CN102589653A - 隔离式伺服液位测量装置 - Google Patents

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本发明公开了一种隔离式伺服液位测量装置，特征是包括伺服式液位仪、只在顶端设置有开口的立式隔离护管、套置在立式隔离护管上的磁性浮球和铁质重力球；伺服式液位仪包括伺服电机、设置有电磁传感器的轮鼓组件、编码器和微处理器，轮毂组件包括内轮鼓和外轮鼓；立式隔离护管除顶端外，其余管体连同磁性浮球安装在储罐内，磁性浮球浮在储罐内液体的液面上，并可随储罐内液体液位的变化上升或下降，铁质重力球吊系在卷绕在外轮毂的测量钢丝上，并放置在护管的管腔内，磁力浮球与铁质重力球之间能够产生磁力作用。本发明结构简单，易安装，便于伺服式液位仪的日常维修与保养，当伺服式液位仪需要维修时，只需将铁质重力球从护管内抽出即可展开。

Description

隔离式伺服液位测量装置
技术领域
本发明涉及一种可应用于高压、真空或具有腐蚀性液体、易爆环境中的伺服液位测量装置。
背景技术
随着经济的发展，工业自动化程度的提升，人们对工业原料中燃料的存储管理要求也越来越高。一些有毒有害或易燃易爆的液体需要特殊的罐装容器进行存储。这些存储容器的技术要求很高，不仅要求容器具有严格的密封性，而且要求具有抗高压、耐腐蚀等特性。面对如此苛刻的技术条件，特殊容器内的液体计量就成了关键问题。目前市面上绝大多数伺服式液位测量装置在面对如此恶劣的使用环境时都显得无能为力。即使有些伺服式液位测量装置能满足使用要求，也是一次性的。因为上述液位测量装置中的测量浮子在罐体生产时，就被一次性密封在罐内。在以后的日常应用中如果液位测量装置发生故障，尤其是测量浮子出现问题，这些特殊罐体就不可能打开进行设备维修。由于上述原因使得伺服式液位测量装置在特殊罐体中的应用受到了的限制。
现有技术中的一种伺服液位测量装置，包括伺服式液位仪和测量浮子，伺服式液位仪包括伺服电机、设置有电磁传感器的轮鼓组件、编码器和微处理器，轮毂组件包括内轮鼓和外轮鼓，测量浮子吊系在卷绕在外轮毂的测量钢丝上。伺服式液位仪一般固定在罐体的顶部，测量浮子置于储罐内，与储罐内的液体保持接触。上述伺服式液位测量装置基于阿基米德原理，测量浮子处于储罐内被测液体表面，测量浮子受到其本身重力和液体的浮力，在测量钢丝上则表现为测量浮子所受重力和浮力之合力，即测量钢丝上的张力。在伺服式液位测量装置工作过程中，随着罐内储存液体液位的变化，测量浮子将随之上升或下降，测量浮子作用于测量钢丝(细钢丝)的张力在外轮鼓的磁铁上产生力矩，从而引起磁通量的变化，轮鼓组件间的磁通量变化导致内磁铁上的电磁传感器(霍尔元件)输出电压信号发生变化，其电压值与存储在CPU中的参考电压作比较；上述磁通量的变化使电磁传感器输出电压信号发生变化，此时电压信号与微处理器中的参考电压差值不为零，CPU发出伺服电机启动信号，伺服电机带动外轮鼓作相应转动，使测量浮子以稳定的步幅下降或上升，同时由编码器记录下伺服电机的转动步数，CPU自动计算出测量浮子的位移量即液位变化量。该伺服式液位测量装置就存在上述技术问题。
由此可见，现有技术中的伺服液位测量装置还有待于进一步改进。
发明内容
本发明的任务在于解决现有技术中伺服液位测量装置存在的技术缺陷，提供一种隔离式伺服液位测量装置。
其技术解决方案是：
一种隔离式伺服液位测量装置，包括伺服式液位仪、只在顶端设置有开口的立式隔离护管、套置在立式隔离护管上的磁性浮球和铁质重力球；伺服式液位仪包括伺服电机、设置有电磁传感器的轮鼓组件、编码器和微处理器，轮毂组件包括内轮鼓和外轮鼓；上述立式隔离护管除其顶端外，其余管体部分连同磁性浮球安装在储罐内，磁性浮球浮在储罐内液体的液面上，并可随储罐内液体液位的变化上升或下降，铁质重力球吊系在卷绕在外轮毂的测量钢丝上，并放置在护管的管腔内，磁力浮球与铁质重力球之间能够产生磁力作用。
