使容器內液位按計算的時間上下運動，再現上述步驟所描述的液位運 動現象及壓力變化過程，從而實現變壓容器內液位的時間控制。
權利要求
一種壓力規律變化的容器內液位控制用時間參數確定方法，包括如下步驟步驟一、利用液位控制的方式獲得大量時間參數；步驟二、計算得到時間控制方式用的時間參數。
2. 如權利要求1所述的一種壓力規律變化的容器內液位控制用時間參數確定方法，其 特徵在於在所述的步驟一中，首先控制系統、數據採集系統、物位計、壓力控制系統以及數據分析系統同時啟動，並 記錄容器內初始液位；其次控制系統發出指令，壓力控制系統開始抽吸或者壓縮工作，使容器內液位上升或 者下降；如果是上升，則液位上升至設定的上限位時，控制系統發出壓力切換操作指令，壓力控 制系統迅速反應並切換至輸出正壓，使容器內液位迅速下降至設定的下限液位； 如果是下降，則液位直接下降至設定的下限液位時；然後容器內液位下降至設定的下限液位時，控制系統發出暫停指令，壓力控制系統停 止工作；最後當容器內達到設定的壓力時，控制系統發出指令，壓力控制系統開始抽吸工作， 直至液位上升至設定的上限位；如此往復，進行"壓縮至下限位_ >停止_ >抽吸至上限位_ >壓縮至下限位……"的 循環，並同時記錄下每一個階段的時間參數；直至循環次數達到n ;重複上述操作N次；步驟二中，計算得到時間控制方式用的時間參數方法為求平均值。
3. 如權利要求2所述的一種壓力規律變化的容器內液位控制用時間參數確定方法， 其特徵在於在所述的步驟一中，壓力控制系統首先進行抽吸工作，步驟一的具體實現過程 為步驟1、令i = 0 ;步驟2、令i = i + l ;步驟3、進行吸過程①，記錄A tj ;步驟4、令j = 0 ;步驟5、令j = j + l ;步驟6、進行壓過程②，記錄At2ij ; 步驟7、進行停止過程③，記錄At3ij ; 步驟8、進行吸過程④，記錄At4ij ;步驟9、判斷j <n 如果是，返回步驟5 ;如果否，進入步驟IO ; 步驟10、判斷i < N 如果是，返回步驟2 ;如果否，結束操作。步驟二中時間參數的計算方法為formula see original document page 2formula see original document page 3
4.如權利要求2所述的一種壓力規律變化的容器內液位控制用時間參數確定方法，其特徵在於在所述的步驟一中，壓力控制系統首先進行壓縮工作，步驟一的具體實現過程 為步驟1、令i = 0 ; 步驟2、令i = i + 1 ;步驟3、進行壓過程①'，記錄At/ i 步驟4、令j = 0 ; 步驟5、令j = j + 1 ;步驟6、進行停止過程③，記錄At3ij ; 步驟7、進行吸過程④，記錄At4ij ; 步驟8、進行壓過程②，記錄At2ij ;步驟9、判斷j <n 如果是，返回步驟5 ;如果否，進入步驟IO ; 步驟10、判斷i < N 如果是，返回步驟2 ;如果否，結束操作。步驟二中時間參數的計算方法為formula see original document page 3
全文摘要
本發明屬於液位檢測控制技術領域，具體涉及壓力規律變化的容器內液位控制用時間參數確定方法。目的是提供一種在短時間內，得到預設定條件下的時間控制用參數的方法。包括步驟一、利用液位控制的方式獲得大量時間參數；步驟二、計算得到時間控制方式用的時間參數。本方法以預定控制液位、壓力或時間作為控制量使控制程序運行，保證變壓容器內的液位在預先設定的範圍內有規律的發生運動或震蕩，且容器內液位不會隨著運行時間長短而失去控制。相對於傳統方式，本發明所述方法的優勢在於在同樣的試驗裝置下，能夠任意設定上下限位，得到不同情況的時間參數；得到的時間參數準確度高，能夠直接應用於工程實踐；得到時間參數所需要的時間大大減少。
文檔編號G05D9/12GK101776920SQ20091025009
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月4日 優先權日2009年12月4日
發明者儲凌, 劉華玲, 劉宇, 譚再躍, 郭曉方 申請人:中國核電工程有限公司