专利名称：压力规律变化的容器内液位控制用时间参数确定方法
技术领域：
本发明属于液位检测控制技术领域，具体涉及规律压力变化的压容器内液位控制
用时间检测与控制技术。
背景技术：
本发明的背景技术包括规律压力变化变压容器内物位的检测、数据采集以及数据 的统计分析方法等技术。 如图1所示的液位控制系统广泛应用于工业领域，其工作原理是利用压力控制系 统对压力容器内的液体持续的进行压送和抽吸循环，使得液体介质通过液体介质输入(输 出)管持续进行进入和流出压力容器的循环，从而到达控制外部液体介质规律运动的目 的。 具体而言，要达到上述控制目的，对压力容器内的液位有两种控制形式
如图2所示的形式一，首先进行初始的吸操作①，经过时间为A tl，当液位到达预 设上限液位时，开始压操作②，经过时间为At2，当液位下降到预设的下限液位时，停止动 作，进入等待阶段③，经过时间为At3，当然，此处等待阶段③的时间可以为0，即不等待； 然后开始吸操作④，经过时间为At4 ;之后返回压操作②，开始循环； 如图3所示的形式二，首先进行初始的压操作①'，经过时间为Atl'，当液位下
降到预设的下限液位时，停止动作，进入等待阶段③，经过时间为At3，当然，此处等待阶段
③的时间可以为0，即不等待；然后开始吸操作④，经过时间为At4，当液位到达预设上限
液位时，开始压操作②，经过时间为At2 ;之后返回等待阶段③，开始循环； 上述两种形式中，由于对于同一个系统，区别仅在于启动时所耗费的时间Atl和
Atl'不相同，而进入循环之后的压、吸以及等待过程的时间是一致的，所以采用同样的参
数进行表示。 容器内液体物位测量与监控方法比较多，如直接式液位测量、差压式液位测量、 浮力式液位测量、电气式液位测量、超声波式液位测量、雷达式液位测量、放射性液位测量、 激光式液位测量等；上述方法能够适应一般工况下对液位的检测和控制要求；但是在某些 特殊工艺场，如强腐蚀、剧毒、强放射性，同时具有较大压力变化条件，特别是在一些容器压 力规律发生变化且对液位控制有一定要求的情况下，上述液位测量与控制方法将会受到一 定的局限。
因此上述系统在进行工程实施后， 一般情况下不能安装有图1中所示的液位监测
仪表，所以最关键的技术就在于其中时间参数的确定方法。现有技术中，主要有两种方法，
其一为利用理论模型对时间参数进行计算；其二为利用经验确定时间参数。 在建立试验系统之后，方法一的过程为首先针对试验系统建立合理的理论模型，
此过程大概需要耗费3 4个月，然后针对此理论模型编写专门的仿真程序，此过程大概需
要耗费3 4个月，然后通过程序计算得到数据此过程大概需要2 3天。
除了时间上的消耗，方法一问题还在于系统中存在大量的液体和气体，难以得到精确的理论模型，这直接导致了理论计算结果和实际情况的不符。 在建立试验系统之后，方法二的过程为采用其他已经成功应用的系统上的时间 参数为基准，进行稍微的修改，再应用于本试验系统，如果能成功运行，则得到了可靠的时 间参数，如果不能成功运行，继续修改，直到可以成功运行为止。由于需要采用调试法或者 逼近的方法，此过程一般需要半年以上的时间才能完成。 除了时间上的消耗，方法二的问题还在于试验设备的参数在不同环境下会发生 变化，气候、环境的影响严重，例如，在夏天高温度下得到的结果将不能适用于冬天运行的 系统。 综上可知，现有技术的情况下，得到一个准确的参数需要耗费大量的时间和人力 物力。
发明内容
本发明的目的是提供一种可用于放射性、剧毒、易燃、易爆等液体介质，且储存该 类介质的容器内压力有规律(升降)变化的条件下，采取的液位控制用时间参数确定方法， 在短时间内，得到预设定条件下的时间控制用参数。 实现本发明目的技术方案一种压力规律变化的容器内液位控制用时间参数确定 方法，包括如下步骤步骤一、利用液位控制的方式获得大量时间参数；步骤二、计算得到 时间控制方式用的时间参数。 如上所述的一种压力规律变化的容器内液位控制用时间参数确定方法，其中，在 所述的步骤一中， 首先控制系统、数据采集系统、物位计、压力控制系统以及数据分析系统同时启 动，并记录容器内初始液位； 其次控制系统发出指令，压力控制系统开始抽吸或者压縮工作，使容器内液位上 升或者下降； 如果是上升，则液位上升至设定的上限位时，控制系统发出压力切换操作指令，压 力控制系统迅速反应并切换至输出正压，使容器内液位迅速下降至设定的下限液位；
