[发明专利]全工况连续测量锅炉汽包液位计及其液位计算方法

权利要求书

1、一种全工况连续测量锅炉汽包液位计，其特征在于，所述锅炉汽包液位计包括一金属测量筒、一变送器；所述金属测量筒上部设有连接到汽包的汽侧管，所述金属测量筒下部设有连接到汽包的水侧管，所述金属测量筒内有一绝缘护套管，所述绝缘护套管内自下而上依次装有1#探极、2#探极和3#探极；所述三个探极之间彼此绝缘不导通；所述三个探极分别通过探极引线与变送器连接。

2、根据权利要求1所述的全工况连续测量锅炉汽包液位计，其特征在于，所述探级引线为屏蔽导线，所述屏蔽导线一端的线芯连接探级，所述屏蔽导线另一端线芯和屏蔽层连接到变送器。

3、根据权利要求1所述的全工况连续测量锅炉汽包液位计，其特征在于，所述三个探级轮流测量电容，任何一个探级测量电容的同时其他探级均停止测量。

4、一种权利要求1所述的全工况连续测量锅炉汽包液位计的液位计算方法，其特征在于，所述液位计算方法是：

采用液位计标定的参数，在液位计工作时测量1#探级、2#探级和3#探级的电容值，利用1#探级和3#探级分别监测水和蒸汽的介电常数，

首先分别计算dA和dB：

A)当满足条件Cx2-Ce2>Cx3-Ce3H3×H2]]>时，更新dA，

dA=Cx1-Ce1H1]]>

B)当满足条件Cx1-Ce1H1×H2>(Cx2-Ce2)]]>时，更新dB，

dB=Cx3-Ce3H3]]>

C)不满足条件Cx2-Ce2>Cx3-Ce3H3×H2]]>则使用最近一次更新的dA，不满足条件Cx1-Ce1H1×H2>(Cx2-Ce2)]]>则使用最近一次更新的dB；

D)液位计刚上电时使用预设的dA和dB；

然后计算液位值Hx：

1)不考虑E2和E3计算出液位临时变量hx：

hx=(Cx1+Cx2+Cx3-Ce1-Ce2-Ce3)-(H1+H2+H3)×dBdA-dB+E1]]>

2)根据所计算的hx值判断液位的位置范围，计算实际液位Hx：

A)当hx＞E1+H1+H2时，液位在3#探级处，

Hx＝hx+E2+E3

B)条件A不满足，当hx＞E1+H1时，液位在2#探级处，

Hx＝hx+E2

C)条件B不满足，液位不超过1#探级，此时Hx不用变，

Hx＝hx

其中：

H1、H2、H3：分别为1#探级、2#探级和3#探级的物理高度；

Ce1、Ce2、Ce3：空值电容，分别为1#探级、2#探级和3#探级在介质为空气时的电容测量值；

Cx1、Cx2、Cx3：液位计工作时测量的1#探级、2#探级和3#探级的电容值；

E1：1#探级下端离汽包水侧管的中心线的距离；

E2、E3：分别为1#探级与2#探级之间和2#探级与3#探级之间的间隙；

L：液位计的量程，即锅炉水侧管与汽侧管的中心距；

dA：单位高度的水相对于空气引起测量探级与金属测量筒之间的电容增加量；dA的变化反映了水的介电常数变化；

dB：单位高度的蒸汽相对于空气引起测量探级与金属测量筒之间的电容增加量；dB的变化反映了蒸汽的介电常数变化；

hx：液位的临时变量；

Hx：液位值。

5、一种权利要求1所述的全工况连续测量锅炉汽包液位计的液位计算方法，其特征在于，所述液位计算方法是：

采用液位计标定的参数，在液位计工作时测量1#探级、2#探级和3#探级的电容值，利用1#探级和3#探级分别监测水和蒸汽的介电常数，利用3个探级的空值电容Ce1、Ce2、Ce3和满值电容Cm1、Cm2、Cm3计算得到1#探级和3#探级相对于2#探级的映射高度H12和H32，

H12=Cm1-Ce1Cm2-Ce2×H2]]>

H32=Cm3-Ce3Cm2-Ce2×H2]]>

首先分别计算dA和dB：

A)当满足条件Cx2-Ce2>Cx3-Ce3H32×H2]]>时，更新dA，

dA=Cx1-Ce1H12]]>

B)当满足条件Cx1-Ce1H12×H2>(Cx2-Ce2)]]>时，更新dB，

dB=Cx3-Ce3H32]]>

C)不满足条件Cx2-Ce2>Cx3-Ce3H32×H2]]>则使用最近一次更新的dA，不满足条件Cx1-Ce1H12×H2>(Cx2-Ce2)]]>则使用最近一次更新的dB；

D)液位计刚上电时使用预设的dA和dB；

然后计算液位值Hx：

1)不考虑E2和E3计算出与映射高度H12和H32相关联液位临时变量hx：

hx=(Cx1+Cx2+Cx3-Ce1-Ce2-Ce3)-(H12+H2+H32)×dBdA-dB+E1]]>

2)根据所计算的hx值判断液位的位置范围，计算实际液位Hx

A)当hx＞E1+H12+H2时，液位在3#探级处，

Hx=H1+H2+E1+E2+E3+(hx-E1-H12-H2)H32×H3]]>

B)条件A不满足，当hx＞E1+H12时，液位在2#探级处，

Hx＝hx+E2-H12+H1

C)条件B不满足，当hx＞E1时，液位在1#探级处，

Hx=(hx-E1)×H1H12+E1]]>

D)条件C不满足，液位在1#探级以下或与1#探级底端处于同一水平面，

Hx＝E1。

其中：

H1、H2、H3：分别为1#探级、2#探级和3#探级的物理高度；

H12、H32：分别为1#探级、3#探级相对于2#探级的映射高度；

Ce1、Ce2、Ce3：空值电容，分别为1#探级、2#探级和3#探级在介质为空气时的电容测量值；

Cm1、Cm2、Cm3：满值电容，分别为1#探级、2#探级、3#探级在标定介质时的电容测量值；

Cx1、Cx2、Cx3：液位计工作时测量的1#探级、2#探级和3#探级的电容值；

E1：1#探级下端离汽包水侧管的中心线的距离；

E2、E3：分别为1#探级与2#探级之间和2#探级与3#探级之间的间隙；

L：液位计的量程，即锅炉水侧管与汽侧管的中心距；

dA：单位高度的水相对于空气引起测量探级与金属测量筒之间的电容增加量；dA的变化反映了水的介电常数变化；

dB：单位高度的蒸汽相对于空气引起测量探级与金属测量筒之间的电容增加量；dB的变化反映了蒸汽的介电常数变化；

hx：液位的临时变量；

Hx：液位值。