CN107255499B - 多效蒸发系统蒸发量测量装置及测量方法 - Google Patents

多效蒸发系统蒸发量测量装置及测量方法 Download PDF

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    • G01F23/80—Arrangements for signal processing

Abstract

一种多效蒸发系统蒸发量测量装置及测量方法，该测量装置包括罐体，该罐体并接在冷凝水管路上；其进口处安装三通电磁阀VA，所述罐体底部排放口处依次安装电磁阀VB及单向阀VD；该电磁阀VB为常闭状态，与三通电磁阀VA互为联锁，状态相反且有时滞；罐体出口处安装单向阀VC；所述罐体内从上到下设有四个液位计或浮球液位开关。本发明通过测得流体在定容积容器内流经的时间，计算得出流体流量。对于冷凝水的纯净度无要求，即便是新鲜蒸汽送过来时含有固定颗粒（高速），或是由于物料夹带原因导致冷凝水中含有杂质，均不会对装置的正常运行造成影响。

Description

多效蒸发系统蒸发量测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及多效蒸发技术领域，主要用于系统内部及整体的蒸发量计量的测量装置及方法。
背景技术
蒸发量是衡量蒸发系统运行状态的重要参数，也是工程项目进行验收工作的主要指标，准确的测得蒸发量对于工程项目前期的换热面积核算可以起到积极的反馈作用，在工程项目的后期，对系统运行情况的分析、具体的调试安排以及可能涉及到的设备整改等等，都有着指导作用。
在多效蒸发系统中，现有多效蒸发装置的蒸发量测量方法是由某一时间点进料流量减去相应时刻的出料流量，得出该时刻的系统蒸发量。但是这种计量方式只能对系统整体的运行状态进行考量，对其中的某一效蒸发器无法得出准确的运行情况。为了得到某一效蒸发器的蒸发量，需要在该蒸发器冷凝水管路上安装流量计量装置。
由于蒸发系统的特性，以及以上各种流量计的工作原理及适用工况，使得在以往的工程项目中对蒸汽冷凝水的测量没有得到理想的效果，归纳主要原因如下：
①蒸汽冷凝水具有不导电性（弱导电性，非纯净），电磁流量计无法使用（效果不佳）；
②由于物料夹带的原因，使得蒸汽冷凝水组分复杂，导致孔板流量计堵塞，涡街发生器表面沾污、结垢、变形；
③管道内微小固定颗粒对涡轮的冲击，导致流量计故障；
④精度及成本。
发明内容
本发明提供一种多效蒸发系统蒸发量测量装置，可以很好地解决被测介质含有不可控杂质对于流量计的影响以及对于测量结果的干扰等问题，保证多效蒸发装置各效蒸发量能够得到准确、快速的测量。
本发明所采用的技术方案是：
一种多效蒸发系统蒸发量测量装置，该测量装置包括罐体，该罐体并接在冷凝水管路上；其进口处安装三通电磁阀VA，所述罐体底部排放口处依次安装电磁阀VB及单向阀VD；该电磁阀VB为常闭状态，与三通电磁阀VA互为联锁，状态相反且有时滞；罐体出口处安装单向阀VC；所述罐体内从上到下设有四个液位计或浮球液位开关。
一种多效蒸发系统蒸发量测量装置的测量方法，其特征在于：以罐体单次充满为计时单元，可通过三个浮球液位标志得出三个流量值，经过数据处理得出单次结果；同时，通过可编程逻辑控制器PLC预设的逻辑程序控制三通电磁阀VA及电磁阀VB的动作；具体控制过程：液位计或浮球液位开关将液位过程值PV实时传送至PLC，控制器通过判断过程值PV与设定值SP，即最大液位值逻辑关系，当PV大于等于SP，即认为罐体已充满，随即自动关闭三通电磁阀VA进罐体侧阀门，并开启VB排空储罐；当PV小于SP，则认为装置处于进液状态，保持VA、VB状态使储罐逐步充满。如此往复，使装置连续进行多次充/放过程，测得多组数据，最后将多组数据进行信号数据平均处理可最大程度排除偶然性误差对于最终结果的影响。
本发明通过测得流体在定容积容器内流经的时间，计算得出流体流量。对于冷凝水的纯净度无要求，即便是新鲜蒸汽送过来时含有固定颗粒（高速），或是由于物料夹带原因导致冷凝水中含有杂质，均不会对装置的正常运行造成影响。
本发明适用于各种非纯净、低电导率、含有少量杂质等介质流量的测量。
附图说明
图1为本发明结构俯视图；
图2为本发明主视图；
图中：1、2、3、4为浮球液位开关触点，代表四个液位状态，即对应容积值。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
