本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的裝置和方法，更具體地，涉及一種使用超聲波檢查和多通道以非破壞性的方式監(jiān)測管道內(nèi)的水位的裝置和方法。

背景技術(shù)：

在發(fā)電廠的情況下，安全相關(guān)系統(tǒng)的管道內(nèi)的氣體積聚現(xiàn)象成為國內(nèi)或國外發(fā)電廠的安全問題。已知這樣的安全問題使得難以在發(fā)電廠中執(zhí)行安全相關(guān)系統(tǒng)的安全功能，并且可能導(dǎo)致嚴(yán)重的事故。為了解決發(fā)電廠的安全相關(guān)系統(tǒng)的安全問題，并提高發(fā)電廠的安全性，必然需要一種監(jiān)測管道內(nèi)的水位的方法，其能夠監(jiān)測管道內(nèi)的水位或氣體積聚趨勢。

在傳統(tǒng)的機(jī)器和系統(tǒng)中，用于測量管道內(nèi)的水位的方法包括使用差壓測量水位或通過對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行直接修改或改進(jìn)(例如在管道內(nèi)安裝水位計(jì))來測量水位的方法。例如，現(xiàn)有技術(shù)包括實(shí)用新型第200181636號(hào)(用于檢測水密封閥的水位的裝置)。然而，這種方法不可避免地伴隨著拆卸系統(tǒng)或新建系統(tǒng)以便測量管道內(nèi)的水位的過程。也就是說，用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的大多數(shù)現(xiàn)有方法具有負(fù)擔(dān)，因?yàn)樗鼈兺ㄟ^管道的直接拆卸或管道的改進(jìn)設(shè)計(jì)來執(zhí)行，并且它們需要會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間的過程驗(yàn)證管道的完整性。其相應(yīng)的許可程序也不簡單。

從發(fā)電廠的安全性的角度來看，與安全相關(guān)系統(tǒng)的管道內(nèi)的氣體積聚有關(guān)的現(xiàn)象是重要的部分。因此，需要一種用于監(jiān)測管道內(nèi)水位的非破壞性且優(yōu)異的方法，其不會(huì)直接改變系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供使用超聲波檢查和多通道以非破壞性方式監(jiān)測管道內(nèi)的水位的裝置和方法。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供能夠在不直接改變核電廠的安全相關(guān)系統(tǒng)的情況下監(jiān)測管道內(nèi)的氣體積聚現(xiàn)象和水位的裝置和方法。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供通過在不改變管道的情況下監(jiān)測管道內(nèi)的水位以預(yù)防安全相關(guān)系統(tǒng)的管道內(nèi)的空氣過度積聚，增強(qiáng)發(fā)電廠的安全性，且構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫的裝置和方法。

技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括：超聲波發(fā)生單元，其包括至少一個(gè)超聲波換能器、固體接觸介質(zhì)以及支撐單元，所述至少一個(gè)超聲波換能器設(shè)置在所述管道的外側(cè)上的彼此間隔的位置處并產(chǎn)生超聲波，所述固體接觸介質(zhì)設(shè)置在所述至少一個(gè)超聲波換能器的一側(cè)，并使所述至少一個(gè)超聲波換能器與所述管道的外側(cè)接觸，所述支撐單元支撐所述至少一個(gè)超聲波換能器，使得所述至少一個(gè)換能器固定地與所述管道的外側(cè)接觸；超聲波檢查單元，其通過驅(qū)動(dòng)所述至少一個(gè)超聲波換能器來控制所述超聲波的產(chǎn)生，檢測所述超聲波的反射波，收集關(guān)于所述反射波的信息，并輸入/輸出所述信息；以及數(shù)據(jù)處理單元，其基于關(guān)于所述反射波的所述信息來確定所述水位，并處理或存儲(chǔ)關(guān)于所述水位的信息。

在一個(gè)實(shí)施方式中，基于在所述管道的外側(cè)上沿豎直方向布置所述至少一個(gè)超聲波換能器的狀態(tài)，沿所述管道的橫截面形成多個(gè)范圍，并且所述數(shù)據(jù)處理單元可以確定所述多個(gè)范圍中所述水位所屬的范圍。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)超聲波換能器的數(shù)量是3個(gè)，沿所述管道的外側(cè)從最高層面向下依次設(shè)置第一超聲波換能器至第三超聲波換能器，并且所述多個(gè)范圍可以包括正常范圍、警告范圍和危險(xiǎn)范圍。