上述立式隔离护管是采用透磁材料制成的。
上述立式隔离护管是采用不锈钢材料制成的。
上述磁性浮球包括浮球和设置在浮球上的永久性磁铁。
上述伺服式液位仪可通过密封法兰安装在立式隔离护管的顶端开口处。
上述磁性浮球在随储罐内液体液位变化相应浮动过程中，铁质重力球在垂直方向受到的力也会发生相应的改变，铁质重力球作用于测量钢丝上的重力在外轮鼓的磁铁上产生力矩，引起磁通量的变化，磁通量的变化使电磁传感器输出电压信号发生变化，此时由微处理器发出伺服电机启动信号，由伺服电机带动外轮鼓做出相应转动，并带动铁质重力球上升或下降，同时由编码器记录下伺服电机的转动步数；当铁质重力球到达磁性浮球某一位置时，铁质重力球在垂直方向上只受到重力和拉力作用而达到平衡，由微处理器发出伺服电机停止信号，伺服电机停止转动，此时微处理器自动计算出重力球的位移量即液位变化量，并进一步计算得出储罐内的液位高度。
本发明具有以下有益技术效果：
1、现有技术中的伺服液位测量装置是基于阿基米德原理，测量浮子必须处于被测液体表面上，测量浮子受到其本身重力和液体的浮力，在测量钢丝上则表现为测量浮子所受重力和浮力之合力，即测量钢丝上的张力。而本发明则是利用磁性浮球随液面上下浮动时，再使铁质重力球感受其磁力的大小间接作用于测量钢丝上形成张力。
2、本发明有利于保持储罐的密封性，由于立式隔离护管的设置，能够使液位测量装置中的关键部件与储罐内的液体隔离，可适应于各种腐蚀性液体。
3、本发明结构简单，易安装，便于伺服式液位仪的日常维修与保养，当伺服式液位仪需要维修时，只需将铁质重力球从护管内抽出即可展开。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作更进一步说明：
图1为本发明一种实施方式的结构原理示意图。
图2为本发明的一种使用状态图。
具体实施方式
结合图1与图2，一种隔离式伺服液位测量装置，包括伺服式液位仪1、只在顶端设置有开口的立式隔离护管2、套置在立式隔离护管上的磁性浮球3和铁质重力球4。上述伺服式液位仪包括伺服电机101、设置有电磁传感器102的轮鼓组件、编码器103和微处理器104，轮毂组件包括内轮鼓105和外轮鼓106。上述立式隔离护管是采用透磁材料制成的，诸如选用耐腐蚀的不锈钢制成。上述磁性浮球包括浮球和设置在浮球上的永久性磁铁。上述立式隔离护管除其顶端外，其余管体部分连同磁性浮球安装在液体储存罐即储罐7内，磁性浮球浮在储罐内的液体8的液面上，并可随储罐内液体液位的变化上升或下降，铁质重力球吊系在卷绕在外轮毂的测量钢丝5上，铁质重力球放置在护管的管腔内，磁力浮球与铁质重力球之间能够产生磁力作用。上述伺服式液位仪可通过密封法兰6安装在立式隔离护管的顶端开口处。
本发明的工作原理大致是：
因为磁性浮球浮在储罐内液体的液面上，当液面上升、下降时磁性浮球也随之相应运动；铁质重力球在垂直方向受到的力也随之发生改变，伺服式液位仪中的伺服电机通过轮毂组件上的测量钢丝带动铁质重力球上下运动即上升或下降。
本发明在工作过程中，铁质重力球作用于钢丝上的重力在外轮鼓的磁铁上产生力矩，从而引起磁通量的变化。轮鼓组件间的磁通量变化导致内磁铁上的电磁传感器(霍尔元件)输出电压信号发生变化，其电压值与存储在微处理器(CPU)中的参考电压作比较。
当液面静止时，铁质重力球在磁性浮球某一位置上，此时垂直方向上只受到重力、拉力作用而达到力的平衡，电磁传感器输出的电压信号与CPU中的参考电压相一致，电压差值为零，伺服电机静止不动。
