CN103080862B - 利用液面传感器与液面开关的配管系统的压力箱水位控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压力箱的水位控制方法，该方法检测出液面传感器的异常与否而精密可靠地控制压力箱的水位。本发明是包括压力箱、液面传感器、安装在上述压力箱的低水位警戒线的第一液面开关、安装在低水位警戒线与适当水位范围下限之间的第二液面开关、安装在压力箱的高水位警戒线与适当水位范围上限之间的第三液面开关、安装在高水位警戒线的第四液面开关、为压力箱供应气体的气体供应装置的配管系统的压力箱水位控制方法，其包括下列步骤：从液面传感器接收压力箱的水位测量值；接收各液面开关的开闭信号并进行确认；比较液面传感器的水位测量值与液面开关的开闭信号而判定液面传感器的异常与否，并且判定实际压力箱的水位上升或下降与否；根据压力箱的水位上升或下降与否的判定结果及液面开关的开闭信号而为压力箱充填气体或排气。
Description
技术领域
本发明涉及一种压力箱的水位控制方法，更具体地说，该方法检测出在膨胀箱或水冲击防止箱之类的适用于配管系统的压力箱形测量水位的液面传感器是否异常而得以精密可靠地控制压力箱的水位。
背景技术
在冷暖空调用循环配管系统或流体移送配管系统中，为了防止泵紧急停机或阀紧急封闭所致流量与压力急剧变化而引起的水冲击或者为了防止循环配管系配管水膨胀所致配管系的破损而各自配备有压力箱(如果是前者则称为水冲击防止箱，如果是后者则称为膨胀箱)。该压力箱的水位在配管系发生膨胀或水冲击时能够决定作为压缩性流体的气体的容积，该气体根据水面上的气体体积的压缩性流体特性而吸收该冲击波或者让液体流入配管系以防止配管低压，因此精密可靠地维持适当水位即表示维持能源，该能源则让膨胀或水冲击压力波稳定化，压力箱的水位变动意味着配管系统整体的基准压力变动，当压力上升时可能会破坏配管系的设备或配管，而压力下降到液体的饱和蒸汽压以下时在水柱分离后重新结合时由于冲击波而导致设备或配管破损，因此为了稳定地维持配管系统而需要进行控制以随时维持适当的水位范围。凭借压力箱内空气或氮气之类的气体的充填或排气而执行该压力箱的水位控制。
亦即，如图1(a)所示，在把压力箱的液面维持在适当范围作为其目标的开放配管系的水冲击防止装置中利用液面传感器LT实时检测压力箱100的水位，当水位上升时控制部400开放充填阀S1从气体供应装置200向压力箱100内部充填气体而把水位调低到适当水位，当水位下降时开放排气阀S2从压力箱100把气体排放到外部以提高水位。而且，如图1(b)及(c)所示，循环配管系(具有开放端水槽的一次性配管系或具有蓄热槽的循环配管系)的膨胀箱系统也根据配管水的膨胀及收缩而使用同一方法执行箱内液面的控制。作为参考，图1(b)与(c)只是压力箱的连接位置不同而其余的系统构成则相同，因此液面控制方法也可视为相同。
如前所述，为了控制压力箱的水位而需要为压力箱配备液面传感器，现有系统则为一个压力箱仅配备一个液面传感器，因此上述液面传感器发生误差或出现错误动作时可能执行过多的充填或排气动作而改变系统的运行压力，从而引起水冲击防止装置或膨胀控制装置的故障并且改变配管系统整体的压力，其结果，无法实现水冲击防止装置及膨胀控制装置的目的，亦即无法防止高低压力涌动(水冲击)，也不能控制温度变化所导致的膨胀。
为了解决该该问题而提出了下列方法，亦即，区域冷暖空调配管系统、液体移送系统及整厂设备等要求高可靠性的配管系统为了精密可靠地控制压力箱的水位而安装多个液面传感器以便对一部分液面传感器错误动作或故障或误差采取对应措施。
然而，上述液面传感器的故障频繁而价格昂贵，所测量的水位值的可靠性也较低，由于使用多个液面传感器而提高了设备及维护成本。
发明内容
发明需要解决的技术问题
本发明旨在解决现有配管系统在压力箱的水位控制方法上的问题，本发明的目的是提供一种压力箱的水位控制方法，该方法检测出液面传感器的异常与否并且在判定为异常时排除液面传感器所测量的水位值以便实现相应于实际系统状态的水位控制。
