CN113310546B

CN113310546B - 一种带模糊化补偿的蒸汽船舶冷凝器水位测量方法

Info

Publication number: CN113310546B
Application number: CN202110361311.0A
Authority: CN
Inventors: 杨兆瀚; 马宇婷; 周阳; 王璞尧; 白钰; 贾韧锋
Original assignee: 703th Research Institute of CSIC
Current assignee: 703th Research Institute of CSIC
Priority date: 2021-04-02
Filing date: 2021-04-02
Publication date: 2022-12-20
Anticipated expiration: 2041-04-02
Also published as: CN113310546A

Abstract

本发明的目的在于提供一种带模糊化补偿的蒸汽船舶冷凝器水位测量方法，包括如下步骤：实时采集平衡罐定水位与变水位差压值，实时采集当前冷凝器汽部空间压力值，存储上三个采样周期冷凝器汽部空间压力值，根据差压式冷凝器水位测量方法计算未补偿前平衡罐变水位值，将冷凝器汽部空间压力变化模糊化确定x值，计算平衡罐汽部空间与冷凝器汽部空间压差，计算冷凝器水位与平衡罐水位补偿值，计算补偿后平衡罐水位值。本发明通过模糊化计算平衡罐与冷凝器汽部空间压差，进而计算冷凝器与平衡罐水位差作为补偿值修正测量结果，提高了测量结果准确性。

Description

一种带模糊化补偿的蒸汽船舶冷凝器水位测量方法

技术领域

本发明涉及的是一种差压式水位测量方法，具体地说是蒸汽船舶冷凝器水位测量方法。

背景技术

冷凝器水位作为动力控制系统的一个环节，其测量值不仅为操作人员提供重要参考，更为其他相关的自动控制回路提供重要参数，其准确性会直接影响整个动力控制系统的稳定性。

现有的冷凝器差压式水位测量装置在船舶工况变化时，冷凝器进入的蒸汽量会发生剧烈变化，由于测量装置的平衡罐本身具有稳压作用，所以平衡罐汽部空间压力滞后于冷凝器汽部空间压力，此滞后过程会产生一定压差，此压差导致水位测量不准确。

目前关于大吨位船舶冷凝器差压式测量装置在变工况过程中测量值补偿方法尚未有任何报道，也缺乏实际的使用和调试经验。

发明内容

本发明的目的在于提供解决现有差压式水位测量方法在变工况过程中平衡罐汽部空间与冷凝器汽部空间之间存在压差导致测量不准确的问题的一种带模糊化补偿的蒸汽船舶冷凝器水位测量方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种带模糊化补偿的蒸汽船舶冷凝器水位测量方法，其特征是：

(1)实时采集平衡罐定水位与变水位差压值△P＝P_H-P_L，其中P_H为定水位压力值，P_L为冷凝器水位零点压力值；

(2)实时采集当前冷凝器汽部空间压力值P_汽’(0)；

(3)存储上三个采样周期冷凝器汽部空间压力值P_汽’(x)，x＝1，2，3，其中x为上x周期数；

(4)根据差压式冷凝器水位测量方法计算未补偿前平衡罐变水位值，由△P＝P_L-P_H＝(ρgh+P_汽)-(ρgH+P_汽)＝ρg(h-H)可得，

其中H为定水位，h为平衡罐变水位，ρ为水密度，g为重力加速度，P_汽为平衡罐汽部空间压力；

(5)将冷凝器汽部空间压力变化模糊化确定x值，模糊化定义集合为{压力快速单调上升，压力快速单调下降，压力快速非单调上升，压力快速非单调下降，压力缓慢上升，压力缓慢下降，压力回震荡}，冷凝器汽部空间压力变化差值为a；

