本發(fā)明涉及一種堆池熱工監(jiān)測系統(tǒng)，特別涉及一種池式裝置的熱工測量系統(tǒng)和方法。

背景技術：

目前國際上常用氣體壓力傳感器與液體壓力傳感器伸入流體中來分別測量氣體、液體的壓力，但是這種測量裝置受傳感器量程與流體溫度限制，對于不同的量程、精度、溫度要求需采用不同類型的傳感器。

國際上常用的測量液體液位的方法有玻璃管法、差壓法、浮筒法、電感法、超聲波法，玻璃管法采用聯(lián)通器原理，液位直接從指示標度尺讀出，但是玻璃管法需要在容器下端的側壁面開孔，存在泄漏等安全隱患；差壓法常用于常壓容器，是將液體壓力與覆蓋氣體的壓差轉換為液位值，但是差壓法需要在容器下端的側壁面開孔，存在泄漏等安全隱患；浮筒法采用中間帶孔的磁浮筒作為液位敏感元件，不銹鋼套筒從浮筒中間孔穿過，固定在罐頂和罐底之間，液位變化帶動空心磁浮筒沿套管上下移動，并吸引套管內的磁鐵沿套管內壁上下移動，二次儀表根據(jù)磁鐵的移動量計算出液位，但是浮筒法需要固定在罐頂和罐底之間，儀器損壞后更換較為麻煩；電感法是液位變化使得電感元件的自感、互感或導磁率發(fā)生變化，故將該變化量送往二次電路即可得到相應的液位數(shù)值，但是電感法只適用于導電液體的液位測量，特別是液態(tài)金屬；超聲波法是通過換能器將電功率脈沖轉換為超聲波，射向液面，經(jīng)液面反射后再由換能器將該超聲波轉換為電信號，但超聲波的傳播速度受介質的密度、濃度、溫度、壓力等因素影響，影響其測量精度。

國際上常用的管道流速的測量方法有孔板流量計、渦街流量計、電磁流量計，孔板流量計是將阻力件安放在管道內可以產生壓差，通過壓差的方法能測量流速，因為管道內的流體必須通過這個減小的區(qū)域，使得阻力件前的壓力高于阻力件后或下游的壓力，由于阻力件前后流體的流量不變，壓力的減小將使得流速增加。通過阻力件的流體產生較大壓差的同時流體的流速增加，因此可以通過測量通過阻力件的壓差來測量流速，但是孔板流量計有較長的直管段要求，一般難于滿足，而且壓力損失較大；渦街流量計是一種速度式流量計，漩渦分離的穩(wěn)定性受流速分布影響，對直管段有一定的要求，應力式渦輪流量計對振動較為敏感，在振動較大的管道安裝渦輪流量計時，管道要有一定的減震措施，應力式渦輪流量計采用電晶體作為檢測傳感器，其使用壽命受溫度的限制；電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應定律制成的丈量導電性液體的儀表，不能用于丈量電導率很低的液體，也不能用于較高溫度，同時渦街流量計與電磁流量計都會增加管道的布置難度。

目前還沒有一種通用的熱工測量系統(tǒng)，能夠采用一套裝置覆蓋兩種或者兩種以上熱工參數(shù)的測量。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種池式裝置的熱工測量系統(tǒng)和方法，以有效提高測量的通用性。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種用于池式裝置的熱工測量系統(tǒng)，包括儲氣罐、主氣路截止閥、減壓閥、過濾器、壓力表、流量計、主氣路、第一分氣路、第三分氣路和上端封閉的池式裝置；儲氣罐通過主氣路與主氣路截止閥相連，之后依次與減壓閥、過濾器、壓力表連接，最終同流量計相連；流量計連接并聯(lián)的第一分氣路和第三分氣路，第一分氣路、第三分氣路上分別安裝有分氣路截止閥；池式裝置內裝有液體，所述液體上方填充有覆蓋氣體；第一分氣路引入池式裝置的覆蓋氣體中，第三分氣路引入池式裝置底部，用于測量氣體壓力和液位。