参照图1、2，多效蒸发系统蒸发量测量装置，该测量装置包括罐体，该罐体并接在冷凝水管路上；其进口处安装三通电磁阀VA，所述罐体底部排放口处依次安装电磁阀VB及单向阀VD；该电磁阀VB为常闭状态，与三通电磁阀VA互为联锁，状态相反且有时滞；罐体出口处安装单向阀VC；所述罐体内从上到下设有四个液位计或浮球液位开关。
处于测量状态时，冷凝水经过三通电磁阀VA流向罐体时，管径变大，其具体变大系数由介质在冷凝水管道内的流速灵活确定。已知流速与管径平方成反比，故在合理的范围空间增大管径可降低管道流速，结合本装置工作过程，表现结果是罐体内水位变化率降低，这样以来就减少了由于液位的波动造成的液位测量误差，保证最终流量值的准确性。
所述浮球液位开关只选取上面三个浮球进行时间采集，最下方浮球作为开始计时及罐体排空标志。
所述罐体内部设置挡板，所述该液位计或浮球液位开关位于挡板后侧。这样避免了罐体进口处流体对于液位测量装置的冲击，保证测量准确性，降低误差。
一种多效蒸发系统蒸发量测量装置的测量方法，其特征在于：以罐体单次充满为计时单元，可通过三个浮球液位标志得出三个流量值，经过数据处理得出单次结果；同时，通过可编程逻辑控制器PLC预设的逻辑程序控制三通电磁阀VA及电磁阀VB的动作；具体控制过程：液位计或浮球液位开关将液位过程值PV实时传送至PLC，控制器通过判断过程值PV与设定值SP，即最大液位值逻辑关系，当PV大于等于SP，即认为罐体已充满，随即自动关闭三通电磁阀VA进罐体侧阀门，并开启VB排空储罐；当PV小于SP，则认为装置处于进液状态，保持VA、VB状态使储罐逐步充满。如此往复，使装置连续进行多次充/放过程，测得多组数据，最后将多组数据进行信号数据平均处理可最大程度排除偶然性误差对于最终结果的影响。
常用数据平均处理方法有算数平均滤波法、滑动平均滤波法、去极值滤波法和中位值滤波法。这里通常采有第一种，即算数平均滤波法进行计算结果，对于某些对结果精度要求较高场合，可根据实际选取合适的算法，计算过程同样通过PLC预设的逻辑程序进行高速计算。常用信号过程平均处理算法有以下几种：
1.算数平均滤波法
算术平均滤波法是指对一点数据连续采n个值，然后取其平均值。这种方法能够滤除一般的随机干扰信号，使信号变的平滑，但当n值较大时，灵敏度会降低，故n值要视具体情况进行选取。一般情况下取3～5平均即可。
2.滑动平均滤波法
滑动平均滤波法是把n个采样值看成一个队列，队列是长度为n，每进行一次采样就把采样值放入队尾，而去掉原队首的一个采样值，这样，队列中就始终有n个“最新”的采样值，对这n个值进行平均就可以得到新的滤波值。滑动平均滤波法对周期性的干扰具有较好的抑制作用，但对偶然出现的脉冲性干扰抑制作用差，难以消除由于脉冲干扰而引起的采样值的偏差。
3.去极值滤波法
连续采样n个值，找出并去除其中的最大值和最小值，然后对其余的n-2个值求平均，即可得到有效采样值。为了使算法简单，n通常取偶数，如4，6，8，10等。
4.中位值滤波法
对某一被测信号连续采样n次，然后把n次采样值按大小排序，取中间值为本次采样值。为方便，n一般取奇数。中位值滤波法能有效地克服因偶然因素引起的波动干扰，但对于一些快变参数则不宜采用。
本发明的工作过程：
工作过程：如图1俯视图所示，测量装置并接在冷凝水管路上。主体为容积一定的内罐，VA是三通电磁阀，VB是电磁阀，VC、VD是单向阀，1、2、3、4为四个液位状态，代表不同的容积值，这里使用的是浮球液位开关，每个开关高度经过计算后定位。在蒸发器没有达到稳定运行状态，不需进行测定时，VA处于关闭状态，VB打开。需要进行测量时，先关闭VB，然后打开VA，流体进入內罐，开始进行时间测量；当液位满时，将两电磁阀状态置反，排空储罐。
每个液位上升过程中，根据触点的动作得到三组时间，也可以通过人机交互系统设定测量的周期，这样就可以得出多组数据。由于冷凝水流量处于非平稳状态，所以将所得数据进行算数平均滤波处理：对计时数据连续n个采样，然后取其平均值。这种方法能够滤除一般的随机干扰信号，使信号变的平滑，但当n值较大时，灵敏度会降低，故n值要视具体情况进行选取。一般情况下取3～5平均计算。
为了防止冷凝水流速过大影响内罐中液位的平稳变化，参考计算公式：
流量=流速×（管道内径×管道内径×π÷4）
可根据实际流速情况对配管进行相应匹配，保证测量数值的准确。

