水位信息（精选十篇）
水位信息 篇1
关键词：地面沉降,地下水位,动态监测,信息系统,应用
0前言
西安市因过量抽汲地下水,诱发地面沉降的发生和地裂缝的发展等环境地质问题。地面沉降及其差异性沉降,造成地面倾斜与变形,引起建筑物沉降和倾斜。地面沉降使城市排水设施基准发生变化影响使用,部分受到损坏,排水不畅。地面沉降形成槽形低洼,加剧了城市暴雨积水灾害。为科学开发和合理利用地下水资源,掌握开采地下水对环境的影响,有效地预防地面沉降和地裂缝的发展。建立一套综合性的计算机信息管理系统,及时快速地预测地面沉降与地下水位变化规律,提供预防措施,将对城市规划和建设有着现实和深远的意义。西安市地面沉降与地下水位动态监测信息管理系统,是西安基础地理信息系统的应用子系统。通过系统的应用,为城市可持续发展和减灾防灾工作提供了必要的决策支持和多元化服务。
1 系统设计
1.1 系统设计目标
西安市地面沉降与地下水位动态监测信息管理系统紧密结合地面沉降及地下水监测的业务流程,利用数据库技术、GIS技术等,在网络化的计算机软硬件基础上,实现地面沉降与地下水位动态监测的科学化和自动化管理[1],其系统目标为:
(1)实现对地面沉降与地下水动态监测数据的信息化、智能化管理。
(2)实现监测数据录入、维护、查询、统计、输出的计算机管理。
(3)实现对监测数据的规范化、科学化、标准化处理与分析。
(4)实现对分析评价所用专题图件的自动化生成与可视化表达。
(5)可进行相关综合分析。
1.2 系统功能设计
西安市地面沉降与地下水动态监测系统基本结构及各模块的具体功能如下[2]:
数据管理模块:主要应用数据库技术,实现对地面沉降监测点和地下水水位监测井的属性数据和观测数据的录入、更新、维护、查询、输出等功能。
数据分析与处理模块:主要通过模型计算实现对观测数据的数值分析,并对分析结果进行验证。
可视化图件模块:主要利用GIS的空间显示功能实现对观测数据模型分析结果曲线、曲面的显示和输出。
综合分析模块:主要通过对观测数据的模型分析结果进行进一步的分析,从而实现对地面沉降与地下水水位变化趋势的预测;分析研究地面沉降与地下水水位变化的关系模型。
2 系统建立
系统的建立严格遵循软件工程的规范程序进行,在保证系统具备科学合理的结构框架基础上,着力追求先进性和高效性,不仅要最大限度地满足用户要求、将传统作业模式计算机化,而且要尽可能地提高各项指标,如一致性、可靠性、可扩充性、兼容性和适用性等,切实提高生产效率、体现系统的优越性。因此,系统建设过程中应遵循如下原则:
(1)实用性原则:系统从笔者单位现行的管理模式及实际工作需要出发,依托GIS技术、数据库技术、网络技术进行系统设计,实现系统建设目标。
(2)标准化原则:强调标准化、规范化和统一化,保证数据格式的标准化和数据规范的标准化。
(3)可靠性及稳定性原则:可靠性与稳定性是衡量一个信息系统的关键指标。系统设计时除选用稳定性与可靠性较高的开发平台外,在系统结构设计、代码开发与系统测试上执行标准化的操作规范,采用成熟的技术与开发工具确保系统的可靠性与稳定性。
(4)适用性原则:系统易于操作,易于更新,易于管理,并能满足各层次用户的使用要求。
(5)可扩充性原则:能不断满足日后系统目标变化的要求;系统的结构设计应考虑到今后的功能扩充;能适应技术更新(如软、硬件升级更新)的要求。
(6)方便性原则:系统应提供美观实用、方便直观、具有标准Windows风格的中文图形化界面;系统运行简单方便。
(7)先进性原则:在满足系统功能要求的基础上,在尽可能降低资金投入的同时,保持系统的先进性。
西安市地面沉降与地下水动态监测系统是按照设计目标和建立原则,紧密结合西安地面沉降及地下水监测的业务流程,基于window2000系统,采用软件开发语言visual basic 6.0作为开发工具,采用Super Map作为系统开发平台研发而成。2004年完成了系统的研发,达到了系统设计目标和系统功能设计的要求。
3 系统应用效果展望
3.1 系统的应用
系统建立后,应用本系统实现了对大量地面沉降和地下水动态监测数据的信息化管理、自动化处理、可视化表达和相关变化趋势分析,实现了地面沉降及地下水监测信息管理的自动化。实现了管理、表达和分析西安多年来的地面沉降与地下水动态监测数据管理,实现监测数据的录入追加、更新、分析、趋势变化、等值线显示、编辑和输出等总体设计的要求。为研究地下水动态及对地面沉降和地裂缝的影响和对政府决策提供科学依据[2]。具体体现在以下方面:
(1)实现了地面沉降和地下水位监测数据的录入、更新、查找、统计和输出(图2)。
(2)实现了地面沉降和地下水监测点信息查询。包括单个地下水监测点图形与属性的互动查询和指定时间间隔的属性查询(图3)。
(3)实现了地面沉降、地下水位变化曲线实时生成显示和输出(图4)。
(4)实现地下水位等值线及埋深图生成、编辑和输出(图5)。
(5)实现了地面沉降、地下水位变化幅度等值线图及地裂缝分布图的生成、编辑和输出(图6)。
(6)实现了地面沉降和地下水位综合分析图的生成、编辑和输出(图7)。
(7)实现了地下水和地面沉降曲面三维显示。
3.2 系统应用效果
利用该系统对西安市地面沉降与地下水监测资料的分析,从承压水位动态与地面沉降及地裂缝的活动着手,对地面沉降发生的原因和它对地裂缝活动的影响等问题进行了深入的研究,指出了超采承压水是诱发地面沉降和地裂缝的成因。提出了控制承压水的过量开采是防治地面沉降和地裂缝危害的根本措施。要控制地裂缝的继续发展,关键是限制深层承压水的开采,控制承压水位的下降,使地面沉降趋于稳定,地裂缝强烈活动急剧变形的势头即可得到缓解,地裂缝对城市建设的危害也会减轻[4]。为我市城市规划和建设发展提供了科学依据,提高了政府管理的科学性。
该系统建成以来,先后为西安市政府有关部门提供了西安市地下水动态与地面沉降及地裂缝监测报告和综合利用研究报告。为合理开发和科学利用地下水资源提供以下建议:
(1)西安地面沉降和地裂缝的发生和发展是超采承压水引起的。建议市政府陆续关闭大部分自备井后,承压水开采量显著减少,因而大部分地区承压水位明显回升,同时地面沉降及地裂缝活动速率明显减弱[5]。
(2)目前在西安市规划区外围承压水位还在下降,这些地区城市供水管网尚未到达,开采地下水成为必然途径,这已成为我市自备井发展和地下水位下降的重点地区。建议对于新开发区中的供水问题一定要在规划中制定出可行的方案。如需城市集中供水,在基建时管网就敷设到位,若抽汲地下水,要按整个地区统一布置水源地,同时大力提倡节约用水。
(3)虽然西安部分地区承压水位明显回升,但人工补给地下水是保持地下水位上升最有效的方法之一。建议在条件成熟的地区进行人工回灌,即在用水量较少的冬春季利用黑河水人工回灌补给地下水。
3.3 系统发展展望
该系统在对西安市近40年的监测数据的管理、分析应用中已显示了其优越性,但还有需要改进的地方。主要体现在以下几个方面:
(1)西安地面沉降一直沿用水准测量进行观测,地下水位监测一直采用人工观测。观测方法落后,劳动强度大,观测数据信息采集不及时。随着传输和观测技术的发展,应开发或引进自动化监测系统,实现监测数据自动化采集和传输。达到数据采集和管理分析一体化系统,对现有系统进一步升级。
(2)西安市地面沉降与地下水动态监测系统虽实现了地下水与地面沉降的趋势和相关分析,但没有对地面沉降与地下水位的量化关系进行深入研究,下一步应重点建立地面沉降与地下水位的关系的数学模型,实现对地面沉降的科学预测。
4 结论
西安市地面沉降与地下水动态监测系统紧密结合西安地面沉降与地下水动态监测实际工作,运用GIS、数值分析和数据库等技术,建设目标明确,设计合理,功能齐全,稳定可靠,操作性强。实现了对大量地面沉降和地下水动态监测数据的信息化管理、自动化处理、可视化表达和相关变化趋势分析。通过应用为城市可持续发展和减灾防灾工作提供了必要的决策支持和多元化服务。随着系统的不断升级和完善,将在实际应用中产生更大的经济效益的社会效益。
参考文献
[1]西安市勘察测绘院.西安市地面沉降与地下水动态监测系统使用说明书[R].2004.
