CN102288256A - 一种密闭容器液位测量系统 - Google Patents

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李毅
李世元
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Abstract

本发明属于液位测量技术领域，涉及一种密闭容器液位测量系统，包括测量密闭容器内液位上部气体压力的第一压力传感器以及计算单元，在所述密闭容器的侧壁上设置有第二压力传感器，两个压力传感器的测量信号被送入计算单元，由计算单元计算得出密闭容器内液体的液位。本发明不仅能节约成本，而且具有结构简单，标定简单、更为可靠等优点。

Description

一种密闭容器液位测量系统
技术领域：
本发明属于液位测量技术领域，涉及一种密闭容器液位测量系统。
背景技术：
在工业生产中，密闭容器的液位的测量非常重要，但用户对液位测量仪表的精度要求往往并不高，更看重的是仪表的可靠性以及当仪表发生故障后被发现的难易程度。在以往的事故案例中，液位控制不好而出现事故的根本原因往往是因为液位仪表出现了故障并且没有及时判断出来！因此选用可靠性高而且很容易判断出是否存在故障的液位仪表，显得尤为重要！
在液位仪表中，通过差压变送器来测量液位的方法应用比较广泛。其原理是(见图1)：通过差压变送器(1)测量出容器中某一固定位置的压力Ph与容器顶部的压力P0的压差ΔP。根据静压测量原理ΔP＝ρgΔh，可得Δh＝ΔP/ρg(其中ρ为被测液体密度，g为当地重力加速度，Δh为变送器浸入液体的深度)，最后间接测量出被测介质的液位高度。
但这种方法的组成机构较复杂，另外还存在导压管堵塞、泄漏、平衡阀泄漏的风险，以及判断故障困难(当低压侧出现测量不准确时，很容易被忽略，而不能及时发现故障)、标定困难(需要正、负压都打压标定才可靠)、使用困难(需要操作三阀组或五阀组)等缺点，容易酿成严重的安全事故。
发明内容：
本发明的目的是改进现有的差压式液位测量方式的不足，提供一种故障率低、可靠性高且标定容易的密闭容器液位测量系统。为此，本发明采用如下的技术方案。
一种密闭容器液位测量系统，包括测量密闭容器内液位上部气体压力的第一压力传感器以及计算单元，在所述密闭容器的侧壁上设置有第二压力传感器，两个压力传感器的测量信号被送入计算单元，由计算单元计算得出密闭容器内液体的液位。
作为优选实施方式，本发明的密闭容器液位测量系统，所述的液位测量系统还包括第三压力传感器，设置在与第二压力传感器不同高度的密闭容器侧壁上，其测量信号被送入计算单元，由计算单元根据第二压力传感器和第三压力传感器的测量信号计算液体密度，并据此修正液位测量值。
本发明不需要无导压管、平衡阀等器件，不仅能节约成本，而且具有结构简单，标定简单、使用简单的优点，增加的修正用压力传感器(变送器)的测量值还具有参考价值。需要着重提出的是，压力变送器的可靠性较差压变送器和其它液位变送器高，并且即使压力变送器出现故障，也可以通过压力的对比，非常容易地发现故障，从而采取措，施避免事故的发生。
附图说明：
图1是现有技术的应用图例；
图2是本发明的应用图例。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明
本发明的密闭容器测量原理和现有的差压变送器测液位一样，不同的是，本发明利用两个或多个压力变送器(传感器)来代替差压变送器。然后在中央控制系统上进行组态，计算出液位的高度。
本发明看似要用两个压力变送器代替现有技术的一个差压变送器，而实际不是。因为在容器顶部，一般都设计有压力变送器2来对容器压力进行测量，所以实施本发明只需要在容器的下部用一个压力变送器5代替差压变送器1，然后在中央控制系统上进行组态，将压力变送器2、5的测量值引入计算就可以完成对液位的测量，参见图2。本发明实际是用一个压力变送器代替了一个差压变送器来进行液位的测量，在成本方面也会有所减少。
测量原理：
通过压力变送器5测量出容器中某一固定位置的压力Ph，通过压力变送器2测量出容器顶部的压力P0，再通过ΔP＝Ph-P0计算压差ΔP，根据静压测量原理ΔP＝ρgΔh，可得Δh＝ΔP/ρg其中ρ为被测液体密度，g为当地重力加速度，Δh为变送器浸入液体的深度，最后计算出被测介质的液位高度。
在石油生产的实际应用中，容器上通常设计有两个压力变送器2、3，一个2接入中央控制系统的过程控制系统PCS，用于控制气动调节阀；另一个3接入中央控制系统的紧急关断系统ESD，用于产生紧急关断用。所以实施本发明，可以将罐顶的两个压力变送器2、3的测量值都引入液位的计算。当任何一个顶部的压力变送器2或3出现故障时，液位的测量工作都还能正常进行，并且可以互相比对。另外，当压力的变送器2或3损坏时，液位上使用的压力变送器5还可以供参考使用。因为容器上一般都还有另外的液位测量仪表比如安装在现场的液位计，通过底部压力变送器5测量的压力值及容器的液位可以估算出容器顶部的压力，所以也相当于多一个压力仪表来供容器顶部压力变送器的测量值进行判断参考。
通过测量差压的方式来测量液位，都会因为介质密度的变化而影响测量的精度。为了修正因为密度变化对测量精度的影响，在传统的石油生产的实际应用中，容器上通常设计有温度变送器4。由于液体密度与温度存在一定的函数关系，因此通过引入温度的计算来修正介质的密度，从而提高测量精度。但由于液体密度与温度之间的函数关系与液体本身的组份有关系，此种标定方法，对不同的液体需要确定不同的函数关系。与传统的修正方法不同，本发明提出了间接测量在线密度的方法：在容器上再增加一个压力变送器6，由于压力变送器5和6之间的高度差为一固定值Δh，通过压力变送器5和压力变送器6的测量值可计算出压差ΔP。根据静压测量原理ΔP＝ρgΔh，可得液体的在线密度ρ＝ΔP/gΔh其中ρ为被测液体密度，g为当地重力加速度，Δh为变送器浸入液体的深度。很显然，与传统的修正方法相比，本发明需要多安装一个压力变送器，成本也有所提高，但由此也带来了好处，使得液位修正独立于液体组份和性质，变得简单易行且液位测量更为准确。
此外，还可以通过减小压力变送器的测量误差来提高液位的测量精度：一、对压力变送器选型时，需要选择合适量程的压力变送器；二、由于仪表的量程越小，绝对误差越小。所以可将其中一个压力变送器2的零点标定为容器关断值下限的90％左右，将量程标定为关断值上限的110％左右，这样可以大大减小压力变送器的量程范围，进而减小压力变送器的测量误差，达到提高测量液位精度的目的。

Claims (2)

1.一种密闭容器液位测量系统，包括测量密闭容器内液位上部气体压力的第一压力传感器以及计算单元，在所述密闭容器的侧壁上设置有第二压力传感器，两个压力传感器的测量信号被送入计算单元，由计算单元计算得出密闭容器内液体的液位。
2.根据权利要求1所述的密闭容器液位测量系统，其特征在于，所述的液位测量系统还包括第三压力传感器，设置在与第二压力传感器不同高度的密闭容器侧壁上，其测量信号被送入计算单元，由计算单元根据第二压力传感器和第三压力传感器的测量信号计算液体密度，并据此修正液位测量值。
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