CN104035453A - 一种煤气柜底部油沟油水界面高度检测方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种煤气柜底部油沟油水界面高度检测方法，包括以下步骤：1)在煤气柜底部油沟冷凝水下部的冷凝水取压点处设置冷凝水压力变送器、在煤气柜底部油沟稀油下部的稀油取压点处设置稀油压力变送器，将冷凝水压力变送器、稀油压力变送器均连接至PLC控制系统；2)通过PLC控制系统实时监视煤气柜底部油沟冷凝水的水位即油水界面高度；3)当步骤2)监视的油水界面高度达到设定的高度上限值时，将煤气柜底部油沟内的冷凝水排出。检测装置包括冷凝水压力变送器、稀油压力变送器以及PLC控制系统。本发明安装简单方便、操作安全可靠、检测及时准确；有效解决现有煤气柜底部油沟油水界面检测存在稳定性差、检测精度低、抗干扰能力差、设备投资高等缺点。

Description

一种煤气柜底部油沟油水界面高度检测方法及其装置

技术领域

本发明涉及冶金行业仪表测控领域，具体涉及一种煤气柜底部油沟油水界面高度检测方法及其装置。

背景技术

煤气柜在回收煤气时活塞沿煤气柜柜壁上下运行，活塞和煤气柜柜壁之间的缝隙用稀油进行密封，用以防止煤气柜内的煤气向外泄漏。

稀油从活塞油沟通过活塞和煤气柜柜壁之间的缝隙渗透到煤气柜柜壁并沿煤气柜柜壁流到煤气柜底部油沟。由于稀油一直在活塞和煤气柜柜壁之间的缝隙中渗透流出，从而避免了煤气柜内的煤气从活塞和煤气柜柜壁之间的缝隙向外泄漏；稀油沿煤气柜柜壁流动过程中，将煤气中的部分水分冷凝成冷凝水，附着稀油一起流到煤气柜底部油沟，煤气柜底部油沟对附着有冷凝水的稀油进行油水分离，稀油在底部油沟的上部被稀油泵送到煤气柜上部高位油箱继续使用，底部油沟下部是冷凝水，冷凝水达到一定量时必需及时排掉。

现有煤气柜底部油沟油水界面的检测方法主要采用浮球界面计或雷达界面计等方法检测，这些检测方法存在很多缺点，第一，安装很复杂，必须将稀油、冷凝水以及煤气柜内煤气通过导流渠或导流管引到煤气柜外进行检测；第二，测量精度低，特别对于密度相近的稀油和冷凝水的界面检测；第三，抗干扰差、稳定性能差；第四，设备投资费用高等。

油水界面一旦没有及时被准确检测出来和排放掉，冷凝水被稀油泵连同稀油一起送到高位油箱，含有冷凝水的稀油不能很好地密封活塞和煤气柜柜壁之间的缝隙，煤气柜内的煤气就有可能从活塞和煤气柜柜壁之间的缝隙向外泄漏，不仅造成煤气丢失、污染环境，更重要的是向外泄漏的煤气导致区域内人员煤气中毒甚至爆炸事故的发生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有煤气柜底部油沟油水界面检测方法存在稳定性差、检测精度低、抗干扰能力差、设备投资高等不足，提供一种煤气柜底部油沟油水界面高度检测方法及其装置，能在控制室对油水界面高度实时监控，油水界面高度一旦达到上限，及时将冷凝水排掉，安装简单方便、操作安全可靠、检测及时准确。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种煤气柜底部油沟油水界面高度检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在煤气柜底部油沟冷凝水下部的冷凝水取压点PE-1处设置一台冷凝水压力变送器PT1、在煤气柜底部油沟稀油下部的稀油取压点PE-2处设置一台稀油压力变送器PT2，将所述冷凝水压力变送器PT1、稀油压力变送器PT2均连接至PLC控制系统(冷凝水压力变送器PT1、稀油压力变送器PT2的检测信号均送到PLC控制系统)；

