一種用于蒸汽取壓管道的自動(dòng)注水裝置及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及自動(dòng)注水裝置控制領(lǐng)域，具體設(shè)及一種用于蒸汽取壓管道的自動(dòng)注水 裝置及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，常常使用壓力變送器、孔板與差壓變送器對(duì)蒸汽壓力和流量 進(jìn)行檢測(cè)。運(yùn)些檢測(cè)方式需要使用導(dǎo)壓管路將蒸汽壓力引到壓力或差壓變送器的測(cè)壓點(diǎn)， 如圖1所示。由于蒸汽管道經(jīng)常布置在很高的地方，而壓力或差壓變送器又為了維護(hù)方便 被放置于地面，所W蒸汽的導(dǎo)壓管路常常需要從高空引至地面，取壓口、冷凝容器等位于高 空，而變送器、排放閥等位于地面。由于蒸汽在導(dǎo)壓管路中常常會(huì)冷凝成水并在管道內(nèi)形成 水柱，而水柱的重力會(huì)影響壓力檢測(cè)，而且高溫的蒸汽也不允許直接通入到壓力或差壓變 送器的測(cè)壓點(diǎn)，所W-般要求對(duì)導(dǎo)壓管路進(jìn)行注水，并注水至管路水位出現(xiàn)溢流的最高點(diǎn) (一般是在冷凝容器的導(dǎo)壓口）。
[0003] 目前常用的注水方式是人工攜帶水從地面爬到高空作業(yè)區(qū)，從冷凝容器頂部的注 水口灌水；或者是利用蒸汽逐步冷凝成水的過程等待其冷凝水到達(dá)容器導(dǎo)壓口。前者操作 麻煩且危險(xiǎn)性高；后者等待時(shí)間太長(zhǎng)，影響測(cè)量過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)蒸汽管路注水中所存在的問題和弊端，提供一 種用于蒸汽取壓管道的自動(dòng)注水裝置及控制方法，實(shí)現(xiàn)從蒸汽取壓管路排放口進(jìn)行反向注 水；注水過程分為自動(dòng)注水和手動(dòng)注水兩種方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽取壓管路注水自動(dòng)化，提高安 全性。 陽〇化]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 一種用于蒸汽取壓管道的自動(dòng)注水裝置，包括控制器、水箱、水累、兩位=通電磁 閥、壓力變送器及饒性軟管，水箱的注水口與水累連接，水累與兩位=通電磁閥的進(jìn)介質(zhì)端 連接，兩位=通電磁閥的一個(gè)出介質(zhì)端經(jīng)壓力變送器與繞行軟管連接，兩位=通電磁閥的 另一個(gè)出介質(zhì)端接至水箱的回水口；所述控制器用于通過控制兩位=通電磁閥換向來控制 水累的注水動(dòng)作、獲取壓力變送器采集的壓力數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)記錄及處理。
[0007] 按上述方案，所述控制器包括控制處理單元和用于人機(jī)交互的觸摸屏，所述控制 處理單元采用ARM處理器，ARM處理器中設(shè)置有用于計(jì)時(shí)的定時(shí)器T。
[0008] 按上述方案，所述水累與兩位=通電磁閥的進(jìn)介質(zhì)端之間還設(shè)置有壓力開關(guān)，水 箱上設(shè)置有液位計(jì)，壓力開關(guān)與水累之間、液位計(jì)與水累之間均設(shè)有保護(hù)連鎖。
[0009] 本發(fā)明還提供了一種該裝置的控制方法，結(jié)合最小二乘法和均方差計(jì)算對(duì)壓力數(shù) 據(jù)進(jìn)行擬合計(jì)算和比較，區(qū)分各種工況并執(zhí)行相應(yīng)的注水流程，并最終完成對(duì)蒸汽取壓管 路的準(zhǔn)確注水，控制方法包括如下步驟：
[0010] 結(jié)合最小二乘法和均方差對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合計(jì)算和比較，區(qū)分各種工況并執(zhí)行 相應(yīng)的注水流程，并最終完成對(duì)蒸汽取壓管路的準(zhǔn)確注水，注水過程分為自動(dòng)注水和手動(dòng) 注水兩種方式，自動(dòng)注水方式下控制方法具體包括如下步驟：
[0011] S1、控制器啟動(dòng)定時(shí)器T計(jì)時(shí)，并獲取壓力變送器實(shí)測(cè)壓力，根據(jù)所建立的時(shí)間和 壓力的數(shù)組{(ti，Pi)Ii= 1，2,…，N}，計(jì)算前T1時(shí)間壓力數(shù)據(jù)的均方差0，通過判斷均方 差0大小將注水工況區(qū)分為不帶蒸汽壓或帶穩(wěn)態(tài)蒸汽壓狀態(tài)，帶規(guī)律性變化蒸汽壓或無 規(guī)律變化蒸汽壓狀態(tài)兩個(gè)類別；
[0012] S2、如果判斷注水工況處于不帶蒸汽壓或者帶穩(wěn)態(tài)蒸汽壓狀態(tài)時(shí)，控制器啟動(dòng)連 續(xù)注水模式，使兩位=通電磁閥得電，通過水累將水箱中的水持續(xù)注入到取壓管路中，并計(jì) 算得到實(shí)時(shí)的壓力變化率e(t);在連續(xù)T2時(shí)間內(nèi)，控制器判斷e(t+l)>e(t)或e(t)<0 是否成立，如果成立，則返回到步驟Sl，并重新判斷注水工況；如果不成立，則繼續(xù)在連續(xù) T2時(shí)間內(nèi)，判斷e(t) =0是否成立；如果e(t) =0不成立，控制器連續(xù)注水；如果e(t) =0成立，說明水位已經(jīng)到達(dá)溢流點(diǎn)附化則控制器停止連續(xù)注水，而啟動(dòng)點(diǎn)動(dòng)注水模式；