如果是下降，则液位直接下降至设定的下限液位时； 然后容器内液位下降至设定的下限液位时，控制系统发出暂停指令，压力控制系 统停止工作； 最后当容器内达到设定的压力时，控制系统发出指令，压力控制系统开始抽吸工 作，直至液位上升至设定的上限位； 如此往复，进行"压縮至下限位->停止->抽吸至上限位_>压縮至下限 位……"的循环，并同时记录下每一个阶段的时间参数；直至循环次数达到n ;
重复上述操作N次； 步骤二中，计算得到时间控制方式用的时间参数方法为求平均值。 如上所述的一种压力规律变化的容器内液位控制用时间参数确定方法，其中，在
所述的步骤一中，压力控制系统首先进行抽吸工作，步骤一的具体实现过程为 步骤1、令1 = 0; 步骤2、令i二i+l;
步骤3、进行吸过程①，记录Atli ; 步骤4、令j = 0 ; 步骤5、令j = j + 1 ;
步骤6、进行压过程②，记录At2ij ;
步骤7、进行停止过程③，记录At3ij ; 步骤8、进行吸过程④，记录At4ij ;
步骤9、判断j < n 如果是，返回步骤5 ;如果否，进入步骤10 ; 步骤10、判断i < N 如果是，返回步骤2 ;如果否，结束操作。
步骤二中时间参数的计算方法为
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步骤1、令i = 0 ; 步骤2、令i = i + l ;
步骤3、进行压过程①'，记录Atl' i 步骤4、令j = 0 ; 步骤5、令j = j + l ;
步骤6、进行停止过程③，记录At3ij ;
步骤7、进行吸过程④，记录At4ij ; 步骤8、进行压过程②，记录At2ij ;
步骤9、判断j < n 如果是，返回步骤5 ;如果否，进入步骤10 ; 步骤10、判断i < N 如果是，返回步骤2 ;如果否，结束操作。
步骤二中时间参数的计算方法为
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本发明的效果本方法以预定控制液位、压力或时间作为控制量使控制程序运行，
保证变压容器内的液位在预先设定的范围内有规律的发生运动或震荡，且容器内液位不会 随着运行时间长短而失去控制(即容器内液位在设定范围变化，而不会超出设定的控制范 围)。 通过压力控制系统调整容器内压力有规律变化，并使容器内液体介质在设定范围
6内规律运动(震荡)，通过数据采集系统、控制系统及物位计获得液体介质初始位置数据、 受压力变化影响液体介质位置连续变化的物位数据及其紧密相关的时间数据；在相同初始 位置和可控压力输入的条件下，经过数次启动运行，经对运行时间的统计分析、计算时间均 值后，获得该运行条件下的各个时间段的(统计平均)时间参数；在相同的运行(即操作压 力、环境参数、初始位置等)条件下，取消物位计(的控制、输出)，利用所获得的(统计平 均)时间参数进行运行控制，以达到(或重现)上述相同条件下容器内液位规律运动(震 荡)的现象，从而实现变压容器内液位的时间控制。
相对于传统方式，本发明所述方法的优势在于 (1)在同样的试验装置下，能够快速得到时间参数；实际试验中，本方法经过数个 小时的试验便可以完成一次小循环，得到足够大的n值，而一天之内，即可以进行数个大循 环，得到合理的N值。总体而言，花费1 2天计算得到的时间参数已经可以足够准确的用 于控制过程。 (2)得到的时间参数准确度高，能够直接应用于工程实践；本发明所述方法使用 的数据由于是直接在实际系统上采集得到，所以计算得到的数据和实际运行情况是完全一 致的，可以直接应用。 (3)能够任意设定上下限位，得到不同情况的时间参数；在不改变系统硬件结构 时，本方法还能够根据不同的上下限位，得到不同工况时的数据，而使用传统方法时，任意 一个环节小小的改变，都将必须重新进行长达数月的试验过程。
图1规律压力变化容器内液位时间控制系统示意图；
图2是对压力容器内液位进行控制的具体控制方式一 ；
