本發(fā)明屬于化學(xué)化工測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于核化工過程設(shè)備內(nèi)液體壓力的遠(yuǎn)程測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在化工、石化、醫(yī)藥和食品等眾多領(lǐng)域，特別是核化工過程中，設(shè)備內(nèi)液體壓力的遠(yuǎn)程測量都是一項(xiàng)有重要意義的技術(shù)。對(duì)于一般化工過程的液體壓力測量，可以直接在測量點(diǎn)設(shè)置壓力傳感元件進(jìn)行測量，但是對(duì)于一些條件比較苛刻的化工過程，這一方法無法應(yīng)用。比如對(duì)于核化工的放射性流體的壓力測量，設(shè)置在測量點(diǎn)的壓力傳感元件受輻照影響壽命大大縮短，而在高放射性條件下元件的更換和維護(hù)非常困難。而且核化工設(shè)備運(yùn)行的設(shè)備室與人員操作的控制室是通過屏蔽設(shè)施遠(yuǎn)程隔離的，因此需要其他方法進(jìn)行遠(yuǎn)程壓力測量。吹氣測量法是基于此問題發(fā)展起來的一種遠(yuǎn)程壓力測量技術(shù)，已經(jīng)在核化工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用與研究，它采用吹氣管把測量點(diǎn)壓力通過氣體傳輸?shù)皆O(shè)備室外的壓力傳感元件，從而避免了壓力元件的輻照損傷，且壓力元件的更換和維護(hù)也變得更簡單易行。但是現(xiàn)行的吹氣法測量技術(shù)還存在一定的缺點(diǎn)，其測量過程中需要有持續(xù)的小流量氣體進(jìn)入待測液體中，對(duì)測量體系造成一定影響，這一影響在某些場合是不可接受的。比如在需要加入還原劑對(duì)特定物質(zhì)進(jìn)行還原的液體體系的壓力測量，如果有空氣的持續(xù)進(jìn)入，會(huì)造成還原劑的消耗，甚至造成還原指標(biāo)無法達(dá)到；比如對(duì)于電解過程的液體體系的壓力測量，空氣的進(jìn)入會(huì)造成還原電極的破壞；即使對(duì)測量體系沒有致命影響，在核化工過程中，氣體的持續(xù)進(jìn)入也會(huì)造成氣溶膠的增加，同時(shí)由于氣體占據(jù)一定空間也會(huì)造成設(shè)備有效使用體積的減少。因此，開發(fā)一種新型測量系統(tǒng)，在壓力傳感元件遠(yuǎn)離測量點(diǎn)，且無持續(xù)氣體輸入的情況下，實(shí)現(xiàn)液體壓力的遠(yuǎn)程測量，對(duì)核化工設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測和正常運(yùn)行有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種液體壓力遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)，使該系統(tǒng)的壓力傳感元件遠(yuǎn)離測量點(diǎn)，無持續(xù)氣體輸入，從而解決苛刻測量條件下壓力元件易損壞不易更換維護(hù)的問題，同時(shí)也避免氣體輸入對(duì)待測體系的不利影響，從而更好地實(shí)現(xiàn)核化工過程中的液體壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測，保證核化工設(shè)備的正常運(yùn)行。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種液體壓力遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括儲(chǔ)有待測液的設(shè)備、測壓盒和補(bǔ)氣系統(tǒng)；所述的測壓盒通過連接管與待測液體儲(chǔ)液罐相連；所述的測壓盒含有壓力室和測量室；兩室之間通過隔板隔開，并在底部和頂部相連通；在測量室的上半部設(shè)置一倒杯，倒杯頂部出口連接測量管的一端，測量管的另一端連接壓力測量部件；

所述的補(bǔ)氣系統(tǒng)含有比較管、壓差傳感器、電磁閥和壓縮空氣輸入管；比較管一端與測壓盒頂部相連，另一端與壓差傳感器相連；壓差傳感器的兩個(gè)測壓端分別與比較管和測量管相連，該測量管與壓縮空氣輸入管連通；在壓縮空氣輸入管上設(shè)有電磁閥，該電磁閥通過信號(hào)線與壓差傳感器連接。

