本發(fā)明屬于核燃料后處理技術領域，涉及一種核化工用脈沖萃取柱的測控方法。

背景技術：

脈沖萃取柱是核化工核燃料后處理purex流程(普雷克斯流程)中最常用的重要工藝設備，主要用于萃取分離，使溶液中的鈾、钚相互分離及分別與镎、锝及其它裂變元素分離。脈沖萃取柱工作狀況的好壞直接影響著核燃料后處理生產(chǎn)的安全和產(chǎn)品的質(zhì)量，因此必須對其進行測控，測控的主要參數(shù)包括液位、界面和倒空信號等。而根據(jù)脈沖萃取柱內(nèi)連續(xù)相介質(zhì)的不同可將脈沖萃取柱分為有機相連續(xù)脈沖萃取柱和水相連續(xù)脈沖萃取柱兩種類型，其界面的位置也依連續(xù)相介質(zhì)的不同分別處于萃取柱的上擴大段和下擴大段。

核燃料后處理過程區(qū)別于其他化工過程的最大特點是高放射性、強輻照、劇毒性，在工程設計中選用的設備必須適應這些要求。而對于測控儀表來說，直接安裝區(qū)域連該區(qū)域的人員也無法直接進入，故需要采用一些特殊的方式實現(xiàn)核燃料后處理工藝的測控要求。

基于此，在以往的脈沖萃取柱的測控過程中，針對液位、界面和倒空信號都是基于某一公式計算確定，與實際有偏差，從而導致在運行過程中無法給出正確的結(jié)果和提示，使實際運行狀況未知。

當前隨著計算機技術的發(fā)展，集散控制系統(tǒng)(dcs系統(tǒng))和總線控制系統(tǒng)(fcs系統(tǒng))作為一種新型的工業(yè)過程控制系統(tǒng)，正在取代傳統(tǒng)的儀表控制方式。這些新型控制方式可以極大的改善過去以模擬量組合單元儀表為主的控制系統(tǒng)，同時在很大程度上可以改善和提高測控精度，便于實現(xiàn)更復雜的運算和測控要求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種核化工用脈沖萃取柱的測控方法，以能夠更為準確的對核化工用脈沖萃取柱進行測控。

為實現(xiàn)此目的，在基礎的實施方案中，本發(fā)明提供一種核化工用脈沖萃取柱的測控方法，所述的測控方法對有機相連續(xù)脈沖萃取柱和水相連續(xù)脈沖萃取柱分別通過如下方法進行測控：

對于所述的有機相連續(xù)脈沖萃取柱，通過測量運算和/或判斷界面、倒空信號參數(shù)進行測控，其中界面參數(shù)通過計算所述的脈沖萃取柱上擴大段中2和3兩點之間的位置壓差，同時結(jié)合其他點壓差判斷、運算得出；倒空信號參數(shù)判斷通過計算所述的脈沖萃取柱下擴大段中1和2兩點之間的位置壓差運算得出。

有機相連續(xù)的脈沖萃取柱中的吹氣管插入位置的各個點的設置，一般根據(jù)工藝的運行情況進行確定，不同的運行狀況，在各點位置的設置上會有一些調(diào)整。下擴大段中，1點靠近下擴大段底部，距底10～35mm；2點在距下擴大段底為整個下擴大段高度的1/5～1/3處；3點在距下擴大段頂部為整個下擴大段高度的1/5～1/3處；4點靠近下擴大段頂部，距頂20～60mm。上擴大段中，1點靠近上擴大段底部，進入板段0～30mm；2點靠近上擴大段頂部，距上擴大段頂部10～50mm。

對于所述的水相連續(xù)脈沖萃取柱，通過測量運算和/或判斷液位、界面、倒空信號參數(shù)進行測控，其中液位參數(shù)通過計算所述的脈沖萃取柱上擴大段中1和5兩點之間的位置壓差運算得出；界面參數(shù)通過計算所述的脈沖萃取柱上擴大段中2和3兩點之間的位置壓差，同時結(jié)合其他點壓差判斷、運算得出；倒空信號參數(shù)判斷通過計算所述的脈沖萃取柱下擴大段1和2兩點之間的位置壓差運算得出。

