一种锅炉汽包水位测量装置的制作方法

本实用新型涉及锅炉汽包水位测量技术领域，特别是指一种锅炉汽包水位测量装置。

背景技术：

目前，锅炉汽包水位测量领域中，水位测量一般采用导管式水位计进行测量，较为实用的是带磁致伸缩杆的浮筒水位计或新技术的电容式水位计，但是并未应用在高压汽包上。已有的导压式水位计，其导压管中传递压力的介质是饱和水与蒸汽，由于蒸汽本身受温度影响会有较大的冷却收缩，导致与汽包内饱和蒸汽的密度有较大差别；同样饱和水在传递压力的过程中，受温度影响会有冷却收缩，造成水汽密度变化。导致水位测量的误差值较大，也有采用温度和压力补偿方法，在上位计算机中利用公式补偿容易，但是实际使用中补偿困难，在一定场合影响了导管式水位计的推广使用。

技术实现要素：

针对现有水位计对温度和压力敏感，使得测量误差较大的技术问题，本实用新型提出一种锅炉汽包水位测量装置，利用上位机对数据流转换模块进行设定，再利用双色水位计的连通器原理，能够高精度传递压力，并通过摄像头采集双色水位计的比例信息，传输至数据流转换模块进行处理得到水位数值，实现较为准确的水位测量。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种锅炉汽包水位测量装置，包括锅炉汽包，锅炉汽包上设有双色水位计，双色水位计的水平正前方设有摄像头，所述摄像头与视频数据流分屏器相连接，视频数据流分屏器分别与监控设备和数据流转换模块相连接，数据流转换模块通过通讯盒与上位机相连接，数据流转换模块与机柜相连接，机柜与锅炉汽包相连接，实现对锅炉汽包的水位控制。

所述数据流转换模块包括单片机、电源、通讯模块、温度传感器和密封壳；所述单片机、电源、通讯模块和温度传感器均设置在密封壳内；所述电源与单片机相连接，单片机与通讯模块和温度传感器相连接，单片机通过通讯模块与上位机相连接；所述单片机包括数据接收模块、图像处理模块、数字量输出模块和模拟量输出模块，图形处理模块分别与数据接收模块、数字量输出模块和模拟量输出模块相连接，数据接收模块与视频数据流分屏器相连接，数字量输出模块和模拟量输出模块均与机柜相连接。

所述温度传感器至少设有一个。

所述电源为锂电池、普通电池或外接电源。

所述摄像头为工业彩色摄像头，机柜为dcs或plc机柜。

本技术方案能产生的有益效果：

1）抗干扰能力增强，有效的对热感效应修正；

2）可用于复杂水质的水位测量；

3）有效的克服了蒸汽冷凝、密度变化造成的测量误差，大大提高测量精度；

4）本实用新型实现安全操作、快速拆装、调试，且结构简单，便于使用，生产成本低，也便于观察。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

图中，1-双色水位计，2-摄像头，3-视频传输电缆，4-上位机，5-通讯盒，6-数据流转换模块，7-仪表信号电缆，8-机柜，9-编程电缆，10-视频数据流分屏器，11-监控设备，12-锅炉汽包。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种锅炉汽包水位测量装置，包括锅炉汽包12，锅炉汽包12上设有双色水位计1，用于测量锅炉汽包内的水位的高度，双色水位计1的水平正前方设有摄像头2，用于实时采集双色水位计1的图像信息，摄像头2通过视频传输电缆3与视频数据流分屏器10相连接，摄像头2采集的双色水位计1的图像信息传输至视频流分屏器10，视频数据流分屏器10与监控设备11相连接，视频流分屏器10将双色水位计1的图像信息传输至监控设备11上便于工作人员实时监控，视频数据流分屏器10通过视频传输电缆3和数据流转换模块6相连接，同时视频流分屏器10将双色水位计1的图像信息传输至数据流转换模块6上通过单片机处理得到4-20ma的电流信号和开关量信号，数据流转换模块6与通讯盒5相连接，通讯盒5通过编程电缆9与上位机4相连接，上位机4为通讯盒5提供工作电源，上位机4通过通讯盒5实现对数据流转换模块6的参数配置及在线修改，数据流转换模块6通过仪表信号电缆7与机柜8相连接，将通过数据流转换模块6得到的模拟量信息或数字量信息传输至机柜8，机柜8与锅炉汽包12相连接，锅炉汽包12的给水管道上设有液位调节阀，用于给锅炉汽包12上水，机柜8根据4-20ma的电流信号和液位调节阀的开关量信号打开或关闭调节锅炉汽包12上的给水管道的液位调节阀，进而调整锅炉汽包12内的水位。

