CN106932137B - 一种液体压力远程实时测量系统 - Google Patents
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Abstract
一种液体压力远程实时测量系统，属于核化工设备技术领域。该系统包括储有待测液的设备、测压盒和补气系统；测压盒通过连接管与储有待测液的设备相连。测压盒由隔板分隔为上下相通的压力室和测量室，测量室上半部设置一倒杯与测量管相连。测压盒顶部通过比较管与压差传感器相连，压差传感器测量比较管与测量管之间压差，并通过压差信号控制电磁阀，从而控制压缩空气向测压盒补充气体，保证测压盒内液面低于倒杯底部，同时保证气体不进入待测液体。测量管与压力测量端相连，通过测量其中气体压力得到待测液体的压力。该测量系统在实现远程测量的同时对待测体系干扰影响小，在核化工，特别是乏燃料后处理领域有重要应用前景。
Description
技术领域
本发明属于化学化工测量技术领域，特别涉及一种用于核化工过程设备内液体压力的远程测量系统。
背景技术
在化工、石化、医药和食品等众多领域，特别是核化工过程中，设备内液体压力的远程测量都是一项有重要意义的技术。对于一般化工过程的液体压力测量，可以直接在测量点设置压力传感元件进行测量，但是对于一些条件比较苛刻的化工过程，这一方法无法应用。比如对于核化工的放射性流体的压力测量，设置在测量点的压力传感元件受辐照影响寿命大大缩短，而在高放射性条件下元件的更换和维护非常困难。而且核化工设备运行的设备室与人员操作的控制室是通过屏蔽设施远程隔离的，因此需要其他方法进行远程压力测量。吹气测量法是基于此问题发展起来的一种远程压力测量技术，已经在核化工领域得到广泛应用与研究，它采用吹气管把测量点压力通过气体传输到设备室外的压力传感元件，从而避免了压力元件的辐照损伤，且压力元件的更换和维护也变得更简单易行。但是现行的吹气法测量技术还存在一定的缺点，其测量过程中需要有持续的小流量气体进入待测液体中，对测量体系造成一定影响，这一影响在某些场合是不可接受的。比如在需要加入还原剂对特定物质进行还原的液体体系的压力测量，如果有空气的持续进入，会造成还原剂的消耗，甚至造成还原指标无法达到；比如对于电解过程的液体体系的压力测量，空气的进入会造成还原电极的破坏；即使对测量体系没有致命影响，在核化工过程中，气体的持续进入也会造成气溶胶的增加，同时由于气体占据一定空间也会造成设备有效使用体积的减少。因此，开发一种新型测量系统，在压力传感元件远离测量点，且无持续气体输入的情况下，实现液体压力的远程测量，对核化工设备的实时监测和正常运行有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提出一种液体压力远程实时测量系统，使该系统的压力传感元件远离测量点，无持续气体输入，从而解决苛刻测量条件下压力元件易损坏不易更换维护的问题，同时也避免气体输入对待测体系的不利影响，从而更好地实现核化工过程中的液体压力的实时监测，保证核化工设备的正常运行。
本发明的技术方案如下：
一种液体压力远程实时测量系统，其特征在于，该系统包括储有待测液的设备、测压盒和补气系统；所述的测压盒通过连接管与待测液体储液罐相连；所述的测压盒含有压力室和测量室；两室之间通过隔板隔开，并在底部和顶部相连通；在测量室的上半部设置一倒杯，倒杯顶部出口连接测量管的一端，测量管的另一端连接压力测量部件；
所述的补气系统含有比较管、压差传感器、电磁阀和压缩空气输入管；比较管一端与测压盒顶部相连，另一端与压差传感器相连；压差传感器的两个测压端分别与比较管和测量管相连，该测量管与压缩空气输入管连通；在压缩空气输入管上设有电磁阀，该电磁阀通过信号线与压差传感器连接。
上述技术方案中，所述的压力测量部件成员压力传感器或压力表。
本发明具有以下优点及突出性技术效果：本发明可应用于化工、石化、医药和食品等众多领域，特别是化学化工的核化工设备技术领域，可实现化工设备内液体压力的远程测量，避免直接测量对压力传感元件的损伤以及更换和维护困难等问题；同时也克服了现行吹气法远程压力测量方法向待测体系中持续输入气体的缺点，消除了气体对待测体系的影响，是一种对待测体系干扰小、安全性高、测量准确的液体压力远程实时测量系统。
附图说明
图1为液体压力远程测量系统结构原理示意图。
图中：1－储有待测液的设备；2－连接管；3－测压盒；4－压力室；5－测量室；6－隔板；7－倒杯；8－比较管；9－测量管；10－压差传感器；11－电磁阀；12－压力测量部件。
图2为蒸发釜液面高度实时监测结果。
图3是脉冲萃取柱柱重压降实时监测结果。
图4是脉冲萃取柱界面位置实时监测结果。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理、工作过程和具体实施方式做进一步的说明。
图1为本发明提供的一种液体压力远程测量系统的结构原理示意图，该系统包括储有待测液的设备1、测压盒3和补气系统；测压盒3通过连接管2与待测液体储液罐1相连进行其压力测量。所述的测压盒由隔板6分隔为压力室4和测量室5两个室，两个室之间在底部和顶部相通，测量室上半部设置一倒杯7，倒杯顶部出口连接测量管9的一端相连，测量管的另一端连接压力测量部件12。