水相連續(xù)的脈沖萃取柱中的吹氣管插入的各個點的位置，同樣需要根據(jù)工藝的運行情況進行確定，不同的運行狀況，在各個點位置的設置上會有一些調(diào)整。上擴大段中，1點靠近上擴大段底部，進入板段0～30mm；2點在距上擴大段底部為整個上擴大段高度的1/4～1/6處；3點在距上擴大段頂部為整個上擴大段高度的2/5～2/3處；4點與上擴大段溢流口平齊；5點靠近上擴大段頂部，距上擴大段頂部10～50mm。下擴大段中，1點靠近下擴大段底部，距下擴大段底部10～35mm；2點靠近下擴大段頂部，距下擴大段頂部10～40mm。

在一種優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明提供一種核化工用脈沖萃取柱的測控方法，其中所述的有機相連續(xù)脈沖萃取柱界面參數(shù)的計算方法如下：

1)當δp≤pdo≤do×g×hdo+δp,即判斷界面處于下擴大段3點位置之下且3點位置浸沒在有機相中時，界面參數(shù)計算公式為，

2)當pdo≤δp時，即下擴大段的3點位置并未浸沒在液體中，此時表示萃取柱并未工作在正常運行狀態(tài)，不需要對界面進行計算，而需要給出提示，并顯示出相應的差壓值，

其中，li為需要測量的脈沖萃取柱的界面位置(m)；pdo為下擴大段3和4兩點間的壓差值(pa)；pdi為下擴大段2和3兩點間的壓差值(pa)；hi為下擴大段2和3兩點間的距離(m)；hda為下擴大段1和2兩點間的距離(m)；hdo為下擴大段3和4兩點間的距離(m)；δp為浸沒偏差值(pa)；da為水相密度(kg/m³)；do為有機相密度(kg/m³)；g為重力加速度(m/s²)。

在一種優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明提供一種核化工用脈沖萃取柱的測控方法，其中所述的有機相連續(xù)脈沖萃取柱倒空信號參數(shù)判斷中滿足下式表示倒空完成：

其中，pda為下擴大段1和2兩點間的壓差值；δp為浸沒偏差值。

在一種優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明提供一種核化工用脈沖萃取柱的測控方法，其中所述的水相連續(xù)脈沖萃取柱液位參數(shù)計算方法如下：

1)當pl≥pda+pdi+δp時，即判斷出液位在上擴大段4位置以上，δp為了消除偏差的影響，此時液位參數(shù)計算公式為，

2)當pl＜pda+pdi+δp且pdo＞δp時，即判斷出液位此時在上擴大段的3、4位置之間，此時液位參數(shù)計算公式為，

3)當pl＜pda+pdi+δp時，此時液位較低，位于3位置以下，并非正常運行狀態(tài)，可以在顯示設計時給出相應提示，同時給出大概的液位高度，液位參數(shù)計算公式為：

其中，l為需要測量的脈沖萃取柱的液位高度(m)；li為需要測量的脈沖萃取柱的界面位置(m)；pl為上擴大段1和5兩點間的壓差值(pa)；pda為上擴大段1和2兩點間的壓差值(pa)；pdi為上擴大段2和3兩點間的壓差值(pa)；hi為上擴大段2和3兩點間的距離(m)；hda為上擴大段1和2兩點間的距離(m)；δp為浸沒偏差值(pa)；da為水相密度(kg/m³)；do為有機相密度(kg/m³)；g為重力加速度(m/s²)。

在一種優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明提供一種核化工用脈沖萃取柱的測控方法，其中所述的水相連續(xù)脈沖萃取柱界面參數(shù)計算方法如下：

1)當pl≥pda+pdi+δp時，液位位于4以上，界面處于2、3之間，界面高度計算方法為，

2)當pl＜pda+pdi+δp時，液位處于3位置以下，判斷得出此時界面處于非正常工藝運行狀態(tài)，在顯示界面給出相應提示，并給出pl壓差顯示，而不需要進行運算界面位置，

其中，l為需要測量的脈沖萃取柱的液位高度(m)；li為需要測量的脈沖萃取柱的界面位置(m)；pl為上擴大段1和5兩點間的壓差值(pa)；pda為上擴大段1和2兩點間的壓差值(pa)；pdi為上擴大段2和3兩點間的壓差值(pa)；hi為上擴大段2和3兩點間的距離(m)；hda為上擴大段1和2兩點間的距離(m)；δp為浸沒偏差值(pa)；da為水相密度(kg/m³)；do為有機相密度(kg/m³)；g為重力加速度(m/s²)。