在又另一個(gè)實(shí)施方式中，在所述超聲波檢查單元檢測到所述第一超聲波換能器至第三超聲波換能器的超聲波的所有反射波時(shí)，或在僅檢測到第二超聲波換能器和第三超聲波換能器的超聲波的反射波時(shí)，所述數(shù)據(jù)處理單元可以確定所述水位屬于所述正常范圍。

在又另一個(gè)實(shí)施方式中，在所述超聲波檢查單元僅檢測到所述第三超聲波換能器的超聲波的反射波時(shí)，所述數(shù)據(jù)處理單元可以確定所述水位屬于所述警告范圍。

在又另一個(gè)實(shí)施方式中，在所述超聲波檢查單元沒有檢測到所述第一超聲波換能器至第三超聲波換能器的超聲波的反射波中的任一者時(shí)，所述數(shù)據(jù)處理單元可以確定所述水位屬于所述危險(xiǎn)范圍。

在又另一個(gè)實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)超聲波換能器可以在所述管道的外側(cè)上沿水平方向間隔開。

在又另一個(gè)實(shí)施方式中，所述支撐單元可以為環(huán)狀或環(huán)形保持器，并且圍繞所述管道的全部或一部分。

在又另一個(gè)實(shí)施方式中，所述固體接觸介質(zhì)可以是包括聚乙烯系材料、具有聚合物特性的材料、具有柔性的金屬性材料或金屬材料、或親水性高分子化合物的超聲波透射性固體材料，并且可以涂覆或附著在所述管道的表面上。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：超聲波發(fā)生單元，所述超聲波發(fā)生單元通過彼此間隔開的多個(gè)通道將超聲波傳輸?shù)剿龉艿纼?nèi)，其中，每個(gè)所述通道包括產(chǎn)生超聲波的超聲波換能器、設(shè)置在所述超聲波換能器的一側(cè)上的固體接觸介質(zhì)、以及圍繞所述管道的外側(cè)并固定地支撐所述超聲波換能器的環(huán)形的支撐單元；超聲波檢查單元，所述超聲波檢查單元對(duì)通過所述多個(gè)通道傳輸所述超聲波進(jìn)行控制，檢測所述超聲波的反射波，收集關(guān)于所述反射波的信息，并輸入/輸出所述信息；以及數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元基于關(guān)于所述反射波的所述信息來確定所述水位，并且處理或存儲(chǔ)關(guān)于所述水位的信息。

在一個(gè)實(shí)施方式中，基于在所述管道的外側(cè)上沿豎直方向布置所述至少一個(gè)超聲波換能器的狀態(tài)，沿所述管道的橫截面形成多個(gè)范圍，并且所述數(shù)據(jù)處理單元可以確定所述多個(gè)范圍中所述水位所屬的范圍。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，構(gòu)成所述多個(gè)通道的超聲波換能器的數(shù)量是3個(gè)，沿所述管道的外側(cè)從最高層面向下依次設(shè)置第一超聲波換能器至第三超聲波換能器，并且所述多個(gè)范圍可以包括正常范圍、警告范圍和危險(xiǎn)范圍。

在又另一個(gè)實(shí)施方式中，在所述超聲波檢查單元檢測到所述第一超聲波換能器至第三超聲波換能器的超聲波的所有反射波時(shí)，或在僅檢測到第二超聲波換能器和第三超聲波換能器的超聲波的反射波時(shí)，所述數(shù)據(jù)處理單元可以確定所述水位屬于所述正常范圍。

在又另一個(gè)實(shí)施方式中，在所述超聲波檢查單元僅檢測到所述第三超聲波換能器的超聲波的反射波時(shí)，所述數(shù)據(jù)處理單元可以確定所述水位屬于所述警告范圍。

在又另一個(gè)實(shí)施方式中，在所述超聲波檢查單元沒有檢測到所述第一超聲波換能器至第三超聲波換能器的超聲波的反射波中的任一者時(shí)，所述數(shù)據(jù)處理單元可以確定所述水位屬于所述危險(xiǎn)范圍。

