CN102243091B

CN102243091B - 一种u型外置液位计

Info

Publication number: CN102243091B
Application number: CN201110190465A
Authority: CN
Inventors: 常兴路
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2031-07-08
Also published as: CN102243091A

Abstract

本发明U型外置液位计包括正负压管、阀1、阀2、调整阀3、阀4、阀6，U型玻璃管5及装于U型玻璃管内的防冻液指示剂。当液位上下移动时，U型玻璃管内的防冻液指示剂上下移动，操作人员通过U型管内两侧的液位差数值，进而知道液面的高度。由于U型液位计外露容器部分的液位指示剂耐低温，杜绝了常规玻璃管液位计、磁翻柱液位计冻堵问题。

Description

一种U型外置液位计

技术领域

本发明涉及一种工业生产中普遍使用的现场指示液位计，特别适用空气分离装置中空气冷却塔及水冷塔中的水位液位计。

背景技术

在工业生产中，经常需要对一些设备和容器的液位进行测量和控制。液位测量的主要目的有两个：一是通过液位测量来确保容器的原料、半成品或成品的数量，以保证能连续供应生产中各环节所需的物料或进行经济核算；另一个是通过液位测量，了解液位是否在规定的范围内，以便使生产正常进行，以保证产品的质量、产量和安全生产，如空气装置中的空气冷却塔、水冷却塔的水液位测量就属于这一种。

目前工业生产中现场指示液位计主要有两种：一是玻璃液位计（如图1），它是使用最早而又最简单的一种直读式液位计。它是根据连通器的原理，其一端接容器的气相，另一端接液相，直接从玻璃管1直读容器中的液位。二是磁翻柱液位计（如图2）。磁翻柱液位计是以磁性浮子2驱动双色磁翻柱1指示液位，可用于各种塔、罐、槽、球形容器和锅炉等设备的介质液位检测。可以做到高密封、防泄漏和适应高压、高温、腐蚀性条件下的液位测量。磁翻柱主体外加装液位指示器、液位开关及液位变送器，当浮球连带磁单元随液位变化时，使磁性色块（磁翻板）翻转；磁性液位开关在对应液位点动作；同时液位传感器在磁球磁力的作用下，输出标准的变化电阻信号，再经过变送器把电阻信号转换成4—20mA电流信号输出。相关专利文献是ZL 200820114925.9防冻液位计。

以上两种液位计由于结构简单，安装形式多样，适合介质广泛等优点而得到广泛应用。但是，两种液位计也有一个共同的不足，即在冬季时，当测量水等易冻介质时，持续的低温容易导致玻璃管被涨裂和液位计内的被测介质凝结而无法测量出容器内的准确液位。目前解决这一问题的办法是在液位计外加装伴热蒸汽管道或者电热丝伴热以及其他的伴热系统。因此，设备现场显得杂乱，而且消耗一定的蒸汽或电能。对于油箱、油罐上的玻璃管液位计或玻璃板液位计虽不存在冻凝问题，但是液位计动静密封点较多，由于油的易渗漏性，常常使得液位计本身有油污现象，不利于现场管理。

发明内容

本发明公开了一种U型外置液位计，该液位计包括正负压管、阀1、阀2、调整阀3、调整阀4、调整阀6、U型透明材料管以及装于U型透明材料管内的防冻液指示剂。U型透明材料管为U型玻璃管。U型透明材料管不连续，两侧用两根独立直管液位计，两侧底端用金属导管相连。负压管一侧用磁翻柱液位计替代。所述液位计用于对设备和容器液位进行测量，根据U型透明材料管两侧防冻液指示剂的液位差值来获得液位高度。在选定高度的上引出正压管，正压管沿设备或容器内壁延伸至底部，在更高的位置上引出负压管。对于特定的容器内气体压力、固定的被测液体介质以及固定的防冻液指示剂，实际做一次液位标定，以此做好标尺，在使用时对液位高度直接读数。在伸出的液位计正压管安装上阀2，在伸出的液位计负压管安装上阀1，以及安装对应正压管的调整阀4、调整阀6、U型透明材料管5，对应负压管的调整阀3。