在一種優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明提供一種核化工用脈沖萃取柱的測控方法，其中所述的水相連續(xù)脈沖萃取柱倒空信號參數(shù)判斷中滿足下式示倒空完成：

pls≤δp(7)

其中，pls為下擴大段1和2兩點間的壓差值(pa)；δp為浸沒偏差值(pa)。

本發(fā)明的有益效果在于，利用本發(fā)明的核化工用脈沖萃取柱的測控方法，能夠更為準確的對核化工用脈沖萃取柱進行測控。本發(fā)明基于通過先進的控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)復雜運算，達到更高測控要求這一特點，提出了一種通過測量脈沖萃取柱的不同區(qū)域中不同位置間的壓差方法，改進以往運算公式，從而實現(xiàn)了對不同類型的脈沖萃取柱液位、界面和倒空信號先判斷再測量；同時增加了一個浸沒偏差值對準確度進行調(diào)節(jié)，進而給出測量提示或測量結(jié)果，使脈沖萃取柱的運行更穩(wěn)定可靠。

附圖說明

圖1為有機相連續(xù)脈沖萃取柱測控參數(shù)與原理示意圖。

圖2為水相連續(xù)脈沖萃取柱測控參數(shù)與原理示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作出進一步的說明。

一、有機相連續(xù)脈沖萃取柱測控

示例性的有機相連續(xù)脈沖萃取柱測控原理如圖1所示，當有機相連續(xù)脈沖萃取柱穩(wěn)定運行時，液位穩(wěn)定在溢流口，界面處于下擴大段。通過測量運算和/或判斷界面、倒空信號參數(shù)對有機相連續(xù)脈沖萃取進行測控，其中界面參數(shù)通過計算圖1中脈沖萃取柱上擴大段中2和3兩點之間的位置壓差，同時結(jié)合其他點壓差判斷、運算得出；倒空信號參數(shù)判斷通過計算圖1中脈沖萃取柱下擴大段中1和2兩點之間的位置壓差運算得出。

圖1的下擴大段中，1點靠近下擴大段底部，距底10～35mm；2點在距下擴大段底部為整個下擴大段高度的1/5～1/3處；3點在距下擴大段頂部為整個下擴大段高度的1/5～1/3處；4點靠近下擴大段頂部，距頂部20～60mm。圖1的上擴大段中，1點靠近上擴大段底部，進入板段0～30mm；2點靠近上擴大段頂部，距上擴大段頂部10～50mm。

1.1界面參數(shù)的計算方法如下：

1)當δp≤pdo≤do×g×hdo+δp,即判斷界面處于下擴大段3點位置之下且3點位置浸沒在有機相中時，界面參數(shù)計算公式為，

2)當pdo≤δp時，即下擴大段的3點位置并未浸沒在液體中，此時表示萃取柱并未工作在正常運行狀態(tài)，不需要對界面進行計算，而需要給出提示，并顯示出相應的差壓值，

上述公式(1)中，li為需要測量的脈沖萃取柱的界面位置(m)；pdo為下擴大段3和4兩點間的壓差值(pa)；pdi為下擴大段2和3兩點間的壓差值(pa)；hi為下擴大段2和3兩點間的距離(m)；hda為下擴大段1和2兩點間的距離(m)；hdo為下擴大段1和2兩點間的距離(m)；δp為浸沒偏差值(pa)；da為水相密度(kg/m³)；do為有機相密度(kg/m³)；g為重力加速度(m/s²)。

1.2倒空信號參數(shù)判斷中滿足下式表示倒空完成：

上述公式(2)中，pda為下擴大段1和2兩點間的壓差值(pa)；δp為浸沒偏差值(pa)。

二、水相連續(xù)脈沖萃取柱測控

示例性的水相連續(xù)脈沖萃取柱測控原理如圖2所示，當水相連續(xù)脈沖萃取柱穩(wěn)定運行時，液位穩(wěn)定在溢流口，界面處于上擴大段。通過測量運算和/或判斷液位、界面、倒空信號參數(shù)對水相連續(xù)脈沖萃取柱進行測控，其中液位參數(shù)通過計算圖2中脈沖萃取柱上擴大段中1和5兩點之間的位置壓差運算得出；界面參數(shù)通過計算圖2中脈沖萃取柱上擴大段中2和3兩點之間的位置壓差，同時結(jié)合其他點壓差判斷、運算得出；倒空信號參數(shù)判斷通過計算圖2中脈沖萃取柱下擴大段1和2兩點之間的位置壓差運算得出。