解决技术问题的技术方案
本发明配管系统的压力箱水位控制方法可以实现上述目的，该配管系统包括：为了防止与控制水冲击或控制膨胀而配备的压力箱；测量上述压力箱的水位的液面传感器；安装在上述压力箱的低水位警戒线的第一液面开关；安装在上述低水位警戒线与适当水位范围下限之间的第二液面开关；安装在上述压力箱的高水位警戒线与适当水位范围上限之间的第三液面开关；安装在高水位警戒线的第四液面开关；为上述压力箱供应气体的气体供应装置；该配管系统的压力箱水位控制方法包括下列步骤：从上述液面传感器接收压力箱的水位测量值；接收上述各液面开关的开闭信号并进行确认；比较上述液面传感器的水位测量值与液面开关的开闭信号而判定液面传感器的异常与否，并且判定实际压力箱的水位上升或下降与否；根据上述压力箱的水位上升或下降与否的判定结果及液面开关的开闭信号而为压力箱充填气体或排气。
在此，如果上述液面传感器的测量水位值在压力箱的适当水位范围内而第三液面开关及第四液面开关处于开状态，则判定为压力箱的实际水位超过适当水位范围地上升，为了降低水位而向压力箱内部充填气体。
而且，较佳地，上述压力箱内气体的充填作业为了把压力箱的水位调整到适当水位范围而按照预设时间执行。
另一方面，在上述液面传感器的测量水位值在压力箱的适当水位范围内而第三液面开关及第四液面开关处于关状态下，如果第一液面开关与第二液面开关全部处于开状态时判定为液面传感器正常而把压力箱水位维持在当前状态，如果第一液面开关与第二液面开关中至少一个处于关状态时则判定为液面传感器异常，并判断压力箱的实际水位下降到低于适当水位范围并且为了提高水位而向压力箱外部排出气体。
而且，较佳地，从上述压力箱排出气体的作业一直执行到第三液面开关开为止，或者为了把压力箱的水位调整到适当水位范围而按照预设时间执行。
有益效果
本发明并列地安装液面传感器与多个液面开关，根据液面开关的信号而判定液面传感器的异常与否并且判定为异常时排除液面传感器的测量水位值后根据液面开关的信号控制水位，不仅能够实现相应于实际系统状态的精密可靠的压力箱水位控制，还能预先防止基于液面传感器故障等导致的配管系统的压力控制实效及由此引起的配管把爆发之类的安全事故。
附图说明
图1是现有具备压力箱的配管系统的构成图，
图2是本发明较佳实施例包含有具备1个液面传感器与多个液面开关的压力箱的配管系统的构成图，
图3是概略图示了液面传感器与液面开关的水位检测范围及输出方法的图表，
图4是本发明压力箱水位控制方法的顺序图,
图5图示了液面传感器的水位测量值位于适当水位范围内时基于液面传感器的水位测量值与液面开关的开闭信号而判定液面传感器异常与否及基于该判定的压力箱的具体水位控制方法。
其中，附图标记说明如下：
100压力箱 200气体供应装置
400控制部 LT液面传感器
LS1第一液面开关 LS2第二液面开关
LS3第三液面开关 LS4第四液面开关
具体实施方式
下面结合附图与较佳实施例详细说明本发明利用液面传感器与液面开关的配管系统的压力箱水位控制方法。
图2是本发明较佳实施例包含压力箱100的配管系统的例示图。如图2所示，本发明的配管系统包含有安装了一个液面传感器LT与4个液面开关LS1、LS2、LS3、LS4的压力箱100。
如前所述，配管系统的压力箱100水位为了配管系统的稳定而需要随时维持适当水位范围，图2所示NWL(NORMAL WATER LEVEL)是压力箱100的中间水位也是通常的适当水位线，NH(NORMAL HIGH)及NL(NORMALLOW)则各自表示适当范围的上限水位线及下限水位线。
上述液面传感器LT以能够测量压力箱100的整体水位地安装，液面开关则由安装在低水位警戒线(LA；LOW ALARM)的第一液面开关LS1、安装在上述低水位警戒线LA与适当水位范围下限NL之间的第二液面开关LS2、安装在压力箱的高水位警戒线HA(HIGH ALARM)与适当水位范围上限(NH)之间的第三液面开关LS3及安装在高水位警戒线(HA)的第四液面开关LS4构成。