(6)计算平衡罐汽部空间与冷凝器汽部空间压差△P_汽，以上x采样周期冷凝器汽部空间压力作为当前平衡罐汽部空间压力，

△P_汽＝P_汽-P_汽’＝P_汽’(x)-P_汽’(0)；

(7)计算冷凝器水位与平衡罐水位补偿值△h，

由P_L＝ρgh+P_汽＝ρgh’+P_汽’得：

(9)计算补偿后平衡罐水位值h’得；

本发明还可以包括：

1、a的取值范围在1kpa至2kpa。

2、采样周期为500ms至1s。

本发明的优势在于：本发明通过模糊化计算平衡罐与冷凝器汽部空间压差，进而计算冷凝器与平衡罐水位差作为补偿值修正测量结果，提高了测量结果准确性。

附图说明

图1为本发明测量方法测点示意图；

图2为实施例中将冷凝器汽部空间压力变化模糊化确定x值的示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，本发明一种带补偿的蒸汽船舶冷凝器水位测量方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：实时采集平衡罐定水位与变水位差压值△P

步骤二：实时采集当前冷凝器汽部空间压力值P_汽’

步骤三：存储上三个采样周期冷凝器汽部空间压力值P_汽’(x)，x＝1，2，3。

其中x为上x周期数。

步骤四：根据差压式冷凝器水位测量方法计算未补偿前平衡罐变水位值；

由△P＝PL-PH＝(ρgh+P_汽)-(ρgH+P_汽)＝ρg(h-H)可得，

其中H为定水位值，h为平衡罐变水位，ρ为水密度，g为重力加速度P_汽为平衡罐汽部空间压力。

步骤五：将冷凝器汽部空间压力变化模糊化确定x值。模糊化定义集合为{压力快速单调上升，压力快速单调下降，压力快速非单调上升，压力快速非单调下降，压力缓慢上升，压力缓慢下降，压力回震荡}

步骤六：计算平衡罐汽部空间与冷凝器汽部空间压差△P_汽；压差造成的原因是平衡罐本身结构具有稳压作用，当工况变化时冷凝器增加或减少大量蒸汽，平衡罐汽部空间压力变化无法快速跟随冷凝器汽部空间压力变化，产生了滞后性。所以可结合计算机控制系统以上x采样周期冷凝器汽部空间压力作为当前平衡罐汽部空间压力。

△P_汽＝P_汽-P_汽’＝P_汽’(x)-P_汽’(0)，

步骤七：计算冷凝器水位与平衡罐水位补偿值△h。

由PL＝ρgh+P_汽＝ρgh’+P_汽’可得，

步骤八：计算补偿后平衡罐水位值h’可得；

实施例：

步骤一：实时采集平衡罐定水位与变水位差压值△P＝P_L-P_H，

其中P_H为定水位压力值，P_L为冷凝器水位零点压力值。本实施方式中采样周期为500ms。根据平衡罐汽部空间与冷凝器汽部空间连通管长度调整采样周期，采样周期为500ms至1s。例如连通管较长可适当增大采样周期。

步骤二：实时采集当前冷凝器汽部空间压力值P_汽’(0)，

其中x为上x周期数。

由△P＝P_L-P_H＝(ρgh+P_汽)-(ρgH+P_汽)＝ρg(h-H)可得，

步骤五：将冷凝器汽部空间压力变化模糊化确定x值。

本实施方式中a设置为1.5kpa。不同动力系统可根据工况变化时，冷凝器汽部空间压力变化调整a值在[1,2]kpa区间。例如随工况变化冷凝器汽部空间变化较大可适当增大a值。

步骤六：计算平衡罐汽部空间与冷凝器汽部空间压差△P汽；压差造成的原因是平衡罐本身结构具有稳压作用，当工况变化时冷凝器增加或减少大量蒸汽，平衡罐汽部空间压力变化无法快速跟随冷凝器汽部空间压力变化，产生了滞后性。所以可结合计算机控制系统以上x采样周期冷凝器汽部空间压力作为当前平衡罐汽部空间压力。

△P_汽＝P_汽-P_汽’＝P_汽’(x)-P_汽’(0)，

步骤七：计算冷凝器水位与平衡罐水位补偿值△h。

由P_L＝ρgh+P_汽＝ρgh’+P_汽’可得，

步骤八：计算补偿后平衡罐水位值h’可得；

验证试验：

验证试验1:由差压变送器实时采集平衡罐定水位与变水位差压值△P＝P_L-P_H＝6.5kpa，其中P_H为定水位压力值，P_L为冷凝器水位零点压力值。

实时采集当前冷凝器汽部空间压力值P_汽’(0)＝9.5kpa。

存储上三个采样周期冷凝器汽部空间压力值P_汽’(x)，x＝1，2，3。其中x为上x周期数，P_汽’(1)＝7.7kpa，P_汽’(2)＝6.3kpa，P_汽’(3)＝5.2kpa