2)通过上述PLC控制系统实时监视煤气柜底部油沟冷凝水的水位即油水界面高度H₁；

3)当步骤2)所监视的油水界面高度H₁达到(或接近)设定的高度上限值H_lim时，将煤气柜底部油沟内的冷凝水排出。

按上述方案，所述步骤2)中煤气柜底部油沟冷凝水的水位即油水界面高度H₁具体通过如下步骤得到：

A、通过稀油压力变送器PT2测得煤气柜底部油沟稀油下部压力P₂：

P₂＝δ*H₂*γ₂ (1)

B、通过冷凝水压力变送器PT1测得煤气柜底部油沟冷凝水下部压力P₁：

P₁＝δ*H₁*γ₁+δ*H₂₀*γ₂+P₂＝δ*[H₁*γ₁+(H-H₁)*γ₂]+P₂ (2)

C、PLC控制系统接收上述底部油沟冷凝水下部压力P₁和底部油沟稀油下部压力P₂值，并计算底部油沟冷凝水下部压力P₁与底部油沟稀油下部压力P₂之间的差压值△P：

△P＝P₁-P₂＝δ*[H₁*γ₁+(H-H₁)*γ₂]+P₂-P₂ (3)

D、根据式(3)，进一步得到油水界面高度H₁：

H₁＝(△P/δ-H*γ₂)/(γ₁-γ₂) (4)

上述公式(1)～(4)中：

H₁：冷凝水取压点PE-1到冷凝水顶面的高度即油水界面高度

H₂：稀油取压点PE-2到稀油顶面的高度

H₂₀：冷凝水顶面到稀油取压点PE-2的高度

H：冷凝水取压点PE-1到稀油取压点PE-2的高度

P₁：底部油沟冷凝水下部压力

P₂：底部油沟稀油下部压力

γ1：冷凝水密度

γ2：稀油密度

δ：P₁、P₂检测的压力单位与H₁*γ₁或H₂*γ₂得到的压力单位之间的换算系数

按上述方案，所述步骤3)中设定的高度上限值H_lim为底部油沟稀油取压点所处位置的高度值。

优选的，所述高度上限值H_lim为0.45～0.55m。

本发明还提供了一种煤气柜底部油沟油水界面高度检测装置，包括冷凝水压力变送器PT1、稀油压力变送器PT2以及PLC控制系统，所述冷凝水压力变送器PT1设置在煤气柜底部油沟冷凝水下部的冷凝水取压点PE-1处，所述稀油压力变送器PT2设置在煤气柜底部油沟稀油下部的稀油取压点PE-2处，冷凝水压力变送器PT1、稀油压力变送器PT2的输出端均连接至PLC控制系统。

本发明的工作原理：从上式(4)中可以看出，γ₁，γ₂分别是冷凝水密度和稀油密度，都是常数；H是从冷凝水取压点PE-1到稀油取压点PE-2的安装高度，煤气柜设备安装后也是一个常数；δ作为换算系数，对应也是一个常数；因此，只要检测到底部油沟冷凝水下部压力P₁和底部油沟稀油下部压力P₂，并通过PLC控制系统计算出P₁和P₂之差值△P就能得到煤气柜底部油沟油水界面高度H₁。

本发明所提供的煤气柜底部油沟油水界面检测方法，具有以下优点：

1)利用本发明可以在控制室对煤气柜底部油沟油水界面高度实时监控，油水界面高度一旦达到上限，及时将冷凝水排掉，避免事故发生，具有安装简单方便、操作安全可靠、检测及时准确等优点；