在又另一個(gè)實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)超聲波換能器可以在所述管道的外側(cè)上沿水平方向間隔開。

在又另一個(gè)實(shí)施方式中，所述固體接觸介質(zhì)是聚乙烯系列的超聲波透射性固體材料，并且涂覆在所述管道的表面上。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的方法。該方法包括以下步驟：通過固體接觸介質(zhì)將由多個(gè)超聲波換能器產(chǎn)生的超聲波傳輸?shù)剿龉艿纼?nèi)，所述多個(gè)超聲波換能器間隔開設(shè)置在所述管道的外側(cè)；檢查每個(gè)所述超聲波的反射波是否存在；以及基于每個(gè)所述超聲波的所述反射波是否存在來確定所述水位。

在一個(gè)實(shí)施方式中，基于在所述管道的外側(cè)上沿豎直方向布置所述至少一個(gè)超聲波換能器的狀態(tài)，沿所述管道的橫截面形成多個(gè)范圍，以及所述確定步驟可以包括確定所述多個(gè)范圍中所述水位所屬的范圍。

在又另一個(gè)實(shí)施方式中，所述多個(gè)超聲波換能器的數(shù)量是3個(gè)，沿所述管道的外側(cè)從最高層面向下依次設(shè)置第一超聲波換能器至第三超聲波換能器，并且所述多個(gè)范圍可以包括正常范圍、警告范圍和危險(xiǎn)范圍。

在又另一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)在所述檢查步驟中檢查到所述第一超聲波換能器至第三超聲波換能器的超聲波的反射波存在時(shí)，或在僅檢查到第二超聲波換能器和第三超聲波換能器的超聲波的反射波存在時(shí)，所述確定步驟可以包括確定所述水位屬于所述正常范圍。

在又另一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)在所述檢查步驟中僅檢查到所述第三超聲波換能器的超聲波的反射波存在時(shí)，所述確定步驟可以包括確定所述水位屬于所述警告范圍。

在又另一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)在所述檢查步驟中檢查到所述第一超聲波換能器至第三超聲波換能器的超聲波的反射波不存在時(shí)，所述確定步驟可以包括確定所述水位屬于所述危險(xiǎn)范圍。

在又另一個(gè)實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)超聲波換能器可以在所述管道的外側(cè)上沿水平方向間隔開。

在又另一個(gè)實(shí)施方式中，所述固體接觸介質(zhì)可以是包括聚乙烯系材料、具有聚合物特性的材料、具有柔性的金屬性材料或金屬材料、或親水性高分子化合物的超聲波透射性固體材料，并且可以涂覆或附著在所述管道的表面上。

有益效果

本發(fā)明可以構(gòu)建通過非破壞性方法容易簡單地長期監(jiān)測管道內(nèi)的水位的設(shè)備，并且可以解決與氣體積聚有關(guān)的問題，并提高發(fā)電廠的安全性和操作效率。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)實(shí)施方式的用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

圖2示出了根據(jù)實(shí)施方式的超聲波發(fā)生單元的截面。

圖3是根據(jù)實(shí)施方式的管道中已經(jīng)構(gòu)造多通道的側(cè)視圖。

圖4是用于表示根據(jù)本發(fā)明的用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)的操作原理的截面圖。

圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于配置用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)的方法的流程圖。

圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)的操作方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以容易地實(shí)施實(shí)施方式。然而，本發(fā)明可以以各種不同的方式進(jìn)行修改，并不限于本文描述的實(shí)施方式。此外，在附圖中，為了明確地描述本發(fā)明，省略了對(duì)與描述無關(guān)的部分的描述，并且在整個(gè)說明書中使用相似的附圖標(biāo)記來指示相似的部分。

在整個(gè)說明書中，當(dāng)提及一個(gè)元件“包括”另一個(gè)元件時(shí)，詞語“包括”將被理解為暗示包含所述元件，但不排除任何其它元件，除非有明確的相反描述。此外，本說明書中描述的術(shù)語“...單元”是指用于處理至少一個(gè)功能或操作的單元，并且這可以由硬件或軟件或它們的組合來實(shí)現(xiàn)。

圖1示出了根據(jù)實(shí)施方式的用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

參考圖1，用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)100包括超聲波發(fā)生單元110、超聲波檢查單元120和數(shù)據(jù)處理單元130。