上述技術(shù)方案中，所述的壓力測量部件成員壓力傳感器或壓力表。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性技術(shù)效果：本發(fā)明可應(yīng)用于化工、石化、醫(yī)藥和食品等眾多領(lǐng)域，特別是化學(xué)化工的核化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)化工設(shè)備內(nèi)液體壓力的遠(yuǎn)程測量，避免直接測量對(duì)壓力傳感元件的損傷以及更換和維護(hù)困難等問題；同時(shí)也克服了現(xiàn)行吹氣法遠(yuǎn)程壓力測量方法向待測體系中持續(xù)輸入氣體的缺點(diǎn)，消除了氣體對(duì)待測體系的影響，是一種對(duì)待測體系干擾小、安全性高、測量準(zhǔn)確的液體壓力遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)。

附圖說明

圖1為液體壓力遠(yuǎn)程測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖中：1－儲(chǔ)有待測液的設(shè)備；2－連接管；3－測壓盒；4－壓力室；5－測量室；6－隔板；7－倒杯；8－比較管；9－測量管；10－壓差傳感器；11－電磁閥；12－壓力測量部件。

圖2為蒸發(fā)釜液面高度實(shí)時(shí)監(jiān)測結(jié)果。

圖3是脈沖萃取柱柱重壓降實(shí)時(shí)監(jiān)測結(jié)果。

圖4是脈沖萃取柱界面位置實(shí)時(shí)監(jiān)測結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理、工作過程和具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。

圖1為本發(fā)明提供的一種液體壓力遠(yuǎn)程測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖，該系統(tǒng)包括儲(chǔ)有待測液的設(shè)備1、測壓盒3和補(bǔ)氣系統(tǒng)；測壓盒3通過連接管2與待測液體儲(chǔ)液罐1相連進(jìn)行其壓力測量。所述的測壓盒由隔板6分隔為壓力室4和測量室5兩個(gè)室，兩個(gè)室之間在底部和頂部相通，測量室上半部設(shè)置一倒杯7，倒杯頂部出口連接測量管9的一端相連，測量管的另一端連接壓力測量部件12。

補(bǔ)氣系統(tǒng)包括比較管8、壓差傳感器10、電磁閥11和壓縮空氣輸入管；比較管8一端與測壓盒3頂部相連，另一端與壓差傳感器10相連；壓差傳感器10的兩個(gè)測壓端分別與比較管8和測量管9相連，并通過所測壓差信號(hào)控制電磁閥11；電磁閥11設(shè)置于測量管9與壓縮空氣之間，通過電磁閥的開關(guān)來控制壓縮空氣向測壓系統(tǒng)補(bǔ)充氣體。壓力測量部件12與測量管9相連，通過測量其中壓力得到待測液體的壓力。

當(dāng)待測設(shè)備與測壓系統(tǒng)安裝完成后，待測設(shè)備內(nèi)會(huì)注入工作液體，在注入過程中，測壓盒中液面會(huì)上升，當(dāng)液面上升到倒杯底部后，液體會(huì)通過倒杯進(jìn)入測壓管，測壓管中液體高度會(huì)造成其中氣體壓力低于比較管壓力，當(dāng)壓差傳感器測量結(jié)果大于所設(shè)閾值δpc時(shí)，電磁閥打開，壓縮空氣進(jìn)入測量管開始向測壓盒補(bǔ)氣，當(dāng)氣體輸入使測壓盒液面不高于倒杯底部時(shí)，壓差傳感器測量結(jié)果變?yōu)?，電磁閥關(guān)閉，補(bǔ)氣結(jié)束。隨著待測設(shè)備內(nèi)壓力的進(jìn)一步升高，上述過程不斷重復(fù)，保證了測壓盒中液面始終處于倒杯底部。當(dāng)待測設(shè)備液體注入完成，進(jìn)入正常工作狀態(tài)后，測壓盒中液面一般保持在倒杯底部附近，此時(shí)待測液壓力通過連接管傳輸?shù)綔y壓盒，并通過測量管傳輸?shù)綁毫y量端，壓力測量端所測壓力大小等于待測液中與測壓盒中液面高度相同處的壓力。當(dāng)待測液壓力有波動(dòng)時(shí)，壓力室液面會(huì)有所波動(dòng)，由于壓力室與測量室底部孔的流動(dòng)阻力，壓力室的液面波動(dòng)一般不會(huì)對(duì)測量室液面造成太大影響，保證了測量室液面的基本穩(wěn)定，從而不會(huì)使電磁閥頻繁開關(guān)。