2)利用本发明检测煤气柜底部油沟油水界面稳定可靠，抗干扰能力强，对冶金企业降低安全事故发生率和提高生产率能起到积极作用；

3)节省工程投资，本发明的设备投资仅为传统油水界面检测方法十分之一。

附图说明

图1是本发明的工作原理示意图；

图中，1-煤气柜，2-活塞，3-稀油泵，4-高位油箱，5-煤气柜柜壁，6-活塞油沟，7-底部油沟，8-稀油，9-冷凝水，10-PLC控制系统，PT1-冷凝水压力变送器，PT2-稀油压力变送器，PE-1：冷凝水取压点，PE-2：稀油取压点。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1所示，本发明所述的煤气柜底部油沟油水界面高度检测装置，包括冷凝水压力变送器PT1、稀油压力变送器PT2以及PLC控制系统，所述冷凝水压力变送器PT1设置在煤气柜1底部油沟7冷凝水9下部的冷凝水取压点PE-1处，所述稀油压力变送器PT2设置在煤气柜1底部油沟7稀油8下部的稀油取压点PE-2处，冷凝水压力变送器PT1、稀油压力变送器PT2的输出端均连接至PLC控制系统10。

煤气柜1在回收煤气时活塞2沿煤气柜柜壁5上下运行，活塞2和煤气柜柜壁5之间的缝隙用稀油8进行密封，防止煤气柜1内的煤气向外泄漏。稀油8从活塞油沟6通过活塞2和煤气柜柜壁5之间的缝隙渗透到煤气柜柜壁5并沿煤气柜柜壁5流到煤气柜底部油沟7，由于稀油8一直在活塞2和煤气柜柜壁5之间的缝隙中渗透流出，从而避免了煤气柜1内的煤气从活塞2和煤气柜柜壁5之间的缝隙向外泄漏；稀油8沿煤气柜柜壁5流动过程中，将煤气中的部分水分冷凝成冷凝水9，附着稀油8一起流到底部油沟7，煤气柜底部油沟7对附着有冷凝水9的稀油8进行油水分离，稀油8在底部油沟7的上部被稀油泵3送到煤气柜1上部高位油箱4继续使用，底部油沟7的下部是冷凝水9，冷凝水9达到一定量时必须及时排掉。

本发明所述的煤气柜底部油沟油水界面高度检测方法，包括以下步骤：

1)在煤气柜1底部油沟7冷凝水9下部的冷凝水取压点PE-1处设置一台冷凝水压力变送器PT1、在煤气柜1底部油沟7稀油8下部的稀油取压点PE-2处设置一台稀油压力变送器PT2，将所述冷凝水压力变送器PT1、稀油压力变送器PT2均连接至PLC控制系统10(冷凝水压力变送器PT1、稀油压力变送器PT2的检测信号均送到PLC控制系统10)；

2)通过上述PLC控制系统10实时监视煤气柜底部油沟冷凝水的水位即油水界面高度H₁，H₁具体通过如下步骤得到：

A、通过稀油压力变送器PT2检测得到煤气柜底部油沟稀油下部压力P₂，如式(1)所示；

B、通过冷凝水压力变送器PT1检测得到煤气柜底部油沟冷凝水下部压力P₁，如式(2)所示；

C、PLC控制系统10接收上述底部油沟冷凝水下部压力P₁和底部油沟稀油下部压力P₂值，并计算底部油沟冷凝水下部压力P₁与底部油沟稀油下部压力P₂之间的差压值△P，如式(3)所示；

D、根据式(3)，进一步得到油水界面高度H₁，如式(4)所示；

实施例的式(1)～(4)中：

H₁：冷凝水取压点PE-1到冷凝水顶面的高度即油水界面高度，单位：m

H₂：稀油取压点PE-2到稀油顶面的高度，单位：m

H₂₀：冷凝水顶面到稀油取压点PE-2的高度，单位：m

H：冷凝水取压点PE-1到稀油取压点PE-2的高度，本实施例H＝0.6m

P₁：底部油沟冷凝水下部压力，单位：kPa

P₂：底部油沟稀油下部压力，单位：kPa

γ₁：冷凝水密度，本实施例：γ₁＝1kg/m³

γ₂：稀油密度，本实施例：γ₂＝0.98kg/m³

根据1kPa＝0.1mH₂O＝100kg/m²的单位换算关系，得到式(1)～式(4)中的单位换算系数δ＝0.01，再把实施例中相关常数代入实施例公式(4)中，得到：