超聲波發(fā)生單元110產(chǎn)生超聲波并將超聲波傳輸?shù)焦艿?0內(nèi)。在這種情況下，超聲波發(fā)生單元110可以具有有效地將超聲波傳輸?shù)焦艿?0內(nèi)的結(jié)構(gòu)。也就是說，超聲波發(fā)生單元110具有使超聲波的消失最小化的結(jié)構(gòu)，以便提高借助超聲波檢查來進(jìn)行監(jiān)測的準(zhǔn)確性。作為實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)的示例，參考圖2，示出了超聲波發(fā)生單元110的截面圖，超聲波發(fā)生單元110可以包括：至少一個(gè)超聲波換能器111，其產(chǎn)生超聲波；固體接觸介質(zhì)112，其使超聲波換能器111和管道10彼此接觸，并使超聲波的消失最小化；以及支撐單元113，其支撐超聲波換能器111，使得超聲波換能器111被準(zhǔn)確地固定而不振動(dòng)。

更詳細(xì)地描述超聲波發(fā)生單元110的元件。超聲波發(fā)生單元110包括多個(gè)超聲波換能器111，并且可以分級(jí)地測量管道10內(nèi)的水位h。例如，在本說明書中，已經(jīng)示出了設(shè)置在管道10的外側(cè)中的不同位置的三個(gè)超聲波換能器111。第一超聲波換能器至第三超聲波換能器111-1、111-2和111-3用于感測水位。為此，超聲波換能器111基于管道10沿豎直(或橫截面)方向和/或水平(或縱截面)方向間隔開設(shè)置在管道10的外側(cè)。例如，如圖2所示，超聲波換能器111可以基于管道10沿豎直方向(或管道的橫截面)間隔開設(shè)置，使得超聲波換能器111不重疊。此外，如圖3所示，超聲波換能器111可以基于管道10沿水平方向(或管道的縱截面)上間隔開設(shè)置，使得超聲波換能器111不重疊。這是為了在從管道10的一側(cè)傳輸超聲波后超聲波從管道10的相對(duì)側(cè)(另一側(cè))反射回時(shí)減少超聲波之間的干擾。

每個(gè)超聲波換能器111連接到超聲波檢查單元120，通過超聲波檢查單元120的控制在管道10的一側(cè)產(chǎn)生特定波形的超聲波，并且接收通過管道10的相對(duì)側(cè)(另一側(cè))上的金屬層反射回的超聲波。應(yīng)當(dāng)注意，在本實(shí)施方式中已經(jīng)示出了三個(gè)超聲波換能器111的配置，但這只是一個(gè)示例，并且可以配置兩個(gè)或四個(gè)或更多個(gè)超聲波換能器111。

固體接觸介質(zhì)112設(shè)置在超聲波換能器111的一側(cè)，并且可以使用使超聲波換能器111與管道10的外側(cè)接觸的材料形成，但是其形狀不改變以使超聲波的消失最小化。

關(guān)于固體接觸介質(zhì)112的材料或性質(zhì)，例如，固體接觸介質(zhì)可以是聚合物材料。對(duì)于另一個(gè)示例，固體接觸介質(zhì)可以是親水性高分子化合物。對(duì)于又另一個(gè)示例，固體接觸介質(zhì)可以是金屬性材料。例如，固體接觸介質(zhì)可以是具有柔性的金屬性材料，也可以是具有剛性的金屬性材料，并且可以是具有柔性和剛性的金屬性材料。對(duì)于又另一個(gè)示例，固體接觸介質(zhì)112可以是聚乙烯系列的超聲波透射性固體材料。對(duì)于又另一個(gè)示例，固體接觸介質(zhì)112的外皮可以由相對(duì)硬的材料制成，并且其內(nèi)皮可以由相對(duì)軟的材料制成。對(duì)于又另一個(gè)示例，固體接觸介質(zhì)112可以通過復(fù)合一種以上固體材料而制成。對(duì)于又另一個(gè)示例，固體接觸介質(zhì)112可以包括單一材料。關(guān)于固體接觸介質(zhì)112的接觸方法和形式，例如，固體接觸介質(zhì)112可以具有涂覆在管道10的表面上的形式。對(duì)于另一個(gè)示例，固體接觸介質(zhì)112可以具有附接到管道10的表面的形式。

