[发明专利]一种利用液位仪控制非标准容器流量的方法

说明书

本发明涉及工业控制领域，尤其涉及一种利用液位仪控制非标准容器流量的方法。一种利用液位仪控制非标准容器流量的方法，包括以下步骤：步骤一：对非标准容器简化建模，将其转化为可计算的空间模型；步骤二：建立非标准容器容积计算的数学模型；步骤三：建立流量计算的数学模型；步骤四：将数学模型转化为线性模型；步骤五：将液位与液体重量的线性模型输入至控制系统：建立好液位与流速的线性模型后，将液位值作为输入值，将线性模型计算的流速作为输出值，通过PLC进行实时流量控制。本方法具有精度适宜，价格便宜，可靠性高等优点。

技术领域

本发明涉及工业控制领域，尤其涉及一种利用液位仪控制非标准容器流量的方法。

背景技术

在工业生产中，尤其是钢铁行业，存在着诸多非标准容器，需要准确地测量其使用流量。通常情况下，在管道上安装流量计，然后使用流量计测量即可得到确切的流量；然而，由于生产过程中的一些液体易结垢，从而造成流量计测量失效，或者由于生产环境、管道长度限制、设计不合理等原因，一些管道上安装流量计后，测出的数据与实际不符。在这种情况下，就需要采用新的方法进行流量测量，以满足生产需要。本发明就是在这种情况下开发的。

发明内容

本发明的目的就是针对上述问题，提供一种利用液位仪控制非标准容器流量的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种利用液位仪控制非标准容器流量的方法，包括以下步骤：步骤一：对非标准容器简化建模，将其转化为可计算的空间模型；步骤二：建立非标准容器容积计算的数学模型；步骤三：建立流量计算的数学模型；步骤四：将数学模型转化为线性模型；步骤五：将液位与液体重量的线性模型输入至控制系统：建立好液位与流速的线性模型后，将液位值作为输入值，将线性模型计算的流速作为输出值，通过PLC进行实时流量控制。

步骤二中将水平放置的近似圆柱体的喷碱罐体进行了建模，具体如下：根据碱液液位处于罐体截面圆心上方和下方两种情况分别确定截面面积，当液位位于圆心上方，即H≥1.1时，液位到圆心距离h=H-1.1，由三角函数cos θ=h/R=(H-1.1)/R，计算θ=arc cos (H-1.1)/R，则液体截面面积：

S=Π*R²- [2*θ/360*Π*R²-(R²- h²)^0.5*h]

当液位位于圆心下方即H1.1时，液位到圆心距离h=1.1- H，由三角函数cosθ^，=h/R=(1.1-H)/R，计算θ^，=arc cos(1.1-H)/R，则液体截面面积

S= 2*θ/360*Π*R²-(R²- h²)^0.5*h。

步骤三中当某液位为H时，可以计算出图中阴影部分面积S，利用罐体长度L和碱液密度ρ，可求得该液位下的液体重量W =S*L*ρ。

步骤四中通过回归分析得出不同液位下液体重量的回归方程，将数学模型转化为相对简单的线性模型，如果非标准容器较复杂，可以建立分段的线性方程，以实现在生产中应用。

本发明的有益效果是：1）控制效果：

2021年5月份之前，在喷碱工艺中，流量计结垢后易导致生产人员误判，不利于喷碱系统的稳定运行。针对这一问题，本发明提供了可靠的方案，这种流量控制方法具有精度适宜，价格便宜，可靠性高等优点，且应用环境广，液位计所控制的液体对各种酸碱溶液均有效。

2）效益及推广意义：

当碱液流量计失效时，无法正常使用喷碱工艺，导致高炉酸性煤气腐蚀设备及管道，降低了设备及管道使用寿命。太钢六高炉使用液位计实现了对非标准容器的流量的控制，解决了生产中出现的问题，有利于延长设备及管道寿命，控制方法简单有效，实用性强，具有较高的经济效益和推广意义。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的描述。