[2]张周平,梅文胜,姜规模.西安市地面沉降与地下水动态监测信息管理系统设计与实现[A].现代工程测量技术发展与应用研讨会论文集这[C].2005,5(1).
[3]西安市勘察测绘院.西安市地下水动态综合研究报告[R].2005.
[4]姜规模.西安市地面沉降地裂缝研究[J].城市勘测2005,3.
听声音知水位 篇2
同学们，你学了声学知识后，能够解释这种现象吗?
通过学习声现象这一章，我们知道：声音的高低叫做音调，音调是由发声体振动的频率决定的。振动的频率越大，音调越高；振动的频率越小，音调越低。当我们往缸里放水时，水缸里水面上方的空气柱发生了振动，从而产生了声音。随着水面上升，水面上方的空气柱逐渐变短，空气振动的频率逐渐变大，发出声音的音调也越来越高；反之，如果空气柱变长，空气振动的频率就会变小，音调就会变低。
根据上面的道理，我们就可以通过音调的高低来判断缸里水的多少了。同样的道理，向暖水瓶里灌水时，随着暖水瓶的水量的增多，人们听到声音的音调也越来越高，我们就可以根据音调来判断暖水瓶是否被灌满了。
但是，这种现象也不能一概而论。首先必须弄清楚声音是由谁的振动而产生的。我们可以先做这样的实验：如图所示，三只相同的玻璃杯分别装有不同量的水，按水深由低到高顺序排列在桌上，再用玻璃棒敲击每只杯。首先明确我们所听到的声音是由杯子和水的振动而产生的。与上面的结论正好相反：杯中的水越多，声音的音调反而越低。
同学们，你有这样的生活经验吗?不妨自己动手试一试。
编辑／王一鸣由“想一想”想到的
王东青
课本中的“想一想”的内容是研究性学习的好材料，其中蕴藏着数学的思想方法，应引起同学们的注意，下面对人教版几何第一册第59页的“想一想”作一些探索研究，希望对大家有所启示．
想一想：如图1，AB、CD、EF是经过点O的三条直线，找出所有的对顶角，按怎样的方法找，才能做到不重不漏?
简析：图1中有6对对顶角，在寻找对顶角时，应从某一角的一边开始，按顺序找，还应注意对顶角是成对的。
上面所讲的方法适用于直线条数较少的情况，如果相交于一点的直线有许多条时，该怎样数出所有对顶角的对数呢?
探究：如图2，直线l1、l2、l3、…ln相交于一点O，图中共有几对对顶角?
简析：由于构成对顶角的基本图形是两条直线相交，因此我们先来探讨直线11分别与其他(n－1)条直线相交构成对顶角的情况。
显然两条直线相交有2对对顶角(如图3)．由此可知l1与l2，11与l3，…，11与ln相交均可构成2对对顶角，因此直线l1与其他(n－1)条直线相交共构成2(n－1)对以直线l1的一部分(射线)为边的对顶角。
再来探讨图2中所有对顶角的情况。
由于每条直线地位平等，因此每条直线都能像直线l1那样与其他(n－1)条直线构成2(n－1)对对顶角，则n条直线相交于一点，共构成2n(n－1)对对顶角，考虑到重复计数(如图3中的角2和角4，在考虑直线l1与l2相交和直线12与l1相交时各计一次，即共计了2次)，所以图2中共有些2n(n-1)/2=n(n-1)对对顶角。
例如图4，直线AB、CD、EF、MN相交一点O，直线PQ与它们分别相交于R、S、C、H，则图中共有多少对顶角?
解：图4有4条直线相交于一点O，即n＝4，因此以O为顶点的对顶角有4×(4－1)＝12对，直线PQ与其他四条直线相交各构成2对对顶角，所以图中共有12＋2×4＝20对对顶角。
水位信息 篇3
多传感器信息融合是指在多传感器系统中为完成对某一环境特性的描述,将来自不同途径、不同时间、不同空间的传感器信息协调成统一的特征表达的信息处理过程[2]。现基于卡尔曼滤波的数据融合方法,将各种影响汽包水位的参数以及同一参数(主要是水位)的不同传感测量通道数据,利用多传感器信息融合技术进行综合分析处理。提出了一种基于卡尔曼滤波的汽包水位多传感器信息融合方法以提高传统汽包水位测控系统的精度。
1 多传感器信息融合汽包水位测控系统
1.1 汽包水位控制模型
锅炉汽包蒸汽产生过程是一个多输入、多输出、多扰动的复杂过程。如图1所示,经过简化的汽包控制系统包括3个输入变量,即燃料量u1、进气量u2、给水量u3;4个输出变量,即蒸汽压力y1、富余含氧y2、汽包水位y3、耗汽量y4。
根据参考文献[3-4]分析,锅炉汽包系统的各输入、输出参数可以用下列状态方程[3,4]描述:
其中,常数矩阵C和变量ni在参考文献[3]中有详细介绍,不再多述。
从式(1)~(4)以及式(7)可以看出,汽包水位受多个变量扰动的影响,在检测中很容易出现虚假水位。为了解决这个问题,电力行业热工自动化标准化技术委员会在《火力发电厂锅炉汽包水位测量系统技术规定》DRZ/T01-2004中规定锅炉汽包水位测量系统必须采用2种或以上工作原理共存的配置方式,新建锅炉应配置1套就地水位计、3套差压式水位测量装置(用于控制系统)和3套电击式水位测量装置(用于保护系统)[5]。该规定从硬件上为可靠的汽包水位监测提供了依据,但是要对水位实现可靠、精确的控制,对各种影响参数以及不同传感器测量数据的综合处理则是其中的关键问题。基于多源信息融合技术,控制系统需要对原始传感器测量数据进行初步的融合处理,然后根据式(1)~(8)的状态方程进行相应的控制决策处理。
1.2 基于卡尔曼滤波的汽包水位测控系统