如果使用該固體接觸介質(zhì)，超聲波換能器111可以在其與管道10接觸的狀態(tài)下持續(xù)保持其形狀而不會(huì)長時(shí)間蒸發(fā)，并且允許固體介質(zhì)順利地與目標(biāo)物體接觸。此外，固體接觸介質(zhì)112除去超聲波換能器111與管道10的表面之間的氣孔。因此，當(dāng)超聲波換能器111產(chǎn)生的超聲波穿過管道10時(shí)，可以使超聲波的衰減最小化，可以擴(kuò)大超聲波檢查方法的適用范圍，并能夠?qū)崿F(xiàn)水位的連續(xù)監(jiān)測。

支撐單元113支撐超聲波換能器111，使得其與管道10穩(wěn)定地、固定地且持續(xù)地接觸，并且為環(huán)狀或環(huán)形保持器，因此可以圍繞管道10的全部或一部分。也就是說，如果多個(gè)超聲波換能器111設(shè)置在管道10的外側(cè)的不同位置，以便感測危險(xiǎn)范圍、警告范圍和正常范圍，則可以設(shè)置多個(gè)支撐單元113以單獨(dú)地支撐各個(gè)超聲波換能器111。然而，這只是一個(gè)示例，并且支撐單元113的形狀或形式或數(shù)量可以以各種方式實(shí)現(xiàn)。如果通過組合一個(gè)支撐單元113和一個(gè)超聲波換能器111來執(zhí)行超聲波檢查，則將該組合稱為通道。多個(gè)這樣的組合稱為多通道。

圖3是根據(jù)實(shí)施方式的管道中已經(jīng)構(gòu)造多通道的側(cè)視圖。圖3是支撐單元113-1、113-2和113-3以及超聲波換能器111-1、111-2和111-3的三個(gè)組合形成三通道的示例。

返回參考圖1，超聲波檢查單元120通過驅(qū)動(dòng)位于每個(gè)通道中的超聲波換能器111來控制超聲波信號(hào)的傳輸，感測并收集反射超聲波的波形，并輸入/輸出收集的波形。例如，超聲波檢查單元120可以進(jìn)行控制以周期性地(例如，以10分鐘的間隔)傳輸超聲波信號(hào)，并且可以周期性地監(jiān)測反射波。此外，超聲波檢查單元120連接到數(shù)據(jù)處理單元130，并且可以將關(guān)于收集的超聲波的波形的信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理單元130或接收由數(shù)據(jù)處理單元130存儲(chǔ)或處理的信息。

數(shù)據(jù)處理單元130可以基于從超聲波檢查單元120獲得的各種類型的信息(反射波信息等)來確定水位或水位所屬的范圍，并且可以處理和存儲(chǔ)關(guān)于水位的信息。

超聲波在固體、液體和空氣區(qū)域具有不同的傳播特性，因此分為氣體區(qū)域中的超聲波波形和液體區(qū)域中的超聲波波形。因此，超聲波檢查單元120可以通過多通道來監(jiān)測和驗(yàn)證在穿過由金屬層形成的管道10的超聲波穿過管道10的厚度之后通過管道10的相反側(cè)上的金屬層反射回的超聲波的波形，來得到關(guān)于氣體和液體是否共存于管道10的內(nèi)表面上的信息或關(guān)于超聲波與氣體區(qū)域或液體區(qū)域之間的相互作用的結(jié)果的信息。該信息用于準(zhǔn)確評(píng)估管道10內(nèi)的水位。

圖4是用于表示根據(jù)本發(fā)明的用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)的操作原理的截面圖。

參考圖4，當(dāng)氣體積聚在安全相關(guān)系統(tǒng)的管道10內(nèi)時(shí)，水位h可能變化。在本實(shí)施方式中，將水位h的范圍定義為正常范圍、警告范圍和危險(xiǎn)范圍等三個(gè)范圍。為了將水位h分為正常范圍、警告范圍和危險(xiǎn)范圍，可以預(yù)先設(shè)定正常范圍、警告范圍和危險(xiǎn)范圍的物理高度。用戶可以選擇對(duì)應(yīng)于如上所述設(shè)置的每個(gè)范圍的管道的外側(cè)(或表面)上的點(diǎn)，并將設(shè)定點(diǎn)應(yīng)用于現(xiàn)場管道。