優(yōu)選地，該系統(tǒng)進一步包括安裝有分氣路截止閥的第二分氣路；第二分氣路引入池式裝置液體的設定深度中，用于測量該深度的液體壓力。

優(yōu)選地，該系統(tǒng)進一步包括各自安裝有分氣路截止閥的第四分氣路和第五分氣路；所述池式裝置內水平布置有管道；將第四分氣路與第五分氣路并聯(lián)，第四分氣路引入池式裝置的管道內下游，第五分氣路引入池式裝置的管道內上游，用于監(jiān)測管道內液體的流速。

本發(fā)明還提供了一種采用上述熱工測量系統(tǒng)進行熱工測量的方法，包括：

當測量覆蓋氣體的壓力時，打開第一分氣路上的分氣路截止閥，關閉其他分氣路截止閥和主氣路截止閥，壓力表的指針讀數(shù)就是覆蓋氣體的壓力；

當測量液體壓力時，打開主氣路截止閥和第二分氣路上的分氣路截止閥，關閉其他分氣路截止閥；調整減壓閥，當流量計的讀數(shù)趨于穩(wěn)定，且與0之間的差值在設定范圍內時，壓力表的指針讀數(shù)就是第二分氣路出口端液體的壓力；

當測量液體液位時，打開第一分氣路上的分氣路截止閥，關閉其他分氣路截止閥和主氣路截止閥，記錄壓力表壓力為P₁；然后關閉第一分氣路上的分氣路截止閥，打開主氣路截止閥和第三分氣路上的分氣路截止閥，調整減壓閥，當流量計的讀數(shù)趨于穩(wěn)定，且與0之間的差值在設定范圍內時，記錄壓力表壓力為P₂，利用P₁和P₂計算池式裝置內液體的液位；

當測量管道內液體的流速時，打開主氣路截止閥、第四分氣路上的分氣路截止閥，關閉其他分氣路截止閥，調整減壓閥，當流量計的讀數(shù)F₁趨于穩(wěn)定，且與0之間的差值在設定范圍內時，記錄壓力表的壓力為P₃；然后關閉第四分氣路上的分氣路截止閥，打開第五分氣路上的分氣路截止閥，調整減壓閥，當流量計的讀數(shù)F₂趨于穩(wěn)定且與F₁一致時，記錄壓力表的壓力為P₄，利用P₃和P₄計算管道內液體的流速。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點是：

(1)本發(fā)明能夠實現(xiàn)池式裝置內氣體壓力和液位的檢測，在一定程度上提高了測量設備的通用性。

(2)本發(fā)明通過增加額外分氣路，從而在實現(xiàn)體壓力和液位測量的基礎上，進一步實現(xiàn)了液體壓力、管道內液體流速的測量，進一步提高了測量儀表的通用性。

(3)本發(fā)明組成簡單，有效減小池式裝置內熱工測量系統(tǒng)的布置難度，有效提高熱工測量系統(tǒng)的可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種用于池式裝置的熱工測量系統(tǒng)示的意圖。

圖中附圖標記含義為：儲氣罐1，主氣路截止閥2，減壓閥3，過濾器4，壓力表5，流量計6，主氣路7，分氣路8、9、10、11、12，池式裝置13，液體14，覆蓋氣體15，管道16，小氣泡17，分氣路截止閥18。

具體實施方式

下面結合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。

如圖1所示，本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于池式裝置的熱工測量系統(tǒng)，包括儲氣罐1、主氣路截止閥2、減壓閥3、過濾器4、壓力表5、流量計6、主氣路7、第一分氣路8、第二分氣路9、第三分氣路10、第四分氣路11、第五分氣路12和池式裝置13；儲氣罐1通過主氣路7與主氣路截止閥2相連，之后依次連接減壓閥3、過濾器4、壓力表5，最終同流量計6相連，流量計6連接第一分氣路8、第二分氣路9、第三分氣路10、第四分氣路11和第五分氣路12，每條分氣路上均安裝有分氣路截止閥18；上端封閉的池式裝置13內裝有液體14，在液體14上方填充有覆蓋氣體15，覆蓋氣體15是惰性氣體，池式裝置13內水平布置有管道16，并聯(lián)的五路分氣路8、9、10、11、12引入池式裝置13內，儲氣罐1內裝有與覆蓋氣體15同一介質的氣體。管道16可以與驅動泵的出口端連接，從而測量泵出口處管道內流速。