对于一个多传感器的汽包水位控制系统,在利用多种、多个传感器获取汽包系统对象环境的全面、完整信息后,主要的工作就体现在选择合适的融合算法上。多传感器数据融合虽然未形成完整的理论体系和有效的融合算法,但在不少应用领域根据各自的具体背景,已经提出了许多成熟并且有效的融合方法[6,7,8,9,10]。卡尔曼滤波方法多用于实时融合动态的低层次冗余传感器信息。该方法利用测量模型的统计特性,经过递推运算,估计出在统计意义下是最优的融合数据。当系统具有线性动力学模型,且噪声符合高斯分布时,该方法为融合数据提供了唯一的统计意义的最优估计。且卡尔曼滤波的递推特性使数据处理不需大量的数据存储和计算。
如图2所示,这里探讨的多传感器信息融合汽包水位测控系统采用分层的混合式数据融合结构。首先,基于卡尔曼滤波方法,参考通过汽包系统输入、输出模型得到的水位变化预测值,对3路汽包水位检测信号进行滤波及融合处理,得出一个较为精确的水位测量值H;然后,将经过处理的水位测量值H同其他相关参数检测结果(蒸汽压力p、富余含氧O和耗汽量D)进行聚类融合处理;最后,将最终融合得出的结果信息S送入融合数据库中,参照式(1)~(8)所示的汽包系统参数模型,按照一定的控制算法,系统做出相关的控制决策,并交由燃料量B、进气量I和给水量W 3个相关的控制机构,实现对锅炉水位以及其他相关参数的预定控制[11,12]。
其中,需要说明以下几点。
a.状态预测是卡尔曼滤波中的重要组成部分,这里将经过一定控制算法得出的控制量结果(燃料量B、进气量I和给水量W)作为状态预测的基础,通过汽包模型计算出预期的状态供滤波处理参考。同时,这些控制量也是信息聚类融合处理组成部分。
b.为了降低多传感器信息融合处理过程不受各个传感器自身的测量随机误差干扰,在各通道传感信号进入融合处理机制前,分别对各个通道原始信号进行卡尔曼滤波预处理。
c.在综合的信息融合处理中,融合数据包含液位、压力、含量、流量等不同量纲的多种参数,因此在融合处理中使用基于模式窗口及时间序列的聚类分析的融合策略。
d.传感器模型库用于存放各种传感器的模型,定量地描述了各个传感器的特性以及各种外界条件对传感器特性的影响。
e.各个传感器往往从不同的坐标框架对环境中同一特征进行描述,它们所表示的时间、空间和表达方式各不相同。信息协调管理模块完成了时间因素、空间因素和工作因素的全面协调管理,并对传感器进行选择,投入最合适和可靠的传感器以适应不同的条件。
f.除了相关的数据融合算法,专家知识库存放了必要的汽包水位相关知识进行监督和指导。
2 卡尔曼滤波法信息融合实现
如图3中A部分所示的控制系统状态转换流程,离散时间线性动态汽包控制系统的状态方程可以描述为
其中,x(k)∈Rn是k时刻目标的状态向量;u(k)是输入或控制信号,即汽包水位控制系统的输出控制信号B、I及W变量;v(k)∈Rn是过程噪声;Φ(k)∈Rn,n是状态转移矩阵;G(k)∈Rn,n是过程噪声分布矩阵;Γ(k)为输入控制加权矩阵。
传感器的通用观测方程可表示为
其中,z(k)∈Rm是传感器在k时刻的观测向量,w(k)∈Rm是观测噪声向量[13,14,15,16]。
如图3中B部分所示,可以推导出在卡尔曼滤波算法中,状态估计的一步预测方程为
预测协方差为
类似的,预测的观测向量为
观测向量的预测误差协方差为
滤波器的增益为
卡尔曼滤波的状态更新方程为
其中
与式(16)相对应的滤波误差协方差更新方程表示为
3 信息融合仿真实验
基于上述的多传感器信息融合方案和卡尔曼滤波方法,借助Matlab 6.5仿真工具,对汽包水位控制系统中的多传感器检测得到水位信号进行了卡尔曼滤波融合处理仿真测试。仿真包含单通道卡尔曼滤波仿真测试和多通道卡尔曼融合仿真测试2个部分。
3.1 单通道卡尔曼信号滤波
水位是一个变化相对比较缓慢的物理量,而且在汽包系统中,水位控制是一个闭环系统,控制操作的目标是将汽包水位维持在一个恒定的范围内。因此,在单通道卡尔曼滤波仿真测试中,假定控制方案能够较好地跟随水位的变化,在使用卡尔曼滤波方法对单路水位信号进行滤波时的水位预测量与上一状态相同。基于此,令初始水位偏差ΔH0=0,且在20个采样周期后跃变为ΔH20=5,x(0|0)=1,P(0|0)=10,进行200次采样操作,测试结果如图4所示(图中n指采样次数)。其中,阶跃形直线为实际水位偏差,圆点为传感器检测获得水位偏差值,粗曲线为经过卡尔曼滤波得到的处理值,细曲线为经过滑动平均(二阶)滤波得到的处理值。
从图4可以看出,在汽包水位变化缓慢区域,卡尔曼滤波结果明显优于递推速度及数据处理量相近的普通二阶滑动滤波方法得到的结果。因为仿真试验中的卡尔曼滤波是基于水位变化为零的预测值实现的(并非根据控制策略分析出的水位变化预测值),在水位突变部分,卡尔曼滤波跟随速度相对较慢。这也说明了对于不可预测的被测对象突变,卡尔曼滤波跟随速度稍慢。
3.2 多通道卡尔曼数据融合
在单通道信号卡尔曼滤波的基础上,如图5所示,对3个通道水位信号进行了基于卡尔曼滤波的数据融合仿真,并同二阶滑动平均滤波综合的结果进行了比较,其中图例与图4相同。为了便于仿真,此处对3通道水位信号采用单通道卡尔曼滤波后取平均值的方法实现其数据融合。
从图5可以看出,在汽包水位变化缓慢区域,基于卡尔曼滤波的数据融合结果明显优于基于普通二阶滑动滤波综合得到的结果,数据融合得到水位信号同实际水位近乎重叠。同样的,在水位发生非预见性跳变时,基于卡尔曼滤波的数据融合结果跟随速度比二阶滑动平均综合处理稍慢。
4 结论
汽包水位调节异常分析 篇4
关键词：汽包水位 调节异常 分析
1 系统概述
某电厂机组为东方汽轮机厂生产的300MW亚临界、一次中间再热、双缸双排汽抽汽凝汽式汽轮机，配两台TGQ06/7-1型汽动给水泵和一台300TSBⅡ-JB型电动给水泵。机组正常运行时两台汽泵运行，电泵联锁投入，任一汽泵运行中跳闸，联启电泵。汽泵运行中转速调节范围3000-5300r/min，当其出口流量≤160t/h时，联开再循环阀；≥330t/h时，联关再循环阀。