此外，用戶將超聲波換能器111放置在適當(dāng)?shù)膶用?，使得它們形成多個(gè)范圍。每個(gè)超聲波換能器111可以產(chǎn)生超聲波并且監(jiān)測在從管道10的一側(cè)傳輸?shù)某暡◤墓艿?0的另一側(cè)反射回的波形。

第一超聲波換能器111-1位于最高層面(參考位置)。第二超聲波換能器111-2位于比最高層面低的層面，即在正常范圍和警告范圍的邊界處。第三超聲波換能器111-3位于最低層面，即在警告范圍和危險(xiǎn)范圍的邊界處。也就是說，可以基于多個(gè)超聲波換能器111被間隔設(shè)置在管道10的外側(cè)的狀態(tài)來沿管道10的橫截面形成水位可屬于的多個(gè)范圍。正常范圍、警告范圍和危險(xiǎn)范圍的寬度可以根據(jù)超聲波換能器111之間的間隔或設(shè)置形式而不同。

基于由超聲波換能器111產(chǎn)生的超聲波及其反射波確定水位h的方法如下。

1)水位h屬于正常范圍的情況包括以下兩種情況。

i)如果所有超聲波換能器111與液體區(qū)域接觸，則由所有超聲波換能器111產(chǎn)生的超聲波被反射而不衰減并且再次返回到超聲波換能器111。在這種情況下，可以以高斯形式監(jiān)測反射回的波形。因此，當(dāng)監(jiān)測到來自所有超聲波換能器111的反射波時(shí)，用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)100確定水位h屬于正常范圍。

ii)如果第一超聲波換能器111-1與氣體區(qū)域接觸，并且第二超聲波換能器111-2和第三超聲波換能器111-3與液體區(qū)域接觸，則不能監(jiān)測到由第一超聲波換能器111-1產(chǎn)生的超聲波的反射波。相反地，由第二超聲波換能器111-2和第三超聲波換能器111-3產(chǎn)生的超聲波的反射波被反射而不衰減并返回。因此，用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)100確定直到至少第二超聲波換能器111-2監(jiān)測到反射波的點(diǎn)水位h屬于正常范圍。

2)水位h屬于警告范圍的情況對(duì)應(yīng)于第一超聲波換能器111-1和第二超聲波換能器111-2與氣體區(qū)域接觸且第三超聲波換能器111-3與液體區(qū)域接觸的情況。不能監(jiān)測到由第一超聲波換能器111-1和第二超聲波換能器111-2產(chǎn)生的超聲波的反射波。相反地，由第三超聲波換能器111-3產(chǎn)生的超聲波的反射波被反射而不衰減并返回。因此，用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)100確定直到至少第三超聲波換能器111-3監(jiān)測到反射波的點(diǎn)水位h屬于警告范圍。

3)水位h屬于危險(xiǎn)范圍的情況對(duì)應(yīng)于所有第一超聲波換能器111-1、第二超聲波換能器111-2和第三超聲波換能器111-3與氣體區(qū)域接觸的情況。因此，不能監(jiān)測到由第一超聲波換能器111-1、第二超聲波換能器111-2和第三超聲波換能器111-3產(chǎn)生的超聲波的反射波。因此，用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)100確定從所有超聲波換能器111不能監(jiān)測到反射波的時(shí)間點(diǎn)開始水位h屬于危險(xiǎn)范圍。

圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于配置用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)的方法的流程圖。

參見圖5，用于在管道10上安裝用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)100的方法包括：檢查至少一個(gè)超聲波換能器111和固體接觸介質(zhì)112和超聲波檢查單元120的連接狀態(tài)(步驟s500)；檢查由超聲波換能器111產(chǎn)生并然后穿過固體接觸介質(zhì)112和液體區(qū)域的超聲波的波形(步驟s505)；以及檢查在液體區(qū)域中是否存在超聲波的反射波(步驟s510)。例如，在安裝的早期階段，用戶可以通過監(jiān)測由超聲波換能器111產(chǎn)生并通過固體接觸介質(zhì)112和液體區(qū)域反射回的超聲波的波形來檢查元件的連接狀態(tài)是否正確。此外，在根據(jù)本實(shí)施方式的用于監(jiān)測水位的方法中，由于準(zhǔn)確地確認(rèn)反射波是否存在是確定管道內(nèi)的水位的重要因素，因此為了系統(tǒng)的可靠性需要預(yù)先防止該信息錯(cuò)誤。