其中，第一分氣路8引入池式裝置13的覆蓋氣體15中，第二分氣路9引入池式裝置13的液體14中，第三分氣路10引入池式裝置13底部，第四分氣路11引入池式裝置13的管道16內下游，第五分氣路12引入池式裝置13的管道16內上游。第一分氣路8和第三分氣路10的組合可以用于測量氣體壓力和液位；第二分氣路用于測量設定深度的液體壓力；第四分氣路和第五分氣路的組合用于測量液體流速。

當測量覆蓋氣體15壓力時，打開第一分氣路8上的分氣路截止閥18，關閉主氣路7上的主氣路截止閥2以及第二分氣路9、第三分氣路10、第四分氣路11、第五分氣路12上的分氣路截止閥18，壓力表5的指針讀數(shù)就是覆蓋氣體15的壓力。

當測量液體14壓力時，打開主氣路7上的截止閥2和第二分氣路9上的分氣路截止閥18，關閉第一分氣路8、第三分氣路10、第四分氣路11以及第五分氣路12的分氣路截止閥18，調整減壓閥3，當流量計6的讀數(shù)趨于穩(wěn)定，且與0之間的差值在設定范圍內時，壓力表5的指針讀數(shù)就是第二分氣路9出口端液體14的壓力。

當測量液體14液位時，打開第一分氣路8上的分氣路截止閥18，關閉主氣路7上的主氣路截止閥2以及第二分氣路9、第三分氣路10、第四分氣路11、第五分氣路12上的分氣路截止閥18，記錄壓力表5指示的壓力P₁，然后關閉第一分氣路8上的分氣路截止閥18，打開主氣路7上的主氣路截止閥2和第三分氣路10上的分氣路截止閥18，調整減壓閥3，當流量計6的讀數(shù)趨于穩(wěn)定，且與0之間的差值在設定范圍內時，記錄壓力表5指示的壓力P₂，池式裝置13內液體14的液位可以通過以下公式計算：

其中，P₂表示第三分氣路10連通時壓力表5指示的壓力，單位Pa；P₁表示第一分氣路8連通時壓力表5指示的壓力，單位Pa；ρ表示池式裝置13內液體14的密度，單位kg/m³；g表示重力加速度，單位m/s²；h表示池式裝置13內液體14的液位，單位m。

當測量管道16內液體14流速時，打開主氣路7上的主氣路截止閥2、第四分氣路11上的分氣路截止閥18，關閉第一分氣路8、第二分氣路9、第三分氣路10以及第五分氣路12上的分氣路截止閥18，調整減壓閥3，當流量計6的讀數(shù)F₁趨于穩(wěn)定，且與0之間的差值在設定的范圍內時，記錄壓力表5指示的壓力P₃，然后關閉第四分氣路11上的分氣路截止閥18，打開第五分氣路12上的分氣路截止閥18，調整減壓閥3，當流量計6的讀數(shù)F₂趨于穩(wěn)定且與分氣路11連通時流量計6讀數(shù)F₁一致時，記錄壓力表5指示的壓力P₄，管道16內液體14的流速可以通過以下公式計算：

其中，P₄表示第五分氣路12連通時壓力表5指示的壓力，單位Pa；P₃表示第四分氣路11連通時壓力表5指示的壓力，單位Pa；ρ表示池式裝置13內液體14的密度，單位kg/m³；K表示管道16的流阻系數(shù)，單位1；v表示管道16內液體14的流速，單位m/s。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。