[0013] S3、啟動(dòng)點(diǎn)動(dòng)注水模式，控制器使兩位=通電磁閥得電，向取壓管道注水，定時(shí)器 T計(jì)時(shí)T1時(shí)間后，再使兩位=通電磁閥失電，停止注水；控制器計(jì)算T1時(shí)間段前后的壓力 變化AP;此后，定時(shí)器T再計(jì)時(shí)T1時(shí)間后，計(jì)算此段T1時(shí)間壓力數(shù)據(jù)的均方差0 ;如果 Ap<〇或0《5,則返回到步驟S1，并重新判斷注水工況；如果Ap=〇,則自動(dòng)注水過程結(jié) 束；
[0014] S4、如果判斷注水工況處于帶規(guī)律性變化蒸汽壓或無規(guī)律變化蒸汽壓狀態(tài)時(shí)，控 制器使定時(shí)器T計(jì)時(shí)到第（n+3) *T1秒，n= 1，2,…，N，再根據(jù)時(shí)間和壓力的數(shù)組{(ti，Pi)Ii =1,2,…，N}，計(jì)算第（n-l)*Tl~（n+l)*Tl秒、第n*Tl~（n巧)*T1 秒、第（n+l)*Tl~ (n+3) *T1秒最小二乘法擬合的3個(gè)線性函數(shù)，再計(jì)算3個(gè)線性函數(shù)自變量斜率的均方差，此 過程往復(fù)進(jìn)行（通過n自加1往復(fù)進(jìn)行），直至均方差《1，說明蒸汽壓呈現(xiàn)規(guī)律性變化，控 制器啟動(dòng)連續(xù)注水模式；
[0015] S5、開啟連續(xù)注水模式后，控制器繼續(xù)計(jì)算并監(jiān)測(cè)（n-l)*Tl~（n+l)*Tl秒由最小 二乘法擬合的線性函數(shù)的自變量斜率，如果斜率數(shù)值出現(xiàn)連續(xù)的兩次下降，則判斷取壓管 道中的水已到達(dá)溢流點(diǎn)，隨即停止連續(xù)注水；否則，繼續(xù)注水；
[0016] S6、停止連續(xù)注水后，定時(shí)器T還繼續(xù)計(jì)時(shí)T1時(shí)間，控制器記錄T1時(shí)間內(nèi)壓力，計(jì) 算最小二乘法擬合的線性函數(shù)，并計(jì)算得到第2. 5*T1時(shí)間時(shí)刻預(yù)測(cè)壓力值化，即第2*T1~ 3*T1時(shí)間段的預(yù)測(cè)壓力平均值；隨即啟動(dòng)點(diǎn)動(dòng)注水模式，控制器向取壓管道注水T1時(shí)間， 此時(shí)定時(shí)器T再計(jì)時(shí)T1時(shí)間，控制器計(jì)算得到運(yùn)段第2*T1~3*T1時(shí)間段內(nèi)的壓力平均值 Pb，如果化<Pb，需要再次點(diǎn)動(dòng)注水；反之，停止注水。
[0017] 按上述方案，所述T1設(shè)置為4~6s，T2設(shè)置為1~3s。
[0018] 按上述方案，在自動(dòng)注水方式的連續(xù)注水和點(diǎn)動(dòng)注水模式下，如操作人員無法等 待判斷過程，切換至手動(dòng)注水方式，手動(dòng)注水方式下控制方法如下：
[0019] S7、操作人員通過控制器的觸摸屏操作水累和兩位=通電磁閥的啟停開閉，控制 器在手動(dòng)注水過程中，實(shí)時(shí)計(jì)算壓力平均值、擬合的最小二乘線性函數(shù)自變量斜率，繪制壓 力、壓力均值及函數(shù)斜率曲線，并顯示在觸摸屏上，供操作人員參考。
[0020] 按上述方案，所述步驟S1中，當(dāng)均方差0《5時(shí)，將注水工況區(qū)分為不帶蒸汽壓 或帶穩(wěn)態(tài)蒸汽壓狀態(tài)，當(dāng)均方差將0巧時(shí)，將注水工況區(qū)分為帶規(guī)律性變化蒸汽壓或無規(guī) 律變化蒸汽壓狀態(tài)。
[0021] 本發(fā)明的有益效果：設(shè)計(jì)的自動(dòng)注水裝置，可實(shí)現(xiàn)從蒸汽取壓管路排放口進(jìn)行反 向注水，而且該裝置結(jié)合最小二乘法和均方差計(jì)算對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合計(jì)算和比較，區(qū)分 出不帶蒸汽壓、帶穩(wěn)態(tài)蒸汽壓、帶規(guī)律性變化和無規(guī)律變化蒸汽壓四種工況，并執(zhí)行相應(yīng)的 注水流程，并最終完成對(duì)蒸汽取壓管路的準(zhǔn)確注水。避免人員因注水而產(chǎn)生的高空作業(yè)，大 大提高了安全性，加之其自動(dòng)注水控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽取壓管路注水的簡(jiǎn)便化和自動(dòng)化。
【附圖說明】
[0022] 圖1為與本發(fā)明自動(dòng)注水裝置與用于蒸汽取壓管道配合工作的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖中：1-控制器；2-水箱；3水累；4-兩位S通電磁閥；5-壓力變送器；6-饒性軟 管；7-壓力開關(guān)；8-液位計(jì)；
[0024] 圖2是本發(fā)明自動(dòng)注水裝置自動(dòng)注水方式下的控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[00%] 如圖1所示，本發(fā)明所述的用于蒸汽取壓管道的自動(dòng)注水裝置，包括控制器1、水 箱2