如果在步驟s510沒有檢查到液體區(qū)域中的反射波，則再次執(zhí)行步驟s505。相反地，如果檢查到液體區(qū)域中的反射波，則用戶連接超聲波換能器111和固體接觸介質(zhì)112(步驟s515)，通過選擇管道表面上的對(duì)水位的正常范圍、警告范圍和危險(xiǎn)范圍進(jìn)行分類的點(diǎn)，將超聲波換能器111配置在對(duì)各范圍進(jìn)行分類的層面(步驟s520)。

如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)可以關(guān)于安全相關(guān)系統(tǒng)的氣體積聚以非破壞性方式長期監(jiān)測管道內(nèi)的水位，不會(huì)對(duì)管道的形狀和發(fā)電廠系統(tǒng)施加物理變化，使得系統(tǒng)的安裝和現(xiàn)場應(yīng)用非常簡單，并且可以通過所構(gòu)建的系統(tǒng)繼續(xù)構(gòu)建用于管道內(nèi)的水位的數(shù)據(jù)庫。

圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的方法的流程圖。

參考圖6，用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)100使用多通道的超聲波換能器產(chǎn)生超聲波(步驟s600)。由超聲波換能器111產(chǎn)生的超聲波通過固體接觸介質(zhì)112被傳輸?shù)焦艿?0內(nèi)。

用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)100檢查各個(gè)超聲波換能器111-1、111-2和111-3的超聲波的反射波是否存在(步驟s605)。

用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)100基于關(guān)于超聲波換能器111-1,111-2和111-3的超聲波的反射波的信息來確定管道10內(nèi)的水位(步驟s610)。在這種情況下，關(guān)于反射波的信息是關(guān)于反射波的存在和不存在的組合的信息。

下面參考圖4描述通過組合各個(gè)超聲波換能器的反射波的存在和不存在來確定管道10內(nèi)的水位的方法。

[表1]

參考表1，如果檢查到所有超聲波換能器111的超聲波的反射波存在，或者檢查到除了第一超聲波換能器111-1之外的剩余超聲波換能器的超聲波的反射波存在，則用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)100確定管道內(nèi)的水位屬于正常范圍。

此外，如果僅檢查到第三超聲波換能器111-3的超聲波的反射波，則用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)100確定管道內(nèi)的水位屬于警告范圍

此外，如果檢查到所有超聲波換能器111的超聲波的反射波不存在，則用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的系統(tǒng)100確定管道內(nèi)的水位屬于危險(xiǎn)范圍。

根據(jù)本實(shí)施方式的用于監(jiān)測管道內(nèi)的水位的方法還可以包括將關(guān)于確定的管道內(nèi)的水位的信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的步驟。

如上所述，由于可以連續(xù)地監(jiān)測管道內(nèi)的水位，同時(shí)通過長距離監(jiān)測而不直接測量管道內(nèi)的水位來有效地減少檢查發(fā)電廠的時(shí)間，從而提高了操作效率。此外，通過連續(xù)地監(jiān)測與氣體積聚的安全問題相關(guān)的空氣積聚現(xiàn)象，可以預(yù)先防止過多的空氣積聚，并且由于可以監(jiān)測管道內(nèi)的水位而不直接改變發(fā)電廠系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從而提高安全性。

以上描述僅示例性地說明了本發(fā)明的技術(shù)思想，在不脫離本發(fā)明的本質(zhì)特征的情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變型。因此本發(fā)明中公開的實(shí)施例僅用于說明而不是限定本發(fā)明的技術(shù)思想，本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍不受限于這些實(shí)施例。本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)根據(jù)所附權(quán)利要求進(jìn)行解釋，并且在與所附權(quán)利要求等同范圍內(nèi)的所有技術(shù)思想應(yīng)解釋為包含在本發(fā)明的權(quán)利范圍內(nèi)。