采取全程给水控制方案。设计有给水电泵勺管自动回路、汽泵调速自动回路，控制采用单冲量和三冲量切换的控制方案（汽泵采用平衡方式），汽泵与电泵自调不能同时投入，两套自动切换采用手动切换。
2 问题的提出
16：11机组负荷273.7MW，主汽压力16.5Mpa，汽包水位设定值35mm，测量汽包水位135.5mm，汽包水位测量值与设定值偏差大于100mm，达到切除给水自动调节条件，1号汽动给水泵自动调节切除，2号汽动给水泵自动调节未自动切除，锅炉“给水切自动”光字牌未报警。
16：14运行人员手动切除2号汽动给水泵自动，此时1号汽动给水泵转速4320r/min，2号汽动给水泵转速4744r/min，运行人员开始手动调节1、2号汽动给水泵转速控制汽包水位，在减小1号汽动给水泵指令的过程中，16：15 1号汽动给水泵再循环门打开，此时汽包水位-44mm，并呈继续下降趋势，运行人员手动开启电泵维持汽包水位。
电泵开启后，1号汽动给水泵转速降至3983r/min后开始减小1号汽动给水泵指令，16：51 1号汽动给水泵转速出现周期振荡现象。为防止调门频繁摆动造成调门损坏，17：11运行人员手动停运1号汽动给水泵。
22：41，投入1号汽动给水泵运行，停运电动给水泵。汽包给水系统恢复正常。
3 处治情况
检修人员到场后开始检查给水自动控制系统逻辑并通过历史趋势进行分析判断：
检查1号汽动给水泵控制指令与LVDT反馈对应关系均正常，判断调门摆动的原在当时特殊的工况下控制系统参数已不适应系统的特性造成控制系统发生振荡；
检查给水自动控制系统逻辑未发现明显异常，判断2号小机未能切除自动的原因为切除自动逻辑执行顺序原因；
检查结束后联系运行人员将1号汽动给水泵重新启动，冲车，投入遥控，水位稳定时投入给水自动调节，运行正常。
4 原因分析
4.1 汽包水位上升原因分析。查历史数据，机组负荷16：09至16：10机组负荷由256MW升至271MW，B、C、D、E层给粉机转速分别由497r/min、365r/min、315r/min、285r/min升至609r/min、601r/min、501r/min、500r/min，燃料量突然大幅上升，炉膛燃烧增强，炉水内汽泡含量突然增加，造成汽包水位由57mm突升至136mm。
4.2 2号汽动给水泵自动调节未自动切除的原因分析。给水自动控制系统切手动逻辑关系正确，但执行顺序存在问题，导致2号汽动给水泵自动调节未自动切除。
经检查确认给水自动控制系统切手动逻辑关系正确后进一步展开分析，发现“汽包水位测量值与设定值偏差大于100mm”的判断条件由两处相同逻辑分别计算后分别连接至1号汽动给水泵和2号汽动给水泵手操器切除自动，两部分计算逻辑在逻辑中执行顺序不同，由于在1号汽动给水泵切除自动后，由于设定值跟踪测量值，汽包水位设定值被重新赋值为当前测量值，在一个运算周期中，当逻辑执行至2号汽动给水泵自动切除逻辑时，计算汽包水位测量值与设定值偏差时，此时设定值已被重新赋值为测量值，所以计算结果偏差为零，导致2号汽动给水泵未能切除自动。逻辑如图1、2所示。
4.3 “给水切自动”光字牌未报警原因分析。经现场对光字牌报警逻辑检查发现触发“给水切自动”光字牌点亮的条件为两台汽动给水泵均手动，由于当时只有1号汽动给水泵为手动状态，所以光字牌未能报警。
4.4 启动电动给水泵原因分析。16：111号汽动给水泵自调切除后，2号汽动给水泵依然在自调状态，2号给水泵转速随自调上升，1、2号给水泵转速偏差增大，而并联运行的水泵转速要求偏差尽可能小，才能维持运行稳定。16：14值班员将2号汽动给水泵切除自调，增加了2号汽动给水泵转速，减少了1号汽动给水泵转速，更增加了1、2号给水泵转速的偏差值， 1号汽动给水泵出口压力由18.3MPa突降至17.7MPa，造成1号汽动给水泵流量由230t/h降至48t/h，引起主给水流量由770t/h降至637t/h。
4.5 1号汽动给水泵调门摆动的原因分析。根据图1所示，当第一次增加汽动给水泵调节指令时，由于此时汽动给水泵工作在上水临界状态，汽动给水泵工作的工况比较特殊，导致控制系统原有参数不适应当前工况，调节系统产生振荡，调门出现小幅摆动，控制系统已处于失稳临界状态，运行人员继续减小1号汽动给水泵指令由38%降至13%，控制系统的调节参数已无法适应当前的工况，导致系统发生振荡，控制指令出现周期振荡，致使调门出现摆动。
5 防范措施
针对现有参数不能满足运行中特殊工况的情况，对频繁变负荷工况适应性差的情况，对给水自动调节系统的参数继续调整，并在机组停机期间对汽动给水泵相关逻辑进行完善优化，以期提高给水自动控制系统的调节品质。
确保光字牌报警逻辑功能的正确性。加强对重要及新增光字牌报警的管理。光字牌逻辑修改或增加。
对机组给水自动切除自动逻辑的执行顺序进行完善，更改后逻辑图如下图所示，并针对机组的给水自动控制系统未能正确切除自动的问题，对自动控制逻辑进行核查并整改。
6 总结
通过分析汽包水位波动大的原因，优化并完善机组汽泵调节系统和给水自动切除自动逻辑，使得机组适应对频繁变负荷工况的要求，汽包水位变得相对平稳。
参考文献：
[1]陈鸿伟，许振宇，杨博，李丰，顾舒.锅炉汽包水位影响因素分析[J].电站系统工程，2007（02）.
[2]梅洪军.给水自动调节系统[J].电站设备自动化，2006（04）.