图3是对压力容器内液位进行控制的具体控制方式二 ； 图4是本发明所述的压力规律变化的容器内液位控制用时间参数确定方法流程 示意图； 图5是本发明所述方法中第一个步骤的详细流程图(第一步为吸过程)； 图6是本发明所述方法中第一个步骤的详细流程图(第一步为压过程)； 图7是进行图5所述步骤时容器内液位变化示意图； 图8是进行图6所述步骤时容器内液位变化示意图； 图9是利用按照图5所述步骤得到的时间参数进行控制的示意图； 图10是利用按照图6所述步骤得到的时间参数进行控制的示意图。 1.控制系统、2.数据分析系统、3.数据采集系统、4.压力控制系统、5.物位计、
6.压力输入(输出)管、7.压力容器、8.液体介质、9.液体介质输入(输出)管；
具体实施例方式
下面结合附图对本发明规律压力变化的容器内液位时间控制方法操作进一步详 细说明。 如图4所示的一种压力规律变化的容器内液位控制用时间参数确定方法，包括如 下步骤
步骤一、利用液位控制的方式获得大量时间参数； 此步骤的原理是控制系统、数据采集系统、物位计、压力控制系统以及数据分析 系统同时启动，并记录容器内初始液位，控制系统发出指令，压力控制系统开始(抽吸或者 压縮)工作，使容器内液位快速上升(输入负压即抽吸)或者下降，如果是上升，则液位上 升至设定的上限位时，控制系统发出压力切换操作指令，压力控制系统迅速反应并切换至 输出正压，使容器内液位迅速下降；如果是下降，则液位下降至设定的下限液位时，控制系 统发出暂停指令，压力控制系统停止工作，此时，液位会出现暂时的、缓慢先下降再上升的 现象，当容器内达到设定的压力时，控制系统发出指令，压力控制系统开始抽吸工作，直至 液位上升至设定的上限位； 如此往复，进行"压縮至下限位->停止->抽吸至上限位_>压縮至下限 位……"的循环，并同时记录下每一个阶段的时间参数；直至循环次数达到n;
重复上述操作N次，数据分析系统根据上述过程中记录得到的时间量，可获得系 统中容器内液体各个时间段的平均值； 其中，n和N的取值在试验条件允许的情况下，越大越好，这样可以减少误差，得到 精确的试验结果。 具体的步骤分为两种形式 形式一、首先进行吸的过程，如图5和图7所示，首先进行初始的吸操作①，当液位
到达预设上限液位时，开始压操作②，当液位下降到预设的下限液位时，停止动作，进入等
待阶段③，当然，此处等待阶段③的时间可以为O，即不等待；然后开始吸操作④；之后返回
压操作②，开始循环； 实现方式为 步骤1、令1 = 0; 步骤2、令i二i+l; 步骤3、进行吸过程①，记录A tj ; 步骤4、令j二0; 步骤5、令j二j+l; 步骤6、进行压过程②，记录A t2i j ; 步骤7、进行停止过程③，记录A t3i j ; 步骤8、进行吸过程 ，记录A t4i j ; 步骤9、判断j < n 如果是，返回步骤5 ;如果否，进入步骤10 ; 步骤10、判断i < N 如果是，返回步骤2 ;如果否，结束操作。 形式二、首先进行压的过程，如图6和图8所示，首先进行初始的吸操作进行压过
程①'，当液位下降到预设的下限液位时，停止动作，进入等待阶段③，当然，此处等待阶段
③的时间可以为0，即不等待；然后开始吸操作④，当液位到达预设上限液位时，开始压操
作②，之后返回等待阶段③，开始循环； 实现方式为 步骤1、令1 = 0; 步骤2、令i二i+l; 步骤3、进行压过程①'，记录At/ i
8
步骤4、令j = 0 ; 步骤5、令j = j + 1 ;
步骤6、进行停止过程③，记录At3ij ; 步骤7、进行吸过程④，记录At4ij ; 步骤8、进行压过程②，记录At2ij ;
步骤9、判断j < n 如果是，返回步骤5 ;如果否，进入步骤10 ; 步骤10、判断i < N 如果是，返回步骤2 ;如果否，结束操作。 步骤二、计算得到时间控制方式用的时间参数；<formula>formula see original document page 9</formula>
如图9和图IO所示，在得到上述时间参数后，即可将其输入控制系统，按时间参数 控制压力控制系统，使容器内液位按计算的时间上下运动，再现上述步骤所描述的液位运 动现象及压力变化过程，从而实现变压容器内液位的时间控制。