另一方面，图3概略图示了液面传感器与各液面开关的水位检测范围及输出方法。如图所示，上述液面传感器LT作为一种模拟传感器而能够测量整体水位(0％～100％)并且以4mA～20mA的电流值输出测量值。各液面开关作为一种数码传感器而在到达相应水位时通过浮球等关闭接点并输出开/关(ON/OFF)信号。
上述液面传感器LT作为漂浮方式或传导度测量方式测量水位的传感器而能够实时精密地测量水位，但其故障率较高，价格也较高。与此相反的是，液面开关采取接点方式只能得知是否到达特定水位而无法实时测量水位，但其故障率较低，价格也较低。因此，本发明只使用一个故障率较高且价格较高的液面传感器LT而使用多个故障率较低且价格较低的液面开关，在改善液面传感器LT的缺点的同时积极运用液面开关的优点，从而得以用低廉价格实现可靠的水位控制。
另一方面，图4图示了本发明压力箱100水位控制方法的顺序图，图5图示了基于液面传感器LT及各液面开关的输出信号的压力箱100的具体水位控制方法。
如图4所示，为了控制压力箱100的水位，首先，控制部400从液面传感器LT接收4mA～20mA之间的压力箱100水位测量信号并且把它转换成水位值(以下称为“水位测量值”)，再利用另外配备的显示装置显示到外部。而且，检查安装在各水位的液面开关的开闭信号。
然后，上述控制部400比较液面传感器LT的水位测量值与液面开关的开闭信号并判定液面传感器LT的异常与否，判定实际压力箱100的水位上升或下降与否后，根据判定结果与液面开关信号控制压力箱100内气体的充填及排气。下面结合图3与图5说明具体的判定方法与气体的充填及排气控制方法。
首先，如果液面传感器LT的水位测量值显示为处于压力箱100的适当水位范围以内，由于压力箱100的水位在适当水位范围下限NL与适当水位范围上限NH之间，因此理论上第三液面开关LS3与第四液面开关LS4应该处于关状态。然而，虽然液面传感器LT的水位测量值如前所述地显示为处于压力箱100的适当水位范围以内，但如果如图5所示地第三液面开关LS3与第四液面开关LS4全部处于开状态，第一液面开关LS1及第二液面开关LS2当然应该处于开状态，此时，很显然地液面传感器LT发生了错误，因此控制部400判定液面传感器LT异常。
如前所述，液面传感器LT的水位测量值虽然处于适当水位范围以内但第三液面开关LS3及第四液面开关LS4处于开状态时，控制部400判断压力箱100的实际水位超过适当水位范围地上升并且为了降低水位而开放充填阀S1从气体供应装置200向压力箱100内部充填气体。气体的充填作业应该持续执行到压力箱100的水位到达适当水位范围为止。然而，由于液面传感器LT发生异常时无法测出正确的水位，因此按照预设时间开放充填阀并充填气体较佳。在此，为了以多个因素为基础把压力箱的水位调整到适当水位范围而通过实验预先决定预设时间，上述多个因素为压力箱100的容量、第四液面开关LS4与适当水位范围上限之间的高度、基于时间的气体充填量、基于气体充填量的水位变动程度等。
另一方面，液面传感器LT的水位测量值显示为处于压力箱100的适当水位范围以内而第三液面开关LS3与第四液面开关LS4全部处于关状态时，根据第一液面开关LS1及第二液面开关LS2的开关与否而决定液面传感器LT的异常与否。
具体地说，如图5所示第三液面开关LS3与第四液面开关LS4处于关状态而第一液面开关LS1与第二液面开关LS2全部处于开状态时，判定液面传感器LT为正常并且把压力箱水位维持在当前状态。
与此相反，如果第三液面开关LS3与第四液面开关LS4处于关状态而第一液面开关LS1与第二液面开关LS2中至少一个处于关状态，则判定液面传感器LT异常。