水位信息 篇5
受人类活动的持续影响, 水文站网密度严重不足, 南阳巡测中心所辖的新野、方城、社旗、镇平、卧龙和宛城区目前设置在200~3000km2以内有防洪任务的16条中小河流上的5条河流上设有5处水文站, 控制率仅25%, 中小河流水文站网密度严重不足, 存在大量水文信息监测空白区。中小河流的水文资料系列代表性逐渐降低, 难以满足无资料地区水资源开发利用的需要。中小河流水文监测系统建设, 有利于改善水文站网不足, 减轻测验人员的劳动强度的目的, 提高中小河流地区洪水预测预报自动化水平, 提高人民群众应对洪水灾害的能力, 减少人员伤亡具有重要意义。同时为区域水资源的管理提供准确可靠的技术依据, 进一步满足水资源管理的工作要求, 在河南省中小河流水文监测系统建设中水文自动测报系统及防汛指挥系统水情分中心的建设为重点, 水位传感和数据远程传输是必不可少的环节, 在水雨情数据采集系统和水文测验设施的改进当中, 大量使用水位传感器, 目前建有观测井的水文站水位观测仪器多使用浮子式水位计。以往建设的水文自动测报系统中水文站水位自计井建设费用较大, 需定期维护, 定期校定, 不适合中小河流山洪预警, YLN-S智能型气泡式水位计通过空气作为气源, 自动活塞气泵, 供气量大, 不易堵塞, 安装方便, 稳定性好, 精度高, 兼容性高, 多种通讯接口, 无须建测井。无需干燥剂和笨重气瓶, 适合本次建设要求。
2 设备的特点、用途及使用范围简介
YLN-S智能型气泡式水位测试计, 主机采用最先进触摸屏控制、参数设置和数据修正的高性价比、高可靠性的高智能化水位传感器产品, 其主要部件从国外进口, 利用高精度的Honeywell压力传感器为主要感测元件, 适用于水位数据的采集与传输。并能实现现场参数修正和设置、通讯选择等特点。该水位计无需建设水位井, 安装方便, 广泛适用于各种地形及气候条件下作为水位传感器使用。
2.1 产品特点
(1) 集成化设计; (2) 较高的精度与可靠性, 全量程误差小于0.1%, 无漂移; (3) 全温度补偿, 抗干扰设计; (4) 零点和满量程自由设置; (5) RS232/RS485/SDI-12通讯自行选择; (6) 最优化的触摸屏控制和参数设置, 使仪表使用更为方便; (7) 定时测量, 测量和采集时间可自由设定; (8) 主机参数自由设定, 并带上位机界面软件; (9) 信息存储量大, 可存储812800条数据信息; (10) 带有超量程报警功能和断电信息存储功能;
2.2 用途及使用范围
YLN-S智能型气泡式水位测试仪广泛用于水文站水位观测点不便建井或建井费用昂贵的地区, 以及中小河流小型水库站。它具有安装、维护方便, 操作、组网灵活, 运行稳定、可靠, 精度高等特点, 广泛用于遥测系统中的水位监测, 并可同上位机直接通讯, 尤其是无井水位测量中最理想的水位监测仪器。
3 设备主要技术指标
供电电源电压DC11.4~12.6V
应用量程范围0~100M可选。
分辨率0.001m。
准确度全量程±0.02%、±0.03%
工作环境温度和湿度-2 0℃~+65℃95%RH。
内存16M, 刷新次数大于10万次 (可扩充)
采集间隔3~60分钟自由设置;静态工作电流小于30m A;平均工作电流小于50m A;应用模式静水位或动态水位;通讯方式RS232或RS485或SDI-12;报警设置全量程内可设定;信息存储时间按812800条数据量自动刷新;气管长度小于100 M (特殊情况可达200M) ;外型尺寸245×190×85 MM重量3.5公斤
4 设备工作原理
YLN-S智能型气泡式水位测试仪是使用常态空气, 并经过空气过滤器过滤, 经气泵、单向阀、气室后分两路分别传向压力传感器和固定水下的测量气管中, 基于在一个密封的气体容器内, 各点压强相等, 如果气水分界处正好在管口, 而气体又不流动, 或基本不流动 (只冒气泡) , 那么水下通气管口处的气压和该点的静水压相等, 又与通气管内的气压相等时, 压力传感器上就可直接感应到出水下通气口的静水压值, 用此压力值减去大气压力值, 即可得到水位高度的净压值, 从而测得出变化的水位值。
5 技术优势
(1) 仪器具有触摸屏中文界面, 一切操作均可在触摸屏上进行便捷式操作。
(2) 可选测量范围为0-80米量程, 进口活塞式自动打气泵, 免去了用氮气钢瓶供气或须定时更换干燥剂, 避免了日常的频繁维护量。
(3) 该仪器能测量不同被测介质, 并根据不同被测介质密度自由进行参数设置, 保证了测量的准确性。
(4) 配备有RS232、RS485、SDI-1 2 等通信协议和4-20m A输出, 可与任何指挥中心平台进行联网通信功能。
(5) 并带上位机软件方便计算机进行参数设置和数据修正。
(6) 采用长期免维护的先进离子空气净化器, 无需象其它品牌产品那样频繁更换干燥过滤器, 否则延误更换就会造成仪器损坏。
(7) 可与多种数据采集器进行组网通信功能。
(8) 仪器内置强大容量存储卡, 可存储数万条测量数据, 相当于每5分钟测量一次, 存储时间长达近八年之久。
结语
YLN-S智能型气泡式水位计避免了建立自记井的高额费用, 可靠性好, 精度高, 安装、使用、维护方便, 可联接各种遥测设备, 适用于中小河流水位站的建设使用。
摘要：介绍了一种有别于传统气泡式水位计的YLN-S智能型气泡水位计的工作原理、设备的特点、用途及使用范围、主要技术指标、设备工作原理及技术优势。该水位计无需建设水位自计井, 安装方便, 适用于各种地形及气候条件下作为水位传感器使用。
关键词：水位计,智能型,气泡水位计
参考文献
[1]王吉星.防汛指挥系统遥测站双通信信道的选用[J].河海大学常州分校学报, 2005 (010.
水位换算数学模型研究 篇6
水下地形测绘作为测绘科学技术的重要组成部分是海道测量、河流、湖泊测量的主要内容[1]。在水下地形图的测绘中, 水下地形点的高程等于水位减去水深, 由于水位是动态变化的, 所以计算每个测点的高程应该用测量该点水深时的水位。但是, 在实际作业中, 在测点上测量水深的时刻一般不会恰恰等于测量该点水位的时刻, 水位换算即是将某点测量的工作水位换算成所需要的同时水位。因此, 水位换算是水域测量中经常进行的一项工作[2]。
1 数学模型
如图1所示, HA、HB和HM分别为某一日期于上游水位站A, 下游水位站B和中间任一水位点M测得的工作水位, HA’、HB’和HM’分别为另一日期上游水位站A, 下游水位站B和中间水位点M的同时水位[3]。
1.1 各点之间的落差之差与各点之间的工作水位差成正比
如图2所示, A点的落差ΔHA=HA-HA', B点的落差ΔHB=HB-HB', M点的落差ΔHM=HM-HM', 过A1点做辅助线A1B', 使A1B'∥AB, 过A1点做辅助线A1B″, 使A1B″∥A2B2, 则由相似三角形对应边成比例原理可推导出即
在式 (1) 中可求算出ΔHM, 则M点的同时水位等于M点的工作水位减去落差, 即HM2=HM1-ΔHM[4]。
1.2 各点之间的工作水位差与各点之间的同时水位差成正比
如图3所示, 过A1点做辅助线A1B', 使A1B'∥AB, 过A2点做辅助线A2B″, 使A2B″∥AB, 则由相似三角形对应边成比例原理可推导出即
在式 (2) 中, 由上下游的工作水位和同时水位, 以及M点的工作水位, 即可求算出M点的同时水位。
1.3 各点之间的工作水差与各点之间的距离成正比
如图4所示, L1和L2分别为上下游水位站距M点的距离, 过A2点做辅助线A2B″, 使A2B″∥AB,
则由相似三角形对应边成比例原理可推导出即
2 案例求证
某河道的河道测量中的某一水位点M在2010年6月29日8时30分的工作水位HM=48.121 m, 要求换算到2010年6月10日12时的同时水位。经查询该水位点M的上游水位站清水河在2010年6月10日12时的水位为48.938m, 清水河水位站在2010年6月29日8时30分的水位为49.232 m。该水位点M的下游水位站红水河在2010年6月10日12时的水位为46.681 m, 红水河水位站在2010年6月29日8时30分的水位为47.043 m[5]。
由式 (1) 得:
由式 (2) 得:
由式 (3) 得:
从地形图上获取L1=4.06 km, L2=3.94 km。
3 结语
水位计算是水域测量中经常用到的一个问题, 不同的数学模型解算的思路不同, 其计算的工作量也有很大差异。本文建立的数学模型1和数学模型2是比较高效的模型, 并且还容易实现计算机的程序化[6]。
摘要：水位换算是水域测量中经常进行的一项工作, 本文通过严密的数学推导, 建立了各点之间的落差之差与各点之间的落差成正比、各点之间的工作水位差与各点之间的同时水位差成正比、各点之间的工作水差与各点之间的距离成正比的数学模型, 并通过实际案例, 分析了这些数学模型的特点和优劣。
关键词：水下测量,落差,工作水位,同时水位
参考文献
[1]刘树东, 田俊峰.水下地形测量技术发展述评[J].水运工程, 2008, (1) :23～27.