所述数据流转换模块6包括单片机、电源、通讯模块、温度传感器和密封壳；所述单片机、电源、通讯模块和温度传感器均设置在密封壳内。所述电源为锂电池、普通电池或外接电源，电源与单片机相连接，为单片机提供工作电源，单片机分别与通讯模块和温度传感器相连接，温度传感器至少设有一个，用于随时检测数据流转换模块6内部的温度并利用数据流转换模块6的显示装置显示，当温度超过90℃度时，数据流转换模块6的显示装置显示模块温度高报警，尽快通知维护人员处理，有效防止数据流转换模块6发热损坏，单片机通过通讯模块与上位机4相连接，上位机4根据双色水位计1及工作环境信息通过通讯盒5和通讯模块实现对数据流转换模块6的参数设定。所述单片机包括数据接收模块、图像处理模块、数字量输出模块和模拟量输出模块，图像处理模块分别与数据接收模块、数字量输出模块和模拟量输出模块相连接，数据接收模块与视频数据流分屏器10相连接，用于接收视频流分屏器10上的双色水位计1的图像信息，图像信息经图像处理模块处理能够得到当前水位的高度，并将水位高度转化成4-20ma的电流信号和开关量信息，数字量输出模块和模拟量输出模块均与机柜8相连接，模拟量输出模块将4-20ma的电流信号传输至机柜8中，数字量输出模块将开关量信号传输至机柜8中，机柜8为dcs或plc机柜，利用机柜8控制锅炉汽包12上的给水管道的液位调节阀的开关状态。

本实用新型实施例的设计流程：首先对上位机4的软件系统进行概要设计。概要设计需要对软件系统的整体进行考虑，包括系统的基本处理流程、系统的组织结构、模块划分、功能分配、接口设计、运行设计、数据结构设计和出错处理设计等，软件系统主要包括7个功能块，分别为：数据流转换模块的在线设定、通讯盒在线信号分析、锅炉汽包水位测量线性化、热感效应修正、加载保存仪表数据（上传/下载）和测量点的文件编制；对于经常需要修改、比较、分析的参数，软件系统设计相应的操作界面。

针对基本设定功能块，对软件的各个模块进行了具体的划分及详细的设计，具体划分为位号选项、显示配置、数据流信息、温度、pv值、sv值；通讯盒在线信号分析功能块，具体划分为摄像头显示配置、色彩选择与配置、温度传感器组态、通讯功能的设定、数据流输入/输出、数据流测量范围；锅炉汽包水位测量线性化功能块，具体划分为放大器数学模型、放大器失真修正、直接积分、散射修正、杂波消除与恢复、自适应技术、信号稳定平均、输出外推修正；热感效应修正功能块，具体划分为谐波平衡功能、非线性分析功能、多频输入分析功能、前馈修正、负反馈修正、热效应失真反馈；加载保存仪表数据（上传/下载）功能块，具体划分，把现场数据流转换模块6中的参数上载到上位机4，数据流转换模块6中参数编辑修改功能，把上位机4编辑好数据流转换模块6中的参数写入到现场单片机中；测量点的文件编制功能块，具体划分为测量点的质量目标、测量手册、测量目标系统、计量目标、过程等。

在上位机4中的软件编码过程，根据设计的具体功能块，针对数据结构、算法分析、模块实现等方面，编写具体的程序，分别实现各个功能块的功能，从而实现了设计目标需要的功能、性能、接口、界面等要求，编码功能块之间进度协调，提高编码效率。

软件测试，按照测试方案，分别进行内部测试和外部测试，根据测试范围，进行了功能块测试，整体联调，分为数据流正常操作情况测试和数据流异常情况测试，对于测试中出现的问题进行代码修正与调整，直到软件功能完全正常。

双色水位计1测量水位，考虑实际测点的水位和参考点进行校准；双色水位计1测量出的水位与实际测点水位参考点之间的偏差，在双色水位计1中输入修正系数k值后，得到相应的检测水位值。由于摄像头2实时采集数据实现在线水位测量，与压力传输介质为蒸汽的水位计相比，大大提高测量精度。

工作原理：本实用新型采用的双色水位计1的型号为：ufshlw16a，单片机型号为：vihp-2019cf，温度传感器的型号为：kl-wb-d-1-2-d，通讯盒5的型号的为：img-bus，摄像头2的型号为：scc-im2003p，机柜8的型号为：cc-paix01。通过上位机4对数据流转换模块6的参数进行设定后，摄像头2实时拍摄锅炉汽包12上的双色水位计1，并将摄像头2采集的视频数据传输至视频流分屏器10，视频流分屏器10将视频数据实时显示在监控设备11上，同时将视频数据传输至数据流转换模块6，数据流转换模块6对数据进行处理得到4-20ma的电流信号和开关量信号，数据流转换模块6通过仪表信号电缆7将4-20ma的电流信号和开关量信号传输至机柜8中，机柜8根据4-20ma的电流信号和开关量信号控制锅炉汽包内的水位高度。当电流信号小于12ma时，开关量信号为打开信号，机柜8通过自身包含的模拟量输出卡打开液位调节阀，向锅炉汽包12内上水；当电流信号大于12ma时，开关量信号为关闭信号，机柜8通过模拟量输出卡关闭液位调节阀，使锅炉汽包12内的水位保持在当前高度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。