CN1021668C - 贮油罐中液体纵向分布状态和液位高度的测量方法及测量仪器 - Google Patents

Abstract

一种贮油罐中液体纵向分布状态和液位高度的测量方法及测量仪器。测量方法是两压力传感器间隔一定距离沿轴向固定，垂直放入液体中，用两传感器测得的压力之差和两传感器之间的距离即可换算得出被测区域的液体密度；连续测量一垂直区间的液体密度，即可用其平均密度和最后一测点的压力值计算出液面高度。测量仪器包括根据上述方法制成的密度传感器及模数转换板、数据处理器、显示器、绘图打印机和专用软件。由这些单元构成的测量仪能自动地绘制出油罐中液体纵向分布曲线。

Description

本发明涉及石油化工行业，贮油罐中液体纵向分布状态和液位高度的一种测量方法，以及实现这种方法的仪器。利用它可测量出油罐中任意一立方分米区域内的液体密度和贮油罐任意一横截面上的液位高度。

事实上，贮油罐中是贮存的沙，水，油的混合物，且以沙，水，油水过渡带，油呈自底向上的纵向分布。现场上，人们要求能确切地知道贮油罐中沙、水、油的分布状态，沙、水、油的厚度以及贮油罐中的液位高度，以便能及时排沙、排水、估算油罐贮油量。然而，由于这种分布状态的特殊，以及工作环境恶劣，使得上述问题成为一个至今尚未解决但又迫切需要解决的问题。

前苏联专利文献SU    1278594曾公开了一种液面测量仪，它是通过间接测量贮液罐中两定点间的压力，测量其液面高度，并且只能测量装有一种液体的贮液罐的液面高度。因此，它既不能测量装有多种液体的贮液罐的液面高度，更不能测量其液体的分布状态。

本发明的目的之一是提供一种贮油罐中液体纵向分布状态和液位高度的测量方法。

本发明的又一目的是提供一种实现贮油罐中液体纵向分布状态和液位高度测量方法的测量仪器。

按照本发明的目的之一，是提供一种贮油罐中液体纵向分布状态和液位高度的测量方法。这种方法是用两支高精度的压力传感器，沿轴向间隔一定的距离固定，构成密度传感器。当把这种传感器沿轴向垂直放入液体中，若两压力传感器测得的压力为P1和P2（P2＞P1），两压力传感器之间的距离为△h，则两压力传感器之间的液体密度可用下式计算出：

ρ＝（P2-P1）/△hg    （1）

式中：ρ-g/cm³

P1、P2-MPa

△h-m

g-m/s²

如果垂直于液面，至上而下均匀测取若干个密度值ρ₁、ρ₂、……ρ_i……ρ_n……，且P2为离液面较远的传感器在第n个点测取的压力值，则液面离较远的传感器的第n个采样点的高度为：

h=( 1/(n) $\underset{\mathrm{i=1}}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}$ (ρi)/(g) )·p2（2）

式中，n为至上而下的压力采样次数，若n越大，h测量得越精确。

由（2）式可以看出，当n取不同的值时，对应于ρ亦有一确定的值，所以，ρ随h变化而变化，即：

ρ＝f（h）    （3）

由（3）式根据不同液体具有不同的密度这一特性，就可描绘出油罐中液体的纵向分布规律（状态）。

显然，在至上而下的压力采样过程中，若P1、P2值非常接近，即密度传感器已横放在罐底，说明此时密度传感器已到达油罐底部，此时计算的h值即为油罐中的液面总高度。

按照本发明的第二目的，是提供一种测量油罐纵剖面液体分布状态和油罐液面高度的仪器。该测量仪器包括一密度传感器，一信号调理板，模数转换板，数据处理器，打印绘图仪，显示器，键盘及专用软件。

贮油罐纵剖面液体分布状态和液面高度的测量仪器的实施例由附图1，图2，图3给出。

图1是本发明的密度传感器剖面图。

图2是本发明的贮油罐中液体纵向分布状态和液面高度的测量仪器系统构成图。

图3是本发明其测量仪器的专用软件结构框图。

参看图1、本发明的密度传感器包括上定位筒4、下定位筒10、上密封帽5、下密封帽13、连接帽2、密封垫12、密封圈3、封口夹17及上压力传感器8，下压力传感器11。