[2]周庆冲.西江河道测量若干技术问题的研用[J].海洋测绘, 2008, 28 (5) :53～55.
[3]霍瑞敬, 孙芳等.黄河下游河道观测[M].郑州:黄河水利出版社.2009:47.
[4]李青岳, 陈永奇.工程测量学[M].北京:测绘出版社, 1998:81～82.
[5]周建郑.工程测量学[M].郑州:黄河水利出版社, 2006:85.
锅炉汽包水位控制浅析 篇7
1 系统设计背景
我们通常认为锅炉是一个比较复杂的控制系统。因为在对锅炉进行控制中, 待控因素较多, 同时还存在很多扰动因素。
2 系统的动态特性
2.1 给水流量扰动下的动态特性
2.2 水蒸汽流量扰动下的动态特性
3 系统控制方案设计
3.1 给水流量控制回路参数整定
3.2 水位控制回路参数整定
参考文献
[1]陈学俊, 陈听宽.锅炉原理[M].北京:机械工业出版社, 199121-44.
水塔水位控制器 篇8
根据设计要求, 电路由降压整流电路、555触发电路 (NE555) 、继电器控制电路等组成。其中降压整流电路为整个控制电路提供直流电压, 触发电路NE555根据其触发特性对水塔水位进行控制。
2.1.1 控制电路
由NE555, 继电器构成主要控制电路。NE555为8脚时基集成电路, 各脚主要功能:
1地GND%2触发%3输出%4复位%5控制电压%6门限 (阈值) 7放电%8电源电压Vcc
2.2.2继电器
继电器是一种线圈的小电流控制触电的大电流的装置。
2.3 保护电路选用
该部分电路选用热继电器, 接触器。
2.3.1 热继电器
热继电器是由流入热元件的电流产生热量, 使有不同膨胀系数的双金属片发生形变, 当形变达到一定距离时, 就推动连杆动作, 使控制电路断开, 从而使接触器失电, 主电路断开, 实现电路的过载保护。
2.3.2 交流接触器
当接触器电磁线圈不通电时, 弹簧的反作用力和衔铁芯的自重使主触点保持断开位置。当电磁线圈通过控制回路接通控制电压 (一般为额定电压) 时, 电磁力克服弹簧的反作用力将衔铁吸向静铁心, 带动主触点闭合, 接通电路, 辅助接点随之动作。
3.1 设计原理图
说明:D1-D6:IN4002%R1-R3:470Ω%U1:1000u F%U2:0.01u F%RW1-RW3:100KΩJ是热继电器%J1是JRX-13F-1小功率小型继电器
3.2 工作原理
3.2.1 电源部分
电源电路为水位控制器电路的基础部分。接通电源后, 经变压整流, 在负载R上得到直流电压V。
3.2.2 控制部分
控制电路为水塔水位控制器电路的主体部分, 降压整流电路为此部分电路提供稳定直流电压后, NE555开始工作。当水塔内的水位探极A、B、C低于水位线时, 为高电位。调节RW1-RW3, 使A点和B点的电位最大接近于2/3Vcc与1/3Vcc。当B、C高于塔内的水位线时, 即已低于反向阈值电压V-, NE555 (2) 脚为“地”电位, 使NE555发生置位, (3) 脚输出的高电平使发光二极管工作并且使继电器J1吸合, 触点J1闭合, 接触器C吸合, 触点C1闭合, 抽水电机从而因得电而运转, 进行抽水;当水位上升至探极B点, 而又未到A点时, 它们的分压值在1/3Vcc与2/3Vcc之间, 状态不变。当水位继续上升至A点时, A点电位接近电源电压Vcc, 超过了正向阈值电压V+, 相应NE555复位, 输出的低电平使J1释放, 触点J1断开, 接触器C释放, 触点C1断开, 抽水机断电停转, 从而对水位实现自动控制。
3.2.3 保护部分
保护电路为水塔水位控制器电路不可缺少的一部分, 当继电器J1吸合后, 热继电器J通电, 电流使线圈发热, 金属片发生形变吸合。交流接触器亦随之通电, 产生电磁力, 电磁力克服弹簧的反作用力将衔铁吸向静铁心, 带动主触点闭合, 此时电路接通, 驱动抽水机转动, 一旦功率大于额定功率, 继电器J线圈发热, 使金属片形变到一定的程度时, 金属片自动弹开, 电路断开。随之接触器C电磁力消失, 触电断开。起保护抽水机作用。
3.3 电路特点
本电路是采用NE555时基集成电路制作的简易水位自动控制器, 其特点是电路简洁, 工作可靠, 能够基本实现设计要求, 水位低则加水, 水位高则自动停止。电路安全系数较高, 虽实用性欠佳, 没有严格考虑制作成本, 但中职学生易读懂电路的原理, 动手操作易掌握, 成品还可直接用于安装在家庭、工厂、学校等水塔水位的自动上水和关断。
摘要：本实验的水塔水位控制器是由整流电路、555触发电路 (NE555) 、继电器控制电路等组成。中职学生易读懂电路的原理, 动手操作性强, 成品可用于安装在家庭、学校等水塔水位的自动上水和关断。
城市涵洞水位检测警示仪设计 篇9
关键词：产品设计 水位检测 城市涵洞 界面设计
中国分类号：TG802
文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2015）03-0028-02
城市涵洞水位检测警示仪是一款用来检测涵洞积水情况后作出有效信息提示，及时告知驶入涵洞的驾驶者的产品。通过网络资料检索，水位检测技术主要应用在江河湖泊、水井、水塔及蓄水池等地方。其中，李志刚提出了—种面向城市涵洞水位检测系统，对涵洞水位信息进行采集、传输报警等处理，实现水位监测的实时性和自动化。刘文亮提出了针对城市排水系统问题，利用无线传感网络和超声水位传感器的技术提出了系统的解决方案。传统的水位尺仅仅通过阿拉伯数字显示水位信息，有的甚至在涵洞墙上直接标写水位数字，存在许多问题。而针对现有的城市涵洞积水问题，还没有—款可以陕速检测水位、集声音、灯光和图像的直观而有效的水位检测警示产品。
文中通过分析城市涵洞现状、汽车底盘数据信息、现有产品和驾驶者心理等问题，提出产品的设计要求，应用关键技术，并从产品的功能、结构、外观、界面设计制作样机与实验测试等方面进行详细叙述。为城市涵洞积水问题提出—种有效的解决方案，避免驾驶者的经济损失和人员伤亡。
1 问题分析
1.1 城市涵洞现状