圖2的上擴大段中，1點靠近上擴大段底部，進入板段0～30mm；2點在距上擴大段底部為整個上擴大段高度的1/4～1/6處；3點在距上擴大段頂部為整個上擴大段高度的2/5～2/3處；4點與上擴大段溢流口平齊；5點靠近上擴大段頂部，距上擴大段頂部10～50mm。圖2的下擴大段中，1點靠近下擴大段底部，距下擴大段底部10～35mm；2點靠近下擴大段頂部，距下擴大段頂部10～40mm。

2.1液位參數(shù)計算方法如下：

1)當pl≥pda+pdi+δp時，即判斷出液位在上擴大段4位置以上，δp為了消除偏差的影響，此時液位參數(shù)計算公式為，

2)當pl＜pda+pdi+δp且pdo＞δp時，即判斷出液位此時在上擴大段的3、4位置之間，此時液位參數(shù)計算公式為，

3)當pl＜pda+pdi+δp時，此時液位較低，位于3位置以下，并非正常運行狀態(tài)，可以在顯示設計時給出相應提示，同時給出大概的液位高度，液位參數(shù)計算公式為：

上述公式(3)-(5)中，l為需要測量的脈沖萃取柱的液位高度(m)；li為需要測量的脈沖萃取柱的界面位置(m)；pl為上擴大段1和5兩點間的壓差值(pa)；pda為上擴大段1和2兩點間的壓差值(pa)；pdi為上擴大段2和3兩點間的壓差值(pa)；hi為上擴大段2和3兩點間的距離(m)；hda為上擴大段1和2兩點間的距離(m)；δp為浸沒偏差值(pa)；da為水相密度(kg/m³)；do為有機相密度(kg/m³)；g為重力加速度(m/s²)。

2.2界面參數(shù)計算方法如下：

1)當pl≥pda+pdi+δp時，液位位于4以上，界面處于2、3之間，界面高度計算方法為，

2)當pl＜pda+pdi+δp時，液位處于3位置以下，判斷得出此時界面處于非正常工藝運行狀態(tài)，在顯示界面給出相應提示，并給出pl壓差顯示，而不需要進行運算界面位置，

上述公式(6)中，l為需要測量的脈沖萃取柱的液位高度(m)；li為需要測量的脈沖萃取柱的界面位置(m)；pl為上擴大段1和5兩點間的壓差值(pa)；pda為上擴大段1和2兩點間的壓差值(pa)；pdi為上擴大段2和3兩點間的壓差值(pa)；hi為上擴大段2和3兩點間的距離(m)；hda為上擴大段1和2兩點間的距離(m)；δp為浸沒偏差值(pa)；da為水相密度(kg/m³)；do為有機相密度(kg/m³)；g為重力加速度(m/s²)。

2.3倒空信號參數(shù)判斷中滿足下式示倒空完成：

pls≤δp(7)

上述公式(7)中，pls為下擴大段1和2兩點間的壓差值(pa)；δp為浸沒偏差值(pa)。

以上水相密度da可以通過水相中兩點的壓差運算得到；有機相密度do可以通過有機相中兩點的壓差運算得到，也可取樣測量得到；水相和有機相的平均密度di通過平均水相和有機相的密度得到。

本發(fā)明解決了以往脈沖萃取柱測控過程中由于液位、界面位置不確定而造成的顯示不準確，無法了解真實運行情況的問題。但是本發(fā)明并不限于上述情況，本發(fā)明同樣可用于核燃料后處理領域中的其他通過壓差方式進行液位測量的設備。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其同等技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。上述實施例或?qū)嵤┓绞街皇菍Ρ景l(fā)明的舉例說明，本發(fā)明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式實施，而不偏離本發(fā)明的要旨或本質(zhì)特征。因此，描述的實施方式從任何方面來看均應視為說明性而非限定性的。本發(fā)明的范圍應由附加的權利要求說明，任何與權利要求的意圖和范圍等效的變化也應包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。