如前所述，第三液面开关LS3及第四液面开关LS4处于关状态而第一液面开关LS1与第二液面开关LS2中至少一个处于关状态时，控制部400判断压力箱100的实际水位下降到低于适当水位范围并且为了提高水位而开放排气阀S2向压力箱100外部排出气体。气体的排气作业应该持续到压力箱100的水位处于适当水位范围为止。然而，由于液面传感器LT发生异常时无法测出正确的水位，因此持续排气到最接近适当水位范围上限的第三液面开关LS3成为开状态为止，或者为了把压力箱100的水位调整到适当水位范围而按照预设时间开放排气阀S2排出气体较佳。在此，为了以多个因素为基础把压力箱100的水位调整到适当水位范围而通过实验预先决定预设时间，上述多个因素为压力箱100的容量、第一液面开关LS1及第二液面开关LS2与适当水位范围下限之间的高度、基于时间的气体排气量、基于气体排气量的水位变动程度等。
另一方面，由于本发明的目的是应对下列危险而，因此不讨论液面传感器LT的水位测量值脱离适当水位范围的情形，前述危险如下，即使压力箱100的水位实际下降到低于适当水位范围或者超过它地上升，也因为液面传感器LT异常而显示为水位测量值处于适当水位范围内，从而继续维持当前状态而无法因应配管系统的压力变化并造成危险。
然而，液面传感器LT的水位测量值脱离适当水位范围时，基本上根据液面传感器LT的水位测量值控制压力箱100的水位，但，可以比较液面传感器LT的水位测量值与各液面开关的开闭信号后判定液面传感器LT的异常与否，如果判定为液面传感器LT异常，可根据液面开关的开闭信号进行控制，当压力箱100的水位上升时按照预设时间进行充填，当压力箱100的水位下降时一直排气到第三液面开关LS3成为开为止或者按照预设时间进行排气地进行控制。
前文以各自通过充填阀与排气阀的开放而执行压力箱内气体的充填及排气地进行了说明，但，规模较小的系统则不会另外配备充填阀及排气阀而仅靠气体供应装置的压缩器动作而执行气体的充填作业，前述本发明压力箱水位控制方法也能照样适用于没有另外配备阀的小规模配管系统。
前文虽然以本发明的实施例为基准进行了详细说明，但不能因此把本发明的权利范围限定于此，本发明的权利范围应该包括本发明实施例的实际等值范围。
Claims (6)
1.一种配管系统的压力箱水位控制方法，该配管系统包括：为了防止与控制水冲击或控制膨胀而配备的压力箱；测量上述压力箱的水位的液面传感器；安装在上述压力箱的低水位警戒线的第一液面开关；安装在上述低水位警戒线与适当水位范围下限之间的第二液面开关；安装在上述压力箱的高水位警戒线与适当水位范围上限之间的第三液面开关；安装在高水位警戒线的第四液面开关；为上述压力箱供应气体的气体供应装置；该配管系统的压力箱水位控制方法包括下列步骤：从上述液面传感器接收压力箱的水位测量值；接收上述各液面开关的开闭信号并进行确认；比较上述液面传感器的水位测量值与液面开关的开闭信号而判定液面传感器的异常与否，并且判定实际压力箱的水位上升或下降与否；根据上述压力箱的水位上升或下降与否的判定结果及液面开关的开闭信号而为压力箱充填气体或排气。
2.根据权利要求1所述的配管系统的压力箱水位控制方法，其特征在于，
如果上述液面传感器的测量水位值在压力箱的适当水位范围内而第三液面开关及第四液面开关处于开状态，则判定为压力箱的实际水位超过适当水位范围地上升，为了降低水位而向压力箱内部充填气体。
3.根据权利要求2所述的配管系统的压力箱水位控制方法，其特征在于，
上述压力箱内气体的充填作业为了把压力箱的水位调整到适当水位范围而按照预设时间执行。
4.根据权利要求1所述的配管系统的压力箱水位控制方法，其特征在于，
在上述液面传感器的测量水位值在压力箱的适当水位范围内而第三液面开关及第四液面开关处于关状态下，如果第一液面开关与第二液面开关全部处于开状态时判定为液面传感器正常而把压力箱水位维持在当前状态，如果第一液面开关与第二液面开关中至少一个处于关状态时则判定为液面传感器异常，并判断压力箱的实际水位下降到低于适当水位范围并且为了提高水位而向压力箱外部排出气体。
5.根据权利要求4所述的配管系统的压力箱水位控制方法，其特征在于，
从上述压力箱排出气体的作业一直执行到第三液面开关开为止。
6.根据权利要求4所述的配管系统的压力箱水位控制方法，其特征在于，
为了把压力箱的水位调整到适当水位范围而按照预设时间执行从上述压力箱排出气体的作业。
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