下压力传感器11装在下定位筒10内，靠下密封帽13与下定位筒10的螺纹联接，使下压力传感器11在筒中定位，引压口露在下端，用密封垫12密封下定位筒18的下端口。下定位筒10上端口侧旁有一孔，引出下压力传感器11的信号线。上压力传感器8装在上定位筒4中，靠压力传感器引压部的螺纹与定位筒联接并定位，由密封圈3密封下端口。上定位筒4下部开一长形孔，使上传感器8引压口露于外面，上密封帽5与上定位筒4上的螺纹联接，压紧密封圈14密封上端口。在上定位筒4的侧旁有一长孔，引导下压力传感器11的 信号线至上密封帽5的环空室内，与上压力传感器8的信号线相联，从上密封帽5上的引线孔引出，并通过封口夹17密封、夹紧传感器信号线。

参看图2，贮油罐液体纵向分布状态及液位高度的测量仪器由密度传感器18、信号调理板19、模数转换板20、数据处理器21、打印绘图仪22、显示器23和键盘24组成。其原理是，密度传感器18产生的模拟信号经信号调理板19调理成模数转换器可接收的模拟信号，模数转换板20将其模拟信号转换成数字量信号送到数据处理器21的总线上，数据处理器21在专用程序控制下，经过计算处理后将油罐剖面液体分布状态和液位高度显示在显示屏上，或将其结果以报表形式打印绘图。

参看图3，本发明其测量仪器的专用软件是一个自顶而下，顺序执行的独立模块。其结构描述为：启动数据处理器，初始化后，工作人员首先输入测量日期，油罐号码，屏幕提示开始测量后，数据处理器自动采回每一测点的压力值，计算出每一测点的密度和液面高度，自动判定测试完成后，给出测试报告，结束测量。

参看图1、图2、图3可以说明本发明贮油罐液体纵向分布状态和液位高度的测量仪器的工作原理和操作方法。首先将密度传感器接入模数转换器模入接口，启动数据处理器，初始化后，屏幕提示开始测量。工作人员将密度传感器匀速放入油罐中，数据处理器开始采样，然后按（1）式、（2）式、（3）式计算出每一测点的密度和液面高度，最后判断若P1＝P2，则已测完，数据处理器自动打印出关于该油罐剖面液体分布状态和液面高度的测试报告。

以上详细叙述了本发明的基本思想和图示实施例，熟悉本技术的人，在不背离本发明的精神下可以对本发明作出许多变更。因此要使本发明的保护范围由附加的权利要求书及其等同物来确定。

Claims (5)

1、根据权利要求2所述的测量仪器，其特征在于所述的密度传感器的上半密封筒，其下部横向开有一长孔，装在所述上半密封筒内的压力传感器的引压口通过这一长孔与外界连通;上半密封筒内有一螺孔与传感器引压端上的螺纹偶合，固定压力传感器于上半密封筒内，并通过一于螺纹根部的密封圈密封上半密封筒的下端，在密封筒边缘处沿轴向钻有一孔，用来引导下半密封筒内的压力传感器的信号线;所述上半密封筒的上端有一密封帽，通过与所述上半密封筒上端外螺纹偶合压紧一密封圈密封所述上部密封筒上端部;密封帽的顶部有一开口的小长孔，引出两压力传感器的信号线，开口小长孔用一密封夹夹紧引到外界的信号线，并起密封作用。

2、根据权利要求5所述的测量仪器，其特征在于所述的上半密封筒的下端有外螺纹，所述的下半密封筒的上端有一凸台，端面靠外沿有一环形槽，放上密封圈，一有内凸台的螺帽穿过所述下部密封筒，与上部密封筒的螺纹连接并压紧密封圈。

3、根据权利要求2所述的测量仪器，其特征在于所述的模数转换板带有光电隔离器，单端输入为0～+5V，或电流输入4-20mA，通过率为30～40KHz，分辨率为14位。

4、根据权利要求2所述测量仪器，其特征在于所述的数据处理器，显示器，键盘，信号调理板，模数转换板，打印绘图仪均为单元组件，通过总线或接口相联接，构成一体化。

5、根据权利要求2所述的测量仪器，其特征在于所述的专用软件是一独立程序模块，其算法是程序执行时首先初始化，然后按工作人员的要求自动采集压力值计算出密度值，自动进行权值判断，再计算出平均密度值和各测点的液位高度，最后自动判断测到罐底后，停止采样，绘制出油罐剖面的液体状态分布曲线，打印出液面高度值。

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