权利要求
一种压力规律变化的容器内液位控制用时间参数确定方法，包括如下步骤步骤一、利用液位控制的方式获得大量时间参数；步骤二、计算得到时间控制方式用的时间参数。
2. 如权利要求1所述的一种压力规律变化的容器内液位控制用时间参数确定方法，其 特征在于在所述的步骤一中，首先控制系统、数据采集系统、物位计、压力控制系统以及数据分析系统同时启动，并 记录容器内初始液位；其次控制系统发出指令，压力控制系统开始抽吸或者压縮工作，使容器内液位上升或 者下降；如果是上升，则液位上升至设定的上限位时，控制系统发出压力切换操作指令，压力控 制系统迅速反应并切换至输出正压，使容器内液位迅速下降至设定的下限液位； 如果是下降，则液位直接下降至设定的下限液位时；然后容器内液位下降至设定的下限液位时，控制系统发出暂停指令，压力控制系统停 止工作；最后当容器内达到设定的压力时，控制系统发出指令，压力控制系统开始抽吸工作， 直至液位上升至设定的上限位；如此往复，进行"压縮至下限位_ >停止_ >抽吸至上限位_ >压縮至下限位……"的 循环，并同时记录下每一个阶段的时间参数；直至循环次数达到n ;重复上述操作N次；步骤二中，计算得到时间控制方式用的时间参数方法为求平均值。
3. 如权利要求2所述的一种压力规律变化的容器内液位控制用时间参数确定方法， 其特征在于在所述的步骤一中，压力控制系统首先进行抽吸工作，步骤一的具体实现过程 为步骤1、令i = 0 ;步骤2、令i = i + l ;步骤3、进行吸过程①，记录A tj ;步骤4、令j = 0 ;步骤5、令j = j + l ;步骤6、进行压过程②，记录At2ij ; 步骤7、进行停止过程③，记录At3ij ; 步骤8、进行吸过程④，记录At4ij ;步骤9、判断j <n 如果是，返回步骤5 ;如果否，进入步骤IO ; 步骤10、判断i < N 如果是，返回步骤2 ;如果否，结束操作。步骤二中时间参数的计算方法为<formula>formula see original document page 2</formula><formula>formula see original document page 3</formula>
4.如权利要求2所述的一种压力规律变化的容器内液位控制用时间参数确定方法，其特征在于在所述的步骤一中，压力控制系统首先进行压縮工作，步骤一的具体实现过程 为步骤1、令i = 0 ; 步骤2、令i = i + 1 ;步骤3、进行压过程①'，记录At/ i 步骤4、令j = 0 ; 步骤5、令j = j + 1 ;步骤6、进行停止过程③，记录At3ij ; 步骤7、进行吸过程④，记录At4ij ; 步骤8、进行压过程②，记录At2ij ;步骤9、判断j <n 如果是，返回步骤5 ;如果否，进入步骤IO ; 步骤10、判断i < N 如果是，返回步骤2 ;如果否，结束操作。步骤二中时间参数的计算方法为<formula>formula see original document page 3</formula>
全文摘要
本发明属于液位检测控制技术领域，具体涉及压力规律变化的容器内液位控制用时间参数确定方法。目的是提供一种在短时间内，得到预设定条件下的时间控制用参数的方法。包括步骤一、利用液位控制的方式获得大量时间参数；步骤二、计算得到时间控制方式用的时间参数。本方法以预定控制液位、压力或时间作为控制量使控制程序运行，保证变压容器内的液位在预先设定的范围内有规律的发生运动或震荡，且容器内液位不会随着运行时间长短而失去控制。相对于传统方式，本发明所述方法的优势在于在同样的试验装置下，能够任意设定上下限位，得到不同情况的时间参数；得到的时间参数准确度高，能够直接应用于工程实践；得到时间参数所需要的时间大大减少。
文档编号G05D9/12GK101776920SQ20091025009
公开日2010年7月14日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日
发明者储凌, 刘华玲, 刘宇, 谭再跃, 郭晓方 申请人:中国核电工程有限公司