涵洞是指在公路工程建设中，为了使公路顺利通过水渠不妨碍交通，修筑于路面以下的排水孔道。文中论述的涵洞是指位于城市桥梁、道路下方，采用钢筋混凝土材料经浇筑或砌筑而成的构筑物，用于人、车通行的通道。城市涵洞一般具有以下几个问题：（1）照明条件差：由于处在桥梁和道路下方，自然光难以进入，甚至有人工照明也难以查明道路情况，需要借助机动车灯光照明；（2）排水系统差：涵洞地势相对较低，下水道排水量设计小等原因，往往在台风、强降雨等突发性极端天气时造成涵洞排水系统瘫痪，导致涵洞被水淹没；（3）通过性较差：由于涵洞宽度相对有限，导致行驶受限，雨天行驶比普通道路更容易堵车形成排长龙现象，甚至发生车辆故障或事故；因此，雨天地势较低的城市涵洞往往水中含有大量砂石和垃圾，极易导致下水道堵塞，形成涵洞积水，驾驶者难以识别浑浊积水的道路情况而导致车辆故障或熄火。
1.2 现有产品分析
目前的水位检测技术主要有浮子式水位检测技术、电容式水位检测技术、压力式水位检测技术、超声波式水位检测技术和气泡式水位检测技术等。这些水位检测技术主要应用在排水、水文采集、灌溉、河道、太阳能热水器等方面，而针对城市涵洞积水开发的相关产品还尚未出现，传统的水位尺因显示方式单一，安装位置不佳等，存在许多问题：
（1）提示方式单一：通过数字标示水位，往往无法正确有效地传达给驾驶者，需要从灯光、声音、图像等进行综合提示，才能发挥最大的警示效果；
（2）安装位置不佳：水位尺一般位于涵洞入口侧面墙上，驾驶者因观察角度不佳和位置太远无法识别水位尺上的信息情况，驾驶者容易盲目行驶造成危险；
因此，应用合适的水位检测技术，并结合城市涵洞的特点，设计一种有效的水位提示产品非常必要。
1.3 驾驶者心理分析
在驾驶过程中，当人、车、路三个因素失去平衡或存在不安全因素时，就可能发生交通事故，而三个因素中最不稳定的因素是人。安全驾驶往往与人的心理状态相关。主要影响安全驾驶的心理有：
（1）麻痹心理：由于驾驶员具有一定的驾驶经验和技能后，往往容易产生麻痹心理，对城市积水涵洞的安全隐患存在侥幸心理，容易忽视细节而盲目行驶。
（2）紧张心理：当驾驶员进入城市积水的涵洞，遇到熄火等突发情况时，往往容易产生紧张情绪，紧张心理易造成操作不当，从而影响安全行车。
（3）刺激心理：在平时生活、工作中受到伤害、损失、刺激或发生矛盾时，心理会产生焦虑、郁闷甚至赌气和报复心态，从而危险驾驶引发事故。
1.4 汽车底盘信息
通过网络和实地调查，搜集了大量机动车地盘高度信息。一般汽车底盘离地间隙数据：轿车一般在112～200mm，城市suv一般在180～220mm，客车一般在180～290mm，货车一般在180～300mm，矿用自卸汽车一般大于320mm，越野汽车一般在260～370mm，经过数据分析归类，归纳以下三类主要车辆的数据作为设计参考。具体见下表1。
2 设计实例
2.1 设计要求
城市涵洞常处于交通要道，交通流量大，环境情况复杂，在这种特殊环境中的产品需要具备防水、防尘、结构牢固、性能稳定、易维修安装等特点。具体有以下要求：
（1）防水防尘要求：城市涵洞往往处在地势较低位置，大雨天气雨水容易倒灌形成积水，因此产品设计要有较高的密封性；同时涵洞处交通流量非常大，尘土和垃圾多极易堆积，对产品的防水防尘要求比较高。
（2）性能稳定要求：选用适合涵洞水质条件下的检测技术，采用稳定的电源供电，保证产品能长期稳定地工作。
（3）安装与维护要求：由于处在交通复杂路段，产品设计时需要考虑产品的安装和维护，尽量简化结构，采用可多次拆卸固定方式。
（4）材料工艺要求：采用易成型、强度高、不易生锈的金属材料，使产品具有一定强度而不易损坏。
2.2 关键技术分析
（1）水位检测技术
水位检测技术采用水压力传感器，工作原理是被测水压的压力直接作用于传感器的膜片上，使膜片产生与水压成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，用电子线路检测这一变化，并转换输出一个相对应压力的标准测量信号。水位测量可以通过一个直观的计算公式表达，将实际水位值直接计算得出：
nlc202309051744
H=ADC_res/3L+G
式中：ADC_res-水位测量后转换的信号值
H——测量的水位值，mm；
3L——3倍的涵洞实际水位值，mm；
G——压力传感器的高度值，mm；为了消除传感器高度带来的误差，这个数值可以根据安装条件的不同做相应的调试。
（2）信息处理技术
信息处理技术主要由单片机STC12C5A6052-351-LQFP48G完成，单片机由运算器、控制器、存储器和输入输出设备构成。通过设定水位检测的对应程序，单片机对程序进行读取、运算，将结果通过无线模块发送出去。
（3）无线传输技术
无线传输技术采用2.4G无线模块，它的距离可以稳定传输十几米，在检测模块和显示模块内分别置入2.4G无线模块，检测模块内的水位处理信息经过单片机处理后，通过2.4G无线发射模块传送至一定距离内的显示模块中的2.4G无线接受模块，完成水位信息的发射和传送功能。
（4）显示技术
显示技术采用LED显示屏，由一个个小的LED模块面板组成。通过显示模块内的单片机STC12C5A6052-351-LQFP48G，将接收到的水位信息按照程序的设定，将图标和数值显示在LED显示屏上，完成信息的显示。各种技术的电子元器件见图1。
2.3 产品工作原理
城市涵洞水位检测仪包括检测模块和显示模块两个部分。检测模块位于涵洞侧边最低处，当涵洞开始形成积水时，通过水位传感器感知水位上涨信息，同时处理器开始将水位信息通过无线发射模块发送至显示模块内的无线接受模块，经过处理器将水位信息显示在LED显示屏上，显示时根据水位高度的变化进行图形、色彩和报警声的综合提示，为涵洞过往的车辆提供参考。工作原理如图2。
2.4 产品造型设计
根据前期的问题分析、设计要求及工作原理，通过RHINO软件为平台，对城市涵洞水位检测仪进行三维造型设计，在设计过程中综合考虑形态、结构、工艺、人机界面、灯光信息等条件，进行整体形态的模型创建，后续通过Keyshot软件模拟金属喷漆效果材质进行渲染，采用深灰和浅白两种中性色彩，模拟仿真的视觉效果，为后续样机制作提供参考。
具体从功能、结构、造型、色彩等方面进行具体的产品设计；（1）功能上：产品分两大模块：检测模块位于涵洞内地势较低处用于检测水位信息，并作为信息发送端。内置水压传感器、处理器、无线发射模块、电池模块等部件；显示模块位于涵洞入口处用于接收和显示水位信息，提示车辆进入涵洞前了解涵洞内的积水情况。包括LED显示屏、处理器、无线接收模块、电源模块等；（2）结构上：产品各零件结合处采用卡槽设计用螺钉固定，方便安装和平时的维护，内部电子元器件部分进行统一壳体密封设计；（3）造型上：采用包裹形式设计整体造型简洁大气，细节圆角设计降低产品生硬感觉；（4）色彩上：采用中性深灰和浅白色搭配设计进而凸显信息重要性；整体效果如图3。