本发明还公开了一种U型外置液位计安装方法，包括步骤（1）关闭阀1、阀2、调整阀4；步骤（2）打开调整阀6、调整阀3，并从调整阀3处将防冻液指示剂灌装U型管内；步骤（3）当调整阀6有防冻液流出时，关闭调整阀3、调整阀6，打开阀1、阀2。在使用前对液位计进行校正：先关闭阀2、阀1，将压力高于容器内压力的外接气源连接在调整阀4处，缓慢打开调整阀4，当通入气体量高于正压管体积量时关闭调整阀4；通过调整阀3灌装防冻液直到调整阀6冒出防冻液后关闭调整阀3、调整阀6，打开阀1、阀2即校正完毕。

与现有技术相比较，本发明的优点和效果：

本发明简单实用，完全做到液位指示的防冻、防凝、被测介质结晶堵塞问题。

本发明简单实用，易于安装调试，彻底解决易冻介质冬季液位计冻堵问题。

本发明应用于所有化工生产领域、仓储罐区，涉及被测液体介质易凝、易冻的液位指示，换装此种液位计，彻底解决冬季液位计冻堵问题。

本发明提供了彻底解决了上述液位计冬季低温而出现的冻凝问题以及现有油液位计易渗漏问题。

附图说明

图1为现有现场设备玻璃液位计。

图2为现有现场设备磁翻柱液位计。

图3为本发明U型外置式防冻液位计。

图4为本发明U型外置式防冻液位计原理推导用图。

具体实施方式

本U型外置液位计包括U型玻璃管5（不限于玻璃管，只要透明可视便于现场观察即可，若容器内压力不高，塑料透明软胶管也可满足使用要求）、设备内外正负引压管及配套阀门1、2、3、4以及装于U型玻璃管5内的防冻液指示剂，如图3所示。当液位上下移动时，U型玻璃管内的防冻液指示剂也会上下移动，操作人员通过防冻液指示剂A、C液位差而得出容器内实际液位数值H。

下面以空分装置的空冷塔底部水液位计为例说明本发明U型外置液位计具体实施方式。根据空冷塔底部液位工艺指标L要求，其中L为液位高度，选定在1.2L高度的空冷塔上引出正压管道，在更高的位置引出负压管（比如2L位置），正压管7沿空冷塔内壁将延伸至空冷塔底部D。在伸出空冷塔的液位计正压管靠近空冷塔壁安装上阀2，在伸出空冷塔的液位计负压管靠近空冷塔壁安装上阀1，以及安装对应正压管的调整阀4、调整阀6、U型玻璃管，对应负压管的调整阀3。关闭阀1、阀2、阀4；打开阀6、阀3，并从阀3处将防冻液指示剂灌装U型管内，当阀6有防冻液流出时，关闭阀3、阀6，打开阀1、阀2，这样一个完整的U型外置液位计安装完毕，即可投入使用。

液位计的校正：在投用状态下，先关闭阀2、阀1，将压力高于容器内压力的外接气源连接在阀4处，缓慢稍开阀4数秒后关闭（只要通入气体量高于正压管体积量）；通过阀3灌装防冻液直到阀6稍有冒出防冻液后关闭阀3、阀6，打开阀1、阀2即校正完毕。在使用过程中阀3、阀4、阀6及U型管接头处不得有泄漏。

其原理证明如下：当容器内气体压力为P，被测介质液位高度H为零时，正压管内容积为V₁；当容器内逐渐充入液体使其液位高度为H时，正压管内气体被压缩为V₂，容器底部压力为