下面列舉幾個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

蒸發(fā)濃縮設(shè)備是核燃料后處理行業(yè)常用設(shè)備之一，其常見形式是蒸發(fā)釜。在蒸發(fā)過程中需要監(jiān)測釜內(nèi)液面高度從而控制加熱功率以及確定蒸發(fā)終點(diǎn)。通過測量釜底液體壓力來確定液面高度是最常用的方法之一。在蒸發(fā)釜底部安裝遠(yuǎn)程壓力測量系統(tǒng)，通過壓力與液面高度之間的關(guān)系經(jīng)過簡單換算可以實(shí)時(shí)監(jiān)測其液面高度。測壓盒安裝在釜側(cè)，通過長度5米左右的比較管和測量管遠(yuǎn)程連接壓差傳感器、電磁閥、壓力測量儀等部件來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測量。壓力測量儀使用與電腦連接的壓力傳感器，在電腦上實(shí)時(shí)監(jiān)測液面高度。圖2是實(shí)時(shí)監(jiān)測的液面高度隨時(shí)間變化的結(jié)果，可以看到隨著時(shí)間推移，在蒸發(fā)作用下，釜內(nèi)液面高度逐漸下降。

實(shí)施例2

脈沖萃取柱是核化工常用萃取設(shè)備之一，其柱重壓降是其水力學(xué)性能的主要參數(shù)之一，在核化工中常通過監(jiān)測柱重壓降來判斷脈沖柱運(yùn)行情況以及確定其是否發(fā)生液泛。在脈沖柱底部安裝遠(yuǎn)程壓力測量系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測其柱重隨時(shí)間的變化。測壓盒安裝在脈沖萃取柱底部側(cè)面，通過長度20米左右的比較管和測量管遠(yuǎn)程連接壓差傳感器、電磁閥、壓力測量儀等部件來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測量。壓力測量儀使用與電腦連接的壓力傳感器，在電腦上實(shí)時(shí)監(jiān)測柱重壓降，圖3是實(shí)時(shí)監(jiān)測脈沖柱柱重壓降隨時(shí)間變化的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)過程中改變脈沖振幅會(huì)使柱重發(fā)生變化，圖中2500秒之前的曲線反映了一次脈沖振幅調(diào)節(jié)后柱重發(fā)生變化并趨于穩(wěn)定的過程；2500秒時(shí)再次調(diào)節(jié)振幅后，柱重開始持續(xù)上升，且不再趨于穩(wěn)定，表示液泛發(fā)生，脈沖柱將無法正常運(yùn)行。

實(shí)施例3

通過在脈沖柱的液－液兩相界面的上部和下部分別安裝遠(yuǎn)程壓力測量系統(tǒng)，并測量其壓差，可以計(jì)算出界面位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖柱界面的實(shí)時(shí)監(jiān)測。界面位置的監(jiān)測對(duì)脈沖柱運(yùn)行控制至關(guān)重要，它作為輸入信號(hào)向出料系統(tǒng)反饋，通過出料系統(tǒng)控制界面在合理范圍內(nèi)變化，從而保證脈沖柱正常運(yùn)行。實(shí)際實(shí)施時(shí)，兩個(gè)測壓盒安裝在脈沖柱的液－液兩相界面的上部和下部，高度相差300mm，通過長度20米左右的比較管和測量管遠(yuǎn)程連接各自的壓差傳感器、電磁閥等部件，兩個(gè)測壓盒所對(duì)應(yīng)的測壓管分別連接到一個(gè)壓差傳感器的兩個(gè)輸入端，壓差傳感器將信號(hào)傳輸至電腦，通過壓差與界面位置之間的簡單關(guān)系進(jìn)行換算，在電腦上實(shí)時(shí)監(jiān)測兩相界面位置，進(jìn)一步通過計(jì)算程序根據(jù)界面位置的反饋來控制出料系統(tǒng)，以保證界面在合理范圍內(nèi)變化，從而實(shí)現(xiàn)了脈沖柱的遠(yuǎn)程測量與控制。圖4是實(shí)時(shí)監(jiān)測的脈沖柱界面位置隨時(shí)間變化的結(jié)果。其中縱座標(biāo)0表示界面處于下部測壓盒對(duì)應(yīng)高度，縱座標(biāo)300mm表示界面處于上部測壓盒對(duì)應(yīng)高度，可以看到曲線所描述的界面位置保持在0到300mm之間的范圍內(nèi)(即在兩個(gè)測量盒對(duì)應(yīng)高度之間的范圍內(nèi))，其波動(dòng)在上下100mm左右，表示界面位置基本穩(wěn)定，脈沖柱處于穩(wěn)定操作狀態(tài)。

從上述實(shí)施例可以說明本發(fā)明具有測量準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測，對(duì)待測體系干擾小等特點(diǎn)；特別適合于核化工領(lǐng)域應(yīng)用。