补气系统包括比较管8、压差传感器10、电磁阀11和压缩空气输入管；比较管8一端与测压盒3顶部相连，另一端与压差传感器10相连；压差传感器10的两个测压端分别与比较管8和测量管9相连，并通过所测压差信号控制电磁阀11；电磁阀11设置于测量管9与压缩空气之间，通过电磁阀的开关来控制压缩空气向测压系统补充气体。压力测量部件12与测量管9相连，通过测量其中压力得到待测液体的压力。
当待测设备与测压系统安装完成后，待测设备内会注入工作液体，在注入过程中，测压盒中液面会上升，当液面上升到倒杯底部后，液体会通过倒杯进入测压管，测压管中液体高度会造成其中气体压力低于比较管压力，当压差传感器测量结果大于所设阈值ΔPc时，电磁阀打开，压缩空气进入测量管开始向测压盒补气，当气体输入使测压盒液面不高于倒杯底部时，压差传感器测量结果变为0，电磁阀关闭，补气结束。随着待测设备内压力的进一步升高，上述过程不断重复，保证了测压盒中液面始终处于倒杯底部。当待测设备液体注入完成，进入正常工作状态后，测压盒中液面一般保持在倒杯底部附近，此时待测液压力通过连接管传输到测压盒，并通过测量管传输到压力测量端，压力测量端所测压力大小等于待测液中与测压盒中液面高度相同处的压力。当待测液压力有波动时，压力室液面会有所波动，由于压力室与测量室底部孔的流动阻力，压力室的液面波动一般不会对测量室液面造成太大影响，保证了测量室液面的基本稳定，从而不会使电磁阀频繁开关。
下面列举几个实施例对本发明予以进一步说明。
实施例1
蒸发浓缩设备是核燃料后处理行业常用设备之一，其常见形式是蒸发釜。在蒸发过程中需要监测釜内液面高度从而控制加热功率以及确定蒸发终点。通过测量釜底液体压力来确定液面高度是最常用的方法之一。在蒸发釜底部安装远程压力测量系统，通过压力与液面高度之间的关系经过简单换算可以实时监测其液面高度。测压盒安装在釜侧，通过长度5米左右的比较管和测量管远程连接压差传感器、电磁阀、压力测量仪等部件来实现远程测量。压力测量仪使用与电脑连接的压力传感器，在电脑上实时监测液面高度。图2是实时监测的液面高度随时间变化的结果，可以看到随着时间推移，在蒸发作用下，釜内液面高度逐渐下降。
实施例2
脉冲萃取柱是核化工常用萃取设备之一，其柱重压降是其水力学性能的主要参数之一，在核化工中常通过监测柱重压降来判断脉冲柱运行情况以及确定其是否发生液泛。在脉冲柱底部安装远程压力测量系统，可以实时监测其柱重随时间的变化。测压盒安装在脉冲萃取柱底部侧面，通过长度20米左右的比较管和测量管远程连接压差传感器、电磁阀、压力测量仪等部件来实现远程测量。压力测量仪使用与电脑连接的压力传感器，在电脑上实时监测柱重压降，图3是实时监测脉冲柱柱重压降随时间变化的结果。实验过程中改变脉冲振幅会使柱重发生变化，图中2500秒之前的曲线反映了一次脉冲振幅调节后柱重发生变化并趋于稳定的过程；2500秒时再次调节振幅后，柱重开始持续上升，且不再趋于稳定，表示液泛发生，脉冲柱将无法正常运行。
实施例3
通过在脉冲柱的液－液两相界面的上部和下部分别安装远程压力测量系统，并测量其压差，可以计算出界面位置，从而实现对脉冲柱界面的实时监测。界面位置的监测对脉冲柱运行控制至关重要，它作为输入信号向出料系统反馈，通过出料系统控制界面在合理范围内变化，从而保证脉冲柱正常运行。实际实施时，两个测压盒安装在脉冲柱的液－液两相界面的上部和下部，高度相差300mm，通过长度20米左右的比较管和测量管远程连接各自的压差传感器、电磁阀等部件，两个测压盒所对应的测压管分别连接到一个压差传感器的两个输入端，压差传感器将信号传输至电脑，通过压差与界面位置之间的简单关系进行换算，在电脑上实时监测两相界面位置，进一步通过计算程序根据界面位置的反馈来控制出料系统，以保证界面在合理范围内变化，从而实现了脉冲柱的远程测量与控制。图4是实时监测的脉冲柱界面位置随时间变化的结果。其中纵座标0表示界面处于下部测压盒对应高度，纵座标300mm表示界面处于上部测压盒对应高度，可以看到曲线所描述的界面位置保持在0到300mm之间的范围内(即在两个测量盒对应高度之间的范围内)，其波动在上下100mm左右，表示界面位置基本稳定，脉冲柱处于稳定操作状态。
从上述实施例可以说明本发明具有测量准确，实现远程监测，对待测体系干扰小等特点；特别适合于核化工领域应用。
Claims (2)
1.一种液体压力远程实时测量系统，其特征在于，该系统包括储有待测液的设备(1)、测压盒(3)和补气系统；所述的测压盒(3)通过连接管(2)与储有待测液的设备(1)相连；所述的测压盒含有压力室(4)和测量室(5)；两室之间通过隔板(6)隔开，并在底部和顶部相连通；在测量室的上半部设置一倒杯(7)，倒杯顶部出口连接测量管的一端，测量管的另一端连接压力测量部件(12)；
所述的补气系统含有比较管(8)、压差传感器(10)、电磁阀(11)和压缩空气输入管；比较管(8)一端与测压盒(3)顶部相连，另一端与压差传感器(10)相连；压差传感器(10)的两个测压端分别与比较管(8)和测量管(9)相连，该测量管与压缩空气输入管相通；在压缩空气输入管上设有电磁阀(11)，该电磁阀通过信号线与压差传感器(10)连接。
2.按照权利要求1所述的一种液体压力远程实时测量系统，其特征在于，所述的压力测量部件为压力传感器或压力表。
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