，按照理想气体状态方程式：PV=NRT,由于液体充入容器过程中，温度T不变，正压管内的气体摩尔数N不变，R为气体常数，则有：PV=NRT、V₂=

、也即L₂=

，式中L₁为正压管长度，L₂为正压管在承受液柱压力后充气长度，即被压缩后的有效长度。

如图4所示，容器内气体压力为P，液位高度为H，则容器底部压力为P_H，并有

P_H=P+Hρ₁………………①

式中ρ₁为被测介质重度

P_A=P_H-

(y-x)ρ₁-

)………………②

P_B=P+(y-x)ρ₂-

)………………③

式中ρ₂为防冻液指示剂重度，y是U型管一侧防冻液指示剂高度，x是U型管另一侧防冻液指示剂高度，P_A为图4中的A处的压力值，P_B为图4中B处的压力值。

由于P_A=P_B………………④

由②式、③式得：

P_H-(y-x)ρ₁-

)=P+(y-x)ρ₂-)

………………⑤

将①代入⑤得：

P+Hρ₁-

(y-x)ρ₁-

)

=P+(y-x)ρ₂-

)

H=

………………⑥

当L₁=L₂时（当容器内工作压力P远大于液柱H压力时，可近似看做L₁=L₂），⑥式变为：

H=………………⑦

再当被测介质与防冻液指示剂重度一样，即

时，则有：H=

………⑧

从⑥式可以看出，由于L₁、

为已知数，对于特定的液柱高度H，L₂为定值，

也为定值。

由⑧式可以看出，根据U型透明材料管两侧防冻液指示剂的液位差值来获得液位高度。

U型透明材料管不连续，两侧用两根独立直管液位计，两侧底端用金属导管相连。负压管一侧用磁翻柱液位计替代。

对于特定的容器内使用压力P，固定的被测液体介质以及固定的防冻液指示剂，在投用之前可实际做一次液位标定，并以此做好标尺，这样以后在使用中可以直接读数。实际测试比理论计算来得更加简单可靠。

Claims

1.一种U型外置液位计，其特征在于：

该液位计包括正压管（7）、负压管、第一阀（1）、第二阀（2）、第一调整阀（3）、第二调整阀（4）、第三调整阀（6）、U型透明材料管（5）以及装于U型透明材料管内的防冻液指示剂，在伸出的液位计正压管安装上第二阀（2），在伸出的液位计负压管安装上第一阀（1），以及安装对应正压管的第二调整阀（4）、第三调整阀（6）、U型透明材料管（5），对应负压管的第一调整阀（3），对于特定的容器内气体压力、固定的被测液体介质以及固定的防冻液指示剂，实际做一次液位标定，以此做好标尺，在使用时对液位高度直接读数。

2.根据权利要求1所述的液位计，其特征在于：

U型透明材料管为U型玻璃管。

3.根据权利要求1或2所述的液位计，其特征在于：

U型透明材料管替换为两侧用两根独立直管液位计，两侧底端用金属导管相连。

4.根据权利要求1所述的液位计，其特征在于：

负压管一侧用磁翻柱液位计替代。

5.根据权利要求1所述的液位计，其特征在于：

所述液位计用于对设备和容器液位进行测量，根据U型透明材料管两侧防冻液指示剂的液位差值来获得液位高度。

6.根据权利要求5所述的液位计，其特征在于：

在选定高度上引出正压管，正压管沿设备或容器内壁延伸至底部，在更高的位置上引出负压管。

7.一种U型外置液位计安装方法，其特征在于：

步骤（1）关闭第一阀（1）、第二阀（2）、第二调整阀（4）；

步骤（2）打开第三调整阀（6）、第一调整阀（3），并从第一调整阀（3）处将防冻液指示剂灌装U型管内；

步骤（3）当第三调整阀（6）有防冻液流出时，关闭第一调整阀（3）、第三调整阀（6），打开第一阀（1）、第二阀（2）。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

在使用前对液位计进行校正：先关闭第二阀（2）、第一阀（1），将压力高于容器内压力的外接气源连接在第二调整阀（4）处，缓慢打开第二调整阀（4），当通入气体量高于正压管体积量时关闭第二调整阀（4）；通过第一调整阀（3）灌装防冻液直到第三调整阀（6）冒出防冻液后关闭第一调整阀（3）、第三调整阀（6），打开第一阀（1）、第二阀（2）即校正完毕。