一种用于池式装置的热工测量系统和方法

摘要

本发明公开了一种用于池式装置的热工测量系统和方法，其中系统包括储气罐、截止阀、减压阀、过滤器、压力表、流量计、主气路、分气路。池式装置内装有液体，在液体上方填充有覆盖气体，池式装置内布置有管道。储气罐连接主气路、主气路上依次连接主气路截止阀、减压阀、过滤器、压力表、流量计；流量计连接分气路；不同的分气路分别引入池式装置的不同位置，从而用于测量不同的参数。本发明有效解决了测量仪表的通用性问题，减小池式装置内热工测量系统的布置难度，有效提高热工测量系统的可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种堆池热工监测系统，特别涉及一种池式装置的热工测量系统和方法。

背景技术

目前国际上常用气体压力传感器与液体压力传感器伸入流体中来分别测量气体、液体的压力，但是这种测量装置受传感器量程与流体温度限制，对于不同的量程、精度、温度要求需采用不同类型的传感器。

国际上常用的测量液体液位的方法有玻璃管法、差压法、浮筒法、电感法、超声波法，玻璃管法采用联通器原理，液位直接从指示标度尺读出，但是玻璃管法需要在容器下端的侧壁面开孔，存在泄漏等安全隐患；差压法常用于常压容器，是将液体压力与覆盖气体的压差转换为液位值，但是差压法需要在容器下端的侧壁面开孔，存在泄漏等安全隐患；浮筒法采用中间带孔的磁浮筒作为液位敏感元件，不锈钢套筒从浮筒中间孔穿过，固定在罐顶和罐底之间，液位变化带动空心磁浮筒沿套管上下移动，并吸引套管内的磁铁沿套管内壁上下移动，二次仪表根据磁铁的移动量计算出液位，但是浮筒法需要固定在罐顶和罐底之间，仪器损坏后更换较为麻烦；电感法是液位变化使得电感元件的自感、互感或导磁率发生变化，故将该变化量送往二次电路即可得到相应的液位数值，但是电感法只适用于导电液体的液位测量，特别是液态金属；超声波法是通过换能器将电功率脉冲转换为超声波，射向液面，经液面反射后再由换能器将该超声波转换为电信号，但超声波的传播速度受介质的密度、浓度、温度、压力等因素影响，影响其测量精度。

国际上常用的管道流速的测量方法有孔板流量计、涡街流量计、电磁流量计，孔板流量计是将阻力件安放在管道内可以产生压差，通过压差的方法能测量流速，因为管道内的流体必须通过这个减小的区域，使得阻力件前的压力高于阻力件后或下游的压力，由于阻力件前后流体的流量不变，压力的减小将使得流速增加。通过阻力件的流体产生较大压差的同时流体的流速增加，因此可以通过测量通过阻力件的压差来测量流速，但是孔板流量计有较长的直管段要求，一般难于满足，而且压力损失较大；涡街流量计是一种速度式流量计，漩涡分离的稳定性受流速分布影响，对直管段有一定的要求，应力式涡轮流量计对振动较为敏感，在振动较大的管道安装涡轮流量计时，管道要有一定的减震措施，应力式涡轮流量计采用电晶体作为检测传感器，其使用寿命受温度的限制；电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的丈量导电性液体的仪表，不能用于丈量电导率很低的液体，也不能用于较高温度，同时涡街流量计与电磁流量计都会增加管道的布置难度。

目前还没有一种通用的热工测量系统，能够采用一套装置覆盖两种或者两种以上热工参数的测量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种池式装置的热工测量系统和方法，以有效提高测量的通用性。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种用于池式装置的热工测量系统，包括储气罐、主气路截止阀、减压阀、过滤器、压力表、流量计、主气路、第一分气路、第三分气路和上端封闭的池式装置；储气罐通过主气路与主气路截止阀相连，之后依次与减压阀、过滤器、压力表连接，最终同流量计相连；流量计连接并联的第一分气路和第三分气路，第一分气路、第三分气路上分别安装有分气路截止阀；池式装置内装有液体，所述液体上方填充有覆盖气体；第一分气路引入池式装置的覆盖气体中，第三分气路引入池式装置底部，用于测量气体压力和液位。

优选地，该系统进一步包括安装有分气路截止阀的第二分气路；第二分气路引入池式装置液体的设定深度中，用于测量该深度的液体压力。

优选地，该系统进一步包括各自安装有分气路截止阀的第四分气路和第五分气路；所述池式装置内水平布置有管道；将第四分气路与第五分气路并联，第四分气路引入池式装置的管道内下游，第五分气路引入池式装置的管道内上游，用于监测管道内液体的流速。

本发明还提供了一种采用上述热工测量系统进行热工测量的方法，包括：

当测量覆盖气体的压力时，打开第一分气路上的分气路截止阀，关闭其他分气路截止阀和主气路截止阀，压力表的指针读数就是覆盖气体的压力；

当测量液体压力时，打开主气路截止阀和第二分气路上的分气路截止阀，关闭其他分气路截止阀；调整减压阀，当流量计的读数趋于稳定，且与0之间的差值在设定范围内时，压力表的指针读数就是第二分气路出口端液体的压力；