根据差压式冷凝器水位测量方法计算未补偿前平衡罐变水位值；h＝0.75m，其中H为定水位值为已知0.1m，

将冷凝器汽部空间压力变化模糊化确定x值,其中a取1.5kpa。由于P_汽’(0)-P_汽’(1)＝1.8kp>0且P_汽’(1)-P_汽’(2)＝1.4kpa>0且P_汽’(2)-P_汽’(3)＝1.1kpa>0且P_汽’(0)-P_汽’(1)＝>a满足压力快速单调上升定义，确定X为2。

计算平衡罐汽部空间与冷凝器汽部空间压差△P_汽；以上2采样周期冷凝器汽部空间压力作为当前平衡罐汽部空间压力。△P_汽＝-3.2kpa，

计算冷凝器水位与平衡罐水位补偿值△h＝-0.32m。

计算补偿后平衡罐水位值h’可得；h’＝0.43m。

验证试验2:由差压变送器实时采集平衡罐定水位与变水位差压值△P＝P_L-P_H＝4.1kpa，其中P_H为定水位压力值，P_L为冷凝器水位零点压力值。

实时采集当前冷凝器汽部空间压力值P_汽’(0)＝3.2kpa。

存储上三个采样周期冷凝器汽部空间压力值P_汽’(x)，x＝1，2，3。其中x为上x周期数，P_汽’(1)＝3.6kpa，P_汽’(2)＝3.9kpa，P_汽’(3)＝4.1kpa

根据差压式冷凝器水位测量方法计算未补偿前平衡罐变水位值；h＝0.51m，其中H为定水位值为已知0.1m，

将冷凝器汽部空间压力变化模糊化确定x值,其中a取1.5kpa。

P_汽’(0)-P_汽’(1)＝-0.4kpa<0且P_汽’(1)-P_汽’(2)＝-0.3kpa<0且P_汽’(1)-P_汽’(0)<1.5kpa满足压力缓慢下降定义，确定X为1。

计算平衡罐汽部空间与冷凝器汽部空间压差△P_汽；以上1采样周期冷凝器汽部空间压力作为当前平衡罐汽部空间压力。△P_汽＝0.4kpa，

计算冷凝器水位与平衡罐水位补偿值△h＝0.04m。

计算补偿后平衡罐水位值h’可得；h’＝0.55m。

Claims

1.一种带模糊化补偿的蒸汽船舶冷凝器水位测量方法，其特征是：

(2)实时采集当前冷凝器汽部空间压力值P汽_’(0)；

(3)存储上三个采样周期冷凝器汽部空间压力值P汽_’(x)，x＝1，2，3，其中x为上x周期数；

(4)根据差压式冷凝器水位测量方法计算未补偿前平衡罐变水位值，由△P＝P_L-P_H＝(ρgh+P汽)-(ρgH+P汽)＝ρg(h-H)可得，

其中H为定水位，h为平衡罐变水位，ρ为水密度，g为重力加速度，P汽为平衡罐汽部空间压力；

(6)计算平衡罐汽部空间与冷凝器汽部空间压差△P汽，以上x采样周期冷凝器汽部空间压力作为当前平衡罐汽部空间压力，

△P汽＝P汽-P汽_’＝P汽_’(x)-P汽_’(0)；

(7)计算冷凝器水位与平衡罐水位补偿值△h，

由P_L＝ρgh+P汽＝ρgh’+P汽_’得：

(8)计算补偿后平衡罐水位值h’得；

a的取值范围在1kpa至2kpa。

2.根据权利要求1所述的一种带模糊化补偿的蒸汽船舶冷凝器水位测量方法，其特征是：采样周期为500ms至1s。