2.5 显示设计
检测模块在获取水位信息后传送至涵洞入口处显示模块的LED显示屏上，不同的水位信息通过灯光颜色和图形来区分。（1）水位未到达150mm时，灯光为绿色，提示安全行驶；（2）水位到达150mm时，灯光为橙色，数字图标交替显示禁止轿车通行；（3）水位到达200mm时，灯光为红色，数字图标交替显示禁止城市suv通行；（4）水位到达320mm时，灯光为深红色，数字图标交替显示禁止大型货车通行，并启动报警声；通过以上四种警示模式，有效提醒驾驶者雨后驶入涵洞安全驾驶。四种警示模式如图4。
2.6 样机制作与测试
制作产品样机是为了有效检验产品外观和结构装配的合理性，在完成数字模型创建后，将数据发送至手板厂进行手板制作，并同时展开电子电路的编程设计与制作。后期将内部元器件装配至手板模型中进行功能测试。将检测模块置于透明水箱中，并持续往水箱内灌水，根据设定的不同水位值检查显示模块是否显示出三种不同颜色灯光的图形警示信息，测试结果达到预期效果。测试实验如图5。
3 结论
通过分析现有城市涵洞、传统水位尺和驾驶者的心理，提出了各自存在的问题。在此基础上提出了产品设计的具体要求，并分析了产品涉及的关键技术和工作原理。从产品的功能、造型、结构、色彩、信息显示和样机制作与测试实验等方面展开详细叙述。为雨后城市涵洞积水问题的有效解决，提供了一种有益参考。
刍议锅炉汽包水位控制技术 篇10
1 锅炉汽包水位的变化分析
锅炉运行中, 汽包水位是经常变化的。引起水位变化的原因, 一个是锅炉外部发生扰动;另一个是锅炉内部发生扰动。当出现外扰和内扰时, 将使蒸发设备的物质平衡关系发生破坏, 或者工质状态发生变化, 造成汽包水位变化。汽包水位变化的剧烈程度, 不仅与扰动量的大小有关, 而且还与扰动速度的大小有关。影响水位变化的主要因素有锅炉负荷, 燃烧工况和给水压力等。
(1) 给水压力。
给水系统运行不正常, 造出给水压力变化, 这样送入锅炉的给水量变化, 从而造成给水量与蒸发量不平衡, 这样汽包水位发生变动。所以说, 汽包水位与给水压力有关。只要能保证锅炉汽包正常上水就行, 兼顾减温水能满足要求;给水泵电机改变频调速后确实节省厂用电, 风机改变频调节也一样。
(2) 锅炉负荷。
汽包水位的稳定与锅炉负荷的变化有密切的关系。在运行中, 应根据外界负荷的需要与邻炉合理分配负荷, 调整锅炉的蒸发量。为确保锅炉燃烧稳定及水循环正常, 锅炉的蒸发量不应长期小于额定负荷的50%。负荷改变, 影响到蒸发设备中水的消耗量, 还影响到压力变化, 造成炉水状态变化, 体积也相应发生变化。负荷突然增加时, 如果给水量和燃烧没有相应调节, 此时, 汽包水位先迅速升高再逐渐降低。
(3) 燃烧工况。
燃烧工况变动通常是燃烧不良、给煤量不稳定等造成, 一般可分两种状况。其一, 炉内燃烧加强, 水位暂时升高, 产生更多的蒸汽量使气压上升, 饱和温度随之上升, 蒸汽泡数量再次减少, 水位会下降, 气轮机调节机构将调速汽门关小, 减少进汽量, 锅炉蒸汽流量下降。但给水流量没有变, 使得水位又升高。其二, 炉内燃烧减弱此时的情况恰好与上述相反。
2 锅炉汽包水位的常规调节
投入、切除低压旁路, 对汽包水位影响较小, 但操作时汽包水位有一定影响。当投入高压旁路时, 尽量控制汽包水位低于-50mm, 缓慢开启高压旁路, 在切除高压旁路操作时要相反, 操作时也应该缓慢。在操作给水旁路至主路切换时, 应首先控制给水泵出口压力, 调节水泵出口压力大于省煤器入口压力2MPa, 接着, 开启给水主电动门, 并及时调节给水泵的转速, 控制给水流量和省煤器入口压力稳定, 防止水位扰动, 水位调节稳定后, 关闭给水旁路门。
汽包水位三冲量给水调节, 调节器接受汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号。其中, 汽包水位是主信号, 任何扰动引起的水位变化, 都会使调节器输信号发生变化, 改变给水流量, 使水位恢复到给定值;蒸汽流量信号是前馈信号, 其作用是防止由于“虚假水位”而使调节器产生错误的动作, 改善蒸汽流量扰动时的调节质量;蒸汽流量和给水流量两个信号配合, 可消除系统的静态偏差。当给水流量变化时, 测量孔板前后的差压变化很快并及时反应给水流量的变化, 所以给水流量信号作为介质反馈信号, 使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰, 使调节过程稳定, 起到稳定给水流量的作用。
3 异常工况汽包水位的调整
单台给水泵跳闸。马上检查电动给水泵是否联启, 要没有就改为手启, 增加电动给水泵和运行泵的出力。如机组负荷较大, 应使一台制粉系统马上停止运行, 减负荷, 但在汽压开始上升时, 注意速度要慢, 否则, 可能造成虚假低水位进而扩大事故。
汽轮机冲转前关闭高压旁路。汽包水位长期处在80mm～100mm, 用点动的方式关闭高压旁路。下降较快时, 马上停止操作, 直至高压旁路都关闭。汽轮机升速过临界转速时, 产生虚假高水位后, 迅速降低给水流量。当汽包水位十分位数字开始下降时, 马上加大给水流量;当再一次上升时, 马上降至平衡值, 稳定汽包水位。
15%给水旁路切换。进行给水旁路至主路切换过程中, 应首先适当降低给水泵出口压力, 使其超过省煤器入口压力2MPa, 再开启给水主电动门, 并及时调节给水泵转速, 稳定给水流量和省煤器入口压力恒定, 防止水位扰动。水位调节稳定后, 再关闭给水旁路门, 避免主给水电动门开关中挠动太大和主给水电动门磨损。
尽早启动1台汽泵。机组负荷达120MW时停止升负荷, 否则将引起缺水停机事故。其它各负荷阶段, 调节汽水平衡即可。停炉后要采用低过壁温监视。启动前炉底加热投入后, 事故放水要打至远控, 控制水位在-100mm～0mm, 防止锅炉满水。若启动前过热器进水, 必须立即疏水。点火初期需控制燃料量最小, 待各部管壁温度正常吼, 再升温升压速度。
总之, 在日常操作中需加强锅炉运行管理, 提高操作水平, 确保运行情况安全, 不再发生爆管事故。
参考文献
[1]张子慧.热工测量与自动控制[M].西北工业大学出版社.
[2]王森.仪表常用数据手册 (第1版) [M].北京:化学工业出版社, 1998, 9.
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