H₁＝[100△P-0.6*0.98]/(1-0.98)＝[100(P₁-P₂)-0.6*0.98]/(1-0.98)

即：

H₁＝5000(P₁-P₂)-29.4，单位：m

3)当步骤2)所监视的油水界面高度H₁达到(或接近)设定的高度上限值H_lim时，本实施例H_lim＝0.5m，打开排水阀将煤气柜底部油沟内的冷凝水排出，这样避免了底部油沟的冷凝水被稀油泵抽到高位油箱去，从而避免事故的发生。

综上所述，PLC控制系统10根据检测到的P₁和P₂值就可以计算出煤气柜底部油沟油水界面高度H₁。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明一种煤气柜底部油沟油水界面检测方法而非限制，尽管参照较佳实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的精神和范围，其均应涵盖在一种煤气柜底部油沟油水界面检测方法的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种煤气柜底部油沟油水界面高度检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在煤气柜底部油沟冷凝水下部的冷凝水取压点PE-1处设置一台冷凝水压力变送器PT1、在煤气柜底部油沟稀油下部的稀油取压点PE-2处设置一台稀油压力变送器PT2，将所述冷凝水压力变送器PT1、稀油压力变送器PT2均连接至PLC控制系统；

2)通过上述PLC控制系统实时监视煤气柜底部油沟冷凝水的水位即油水界面高度H₁；

3)当步骤2)所监视的油水界面高度H₁达到设定的高度上限值H_lim时，将煤气柜底部油沟内的冷凝水排出。

2.根据权利要求1所述的煤气柜底部油沟油水界面高度检测方法，其特征在于：所述步骤2)中煤气柜底部油沟冷凝水的水位即油水界面高度H₁具体通过如下步骤得到：

A、通过稀油压力变送器PT2测得煤气柜底部油沟稀油下部压力P₂：

P₂＝δ*H₂*γ₂ (1)

B、通过冷凝水压力变送器PT1测得煤气柜底部油沟冷凝水下部压力P₁：

P₁＝δ*H₁*γ₁+δ*H₂₀*γ₂+P₂＝δ*[H₁*γ₁+(H-H₁)*γ₂]+P₂ (2)

C、PLC控制系统接收上述底部油沟冷凝水下部压力P₁和底部油沟稀油下部压力P₂值，并计算底部油沟冷凝水下部压力P₁与底部油沟稀油下部压力P₂之间的差压值△P：

△P＝P₁-P₂＝δ*[H₁*γ₁+(H-H₁)*γ₂]+P₂-P₂ (3)

D、根据式(3)，进一步得到油水界面高度H₁：

H₁＝(△P/δ-H*γ₂)/(γ₁-γ₂) (4)

上述公式(1)～(4)中：

H₁：冷凝水取压点PE-1到冷凝水顶面的高度即油水界面高度

H₂：稀油取压点PE-2到稀油顶面的高度

H₂₀：冷凝水顶面到稀油取压点PE-2的高度

H：冷凝水取压点PE-1到稀油取压点PE-2的高度

P₁：底部油沟冷凝水下部压力

P₂：底部油沟稀油下部压力

γ1：冷凝水密度

γ2：稀油密度

δ：P₁、P₂检测的压力单位与H₁*γ₁或H₂*γ₂得到的压力单位之间的换算系数。

3.根据权利要求1所述的煤气柜底部油沟油水界面高度检测方法，其特征在于：所述步骤3)中设定的高度上限值H_lim为底部油沟稀油取压点所处位置的高度值。

4.一种煤气柜底部油沟油水界面高度检测装置，其特征在于：包括冷凝水压力变送器 PT1、稀油压力变送器PT2以及PLC控制系统，所述冷凝水压力变送器PT1设置在煤气柜底部油沟冷凝水下部的冷凝水取压点PE-1处，所述稀油压力变送器PT2设置在煤气柜底部油沟稀油下部的稀油取压点PE-2处，冷凝水压力变送器PT1、稀油压力变送器PT2的输出端均连接至PLC控制系统。