当测量液体液位时，打开第一分气路上的分气路截止阀，关闭其他分气路截止阀和主气路截止阀，记录压力表压力为P₁；然后关闭第一分气路上的分气路截止阀，打开主气路截止阀和第三分气路上的分气路截止阀，调整减压阀，当流量计的读数趋于稳定，且与0之间的差值在设定范围内时，记录压力表压力为P₂，利用P₁和P₂计算池式装置内液体的液位；

当测量管道内液体的流速时，打开主气路截止阀、第四分气路上的分气路截止阀，关闭其他分气路截止阀，调整减压阀，当流量计的读数F₁趋于稳定，且与0之间的差值在设定范围内时，记录压力表的压力为P₃；然后关闭第四分气路上的分气路截止阀，打开第五分气路上的分气路截止阀，调整减压阀，当流量计的读数F₂趋于稳定且与F₁一致时，记录压力表的压力为P₄，利用P₃和P₄计算管道内液体的流速。

与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)本发明能够实现池式装置内气体压力和液位的检测，在一定程度上提高了测量设备的通用性。

(2)本发明通过增加额外分气路，从而在实现体压力和液位测量的基础上，进一步实现了液体压力、管道内液体流速的测量，进一步提高了测量仪表的通用性。

(3)本发明组成简单，有效减小池式装置内热工测量系统的布置难度，有效提高热工测量系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明一种用于池式装置的热工测量系统示的意图。

图中附图标记含义为：储气罐1，主气路截止阀2，减压阀3，过滤器4，压力表5，流量计6，主气路7，分气路8、9、10、11、12，池式装置13，液体14，覆盖气体15，管道16，小气泡17，分气路截止阀18。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明优选实施例的用于池式装置的热工测量系统，包括储气罐1、主气路截止阀2、减压阀3、过滤器4、压力表5、流量计6、主气路7、第一分气路8、第二分气路9、第三分气路10、第四分气路11、第五分气路12和池式装置13；储气罐1通过主气路7与主气路截止阀2相连，之后依次连接减压阀3、过滤器4、压力表5，最终同流量计6相连，流量计6连接第一分气路8、第二分气路9、第三分气路10、第四分气路11和第五分气路12，每条分气路上均安装有分气路截止阀18；上端封闭的池式装置13内装有液体14，在液体14上方填充有覆盖气体15，覆盖气体15是惰性气体，池式装置13内水平布置有管道16，并联的五路分气路8、9、10、11、12引入池式装置13内，储气罐1内装有与覆盖气体15同一介质的气体。管道16可以与驱动泵的出口端连接，从而测量泵出口处管道内流速。

其中，第一分气路8引入池式装置13的覆盖气体15中，第二分气路9引入池式装置13的液体14中，第三分气路10引入池式装置13底部，第四分气路11引入池式装置13的管道16内下游，第五分气路12引入池式装置13的管道16内上游。第一分气路8和第三分气路10的组合可以用于测量气体压力和液位；第二分气路用于测量设定深度的液体压力；第四分气路和第五分气路的组合用于测量液体流速。

当测量覆盖气体15压力时，打开第一分气路8上的分气路截止阀18，关闭主气路7上的主气路截止阀2以及第二分气路9、第三分气路10、第四分气路11、第五分气路12上的分气路截止阀18，压力表5的指针读数就是覆盖气体15的压力。

当测量液体14压力时，打开主气路7上的截止阀2和第二分气路9上的分气路截止阀18，关闭第一分气路8、第三分气路10、第四分气路11以及第五分气路12的分气路截止阀18，调整减压阀3，当流量计6的读数趋于稳定，且与0之间的差值在设定范围内时，压力表5的指针读数就是第二分气路9出口端液体14的压力。

当测量液体14液位时，打开第一分气路8上的分气路截止阀18，关闭主气路7上的主气路截止阀2以及第二分气路9、第三分气路10、第四分气路11、第五分气路12上的分气路截止阀18，记录压力表5指示的压力P₁，然后关闭第一分气路8上的分气路截止阀18，打开主气路7上的主气路截止阀2和第三分气路10上的分气路截止阀18，调整减压阀3，当流量计6的读数趋于稳定，且与0之间的差值在设定范围内时，记录压力表5指示的压力P₂，池式装置13内液体14的液位可以通过以下公式计算：

其中，P₂表示第三分气路10连通时压力表5指示的压力，单位Pa；P₁表示第一分气路8连通时压力表5指示的压力，单位Pa；ρ表示池式装置13内液体14的密度，单位kg/m³；g表示重力加速度，单位m/s²；h表示池式装置13内液体14的液位，单位m。

当测量管道16内液体14流速时，打开主气路7上的主气路截止阀2、第四分气路11上的分气路截止阀18，关闭第一分气路8、第二分气路9、第三分气路10以及第五分气路12上的分气路截止阀18，调整减压阀3，当流量计6的读数F₁趋于稳定，且与0之间的差值在设定的范围内时，记录压力表5指示的压力P₃，然后关闭第四分气路11上的分气路截止阀18，打开第五分气路12上的分气路截止阀18，调整减压阀3，当流量计6的读数F₂趋于稳定且与分气路11连通时流量计6读数F₁一致时，记录压力表5指示的压力P₄，管道16内液体14的流速可以通过以下公式计算：

其中，P₄表示第五分气路12连通时压力表5指示的压力，单位Pa；P₃表示第四分气路11连通时压力表5指示的压力，单位Pa；ρ表示池式装置13内液体14的密度，单位kg/m³；K表示管道16的流阻系数，单位1；v表示管道16内液体14的流速，单位m/s。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。