[发明专利]一种蒸汽水工况下管内动态液位的测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种蒸汽水工况下管内动态液位的测量系统，用于测量汽水混合管内的液位，所述汽水混合管内包括蒸汽区域和水区域，其特征在于，所述测量系统包括：

差压变送器；

引压系统，其包括正端引压子系统和负端引压子系统，所述差压变送器的正负两端分别通过所述正端引压子系统和负端引压子系统与汽水混合管的水区域和蒸汽区域连接；

仪控系统，其包括仪控终端、压力变送器、测汽温热电偶和测水温热电偶，所述压力变送器和测汽温热电偶分别连接于所述蒸汽区域，所述测水温热电偶连接于所述水区域；所述仪控终端分别与所述差压变送器、压力变送器、测汽温热电偶和测水温热电偶电连接。

2.如权利要求1所述的一种高温高压蒸汽水工况下管内动态液位的测量系统，其特征在于，所述差压变送器的正端分别设有正端截止阀和正端排污螺母，负端分别设有负端截止阀和负端排污螺母，所述正端截止阀和负端截止阀之间设有平衡阀。

3.如权利要求2所述的一种高温高压蒸汽水工况下管内动态液位的测量系统，其特征在于，所述正端引压子系统包括依次通过正端引压管顺次连接正端下根部阀、正端平衡容器和正端上根部阀，所述正端平衡容器的上部还设有正端排空阀；

所述负端引压子系统包括依次通过负端引压管顺次连接负端下根部阀、负端平衡容器和负端上根部阀，所述负端平衡容器的上部还设有负端排空阀；

所述负端下根部阀和负端平衡容器之间的所述负端引压管还与供水管连连，所述供水管上设置一注水阀。

4.如权利要求1所述的一种高温高压蒸汽水工况下管内动态液位的测量系统，其特征在于，所述汽水混合管的底部还设置一调节阀。

5.实施权利要求3所述的测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

一、系统排空

未建立高温高压蒸汽水工况之前，打开平衡阀、正端截止阀、负端截止阀、正端下根部阀、负端下根部阀，关闭正端上根部阀、负端上根部阀，打开正端排空阀、负端排空阀，并分别旋开正端排污螺母和负端排污螺母；打开注水阀排出正端引压管和负端引压管内残余污水、气泡以及小颗粒杂质，保证整个测量系统的清洁性；

二、初始化

将正端排污螺母和负端排污螺母旋紧，然后通过供水管向引压管系统注水，并通过调节注水阀控制供水压力，注水至正端排空阀处出水后，关闭正端下根部阀；继续注水至负端排空阀处出水后，关闭注水阀，停止供水；关闭平衡阀，打开正端下根部阀，再关闭正端排空阀和负端排空阀；打开正端上根部阀和负端上根部阀，差压变送器将实时显示的示数ΔP_H发送给仪控终端，仪控终端接收到该数据后，通过预设的内置公式计算获得正端测点与负端测点之间的竖直高度差H:

式中：

ρ₀——现场环境温度与压力下水密度；

g——为当地重力加速度；

完成测量系统初始化；

三、测试

在建立高温高压蒸汽水工况后，仪控终端实时接受压力变送器、测水温热电偶、测汽温热电偶测量汽水混合管内的压力P₁、水温度T₁、蒸汽温度T₂；仪控终端获得温度与压力参数后，根据内置关联的水物性函数可以实时获得相应工况下汽水混合管内的水密度ρ_水与蒸汽密度ρ_汽，此时，差压变送器正端与正端测点之间压力差为：

P₁-P₁^*＝ρ₀gh₁ (2)

式中：

P₁——差压变送器正端压力；

P₁^*——正端测点压力；

h₁——差压变送器正端与正端测点之间竖直距离高度差；

差压变送器负端与负端测点之间压力差为：

式中：

P₂——差压变送器负端压力；

——负端测点压力；

h₂——差压变送器负端与负端测点之间竖直距离高度差；

正端测点与负端测点之间压力差为：

差压变送器示数为:

ΔP＝P₁-P₂ (5)

联立式(1)-(5)得到汽水混合管的液位：

仪控终端根据内置公式对获取的压差数据进行实时处理以及温度与压力的修正，获得液位数据并将其显示以便监控，液位数据随测量参数实时变化，实现高温高压汽水工况下管内动态液位的实时精确监测。