Claims (3)

1.多效蒸发系统蒸发量测量装置，其特征在于：该测量装置包括罐体，该罐体并接在冷凝水管路上；其进口处安装三通电磁阀VA，所述罐体底部排放口处依次安装电磁阀VB及单向阀VD；该电磁阀VB为常闭状态，与三通电磁阀VA互为联锁，状态相反且有时滞；罐体出口处安装单向阀VC；所述罐体内从上到下设有四个液位计或浮球液位开关；所述多效蒸发系统蒸发量测量装置的测量方法为：以罐体单次充满为计时单元，可通过三个浮球液位标志得出三个流量值，经过数据处理得出单次结果；同时，通过可编程逻辑控制器PLC预设的逻辑程序控制三通电磁阀VA及电磁阀VB的动作；具体控制过程：液位计或浮球液位开关将液位过程值PV实时传送至PLC，控制器通过判断过程值PV与设定值SP，即最大液位值逻辑关系，当液位过程值PV大于等于设定值SP，即认为罐体已充满，随即自动关闭三通电磁阀VA进罐体侧阀门，并开启电磁阀VB排空储罐；当液位过程值PV小于设定值SP，则认为装置处于进液状态，保持三通电磁阀VA、电磁阀VB状态使储罐逐步充满；如此往复，使装置连续进行多次充/放过程，测得多组数据，最后将多组数据进行信号数据平均处理可最大程度排除偶然性误差对于最终结果的影响；所述液位计或浮球液位开关只选取上面三个液位计或浮球液位开关进行时间采集，最下方液位计或浮球液位开关作为开始计时及罐体排空标志。
2.根据权利要求1所述的多效蒸发系统蒸发量测量装置，其特征在于：处于测量状态时，冷凝水经过三通电磁阀VA流向罐体时，管径变大，其具体变大系数由介质在冷凝水管道内的流速灵活确定。
3.根据权利要求 1所述的多效蒸发系统蒸发量测量装置，其特征在于：所述罐体内部设置挡板，所述液位计或浮球液位开关位于挡板后侧；这样避免了罐体进口处流体对于所述液位计或浮球液位开关的冲击，保证测量准确性，降低误差。
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