当液位下降时，磁性浮球随液面下降，铁质重力球在垂直方向上受力平衡被打破。铁质重力球作用于钢丝上的重力在外轮鼓的磁铁上产生力矩，引起磁通量的变化。磁通量的变化使电磁传感器输出电压信号发生变化，此时电压信号与CPU中的参考电压差值不为零，CPU发出伺服电机启动信号。伺服电机带动外轮鼓逆时针转动，铁质重力球以稳定的步幅下降；铁质重力球在下降的同时编码器记录伺服电机的转动步数，CPU自动计算出重力球的位移量即液位变化量。
当铁质重力球运动到磁性浮球某一位置时，铁质重力球重新受力平衡，此时电压差值为零，CPU发出伺服电机停止信号，伺服电机停止转动。CPU根据液位变化量计算出钢丝的罐内长度，其罐内长度设定为H2，储罐的高度设定为H1，该高度为已知高度，因此可计算出液位高度，设定液位高度为H，则H＝H1-H2。
当液位上升时，磁性浮球随液面上升，铁质重力球在垂直方向上受力平衡被打破。铁质重力球作用于钢丝上的重力在外轮鼓的磁铁上产生力矩，引起磁通量的变化。磁通量的变化使电磁传感器输出电压信号发生变化，此时电压信号与CPU中的参考电压差值不为零，CPU发出伺服电机启动信号。伺服电机带动外轮鼓顺时针转动，铁质重力球以稳定的步幅上升；铁质重力球在上升的同时编码器记录伺服电机的转动步数，CPU自动计算出重力球的位移量即液位变化量。
当铁质重力球运动到磁性浮球某一位置时，铁质重力球重新受力平衡，此时电压差值为零，CPU发出伺服电机停止信号，伺服电机停止转动。CPU根据液位变化量计算出钢丝的罐内长度，该罐内长度设定为H2，储罐的高度设定为H1，该高度为已知高度，因此可计算出液位高度，设定液位高度为H，则H＝H1-H2。
上述方式中未述及的有关技术内容采取或借鉴已有技术即可实现。
需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员还可以作出这样或那样的容易变化方式，诸如等同方式，或明显变形方式。上述的变化方式均应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种隔离式伺服液位测量装置，其特征在于包括伺服式液位仪、只在顶端设置有开口的立式隔离护管、套置在立式隔离护管上的磁性浮球和铁质重力球；伺服式液位仪包括伺服电机、设置有电磁传感器的轮鼓组件、编码器和微处理器，轮毂组件包括内轮鼓和外轮鼓；上述立式隔离护管除其顶端外，其余管体部分连同磁性浮球安装在储罐内，磁性浮球浮在储罐内液体的液面上，并可随储罐内液体液位的变化上升或下降，铁质重力球吊系在卷绕在外轮毂的测量钢丝上，并放置在护管的管腔内，磁力浮球与铁质重力球之间能够产生磁力作用。
2.根据权利要求1所述的一种隔离式伺服液位测量装置，其特征在于：所述立式隔离护管是采用透磁材料制成的。
3.根据权利要求2所述的一种隔离式伺服液位测量装置，其特征在于：所述立式隔离护管是采用不锈钢材料制成的。
4.根据权利要求1所述的一种隔离式伺服液位测量装置，其特征在于：所述磁性浮球包括浮球和设置在浮球上的永久性磁铁。
5.根据权利要求1所述的一种隔离式伺服液位测量装置，其特征在于：所述伺服式液位仪可通过密封法兰安装在立式隔离护管的顶端开口处。
6.根据权利要求1所述的一种隔离式伺服液位测量装置，其特征在于：所述磁性浮球在随储罐内液体液位变化相应浮动过程中，铁质重力球在垂直方向受到的力也会发生相应的改变，铁质重力球作用于测量钢丝上的重力在外轮鼓的磁铁上产生力矩，引起磁通量的变化，磁通量的变化使电磁传感器输出电压信号发生变化，此时由微处理器发出伺服电机启动信号，由伺服电机带动外轮鼓做出相应转动，并带动铁质重力球上升或下降，同时由编码器记录下伺服电机的转动步数；当铁质重力球到达磁性浮球某一位置时，铁质重力球在垂直方向上只受到重力和拉力作用而达到平衡，由微处理器发出伺服电机停止信号，伺服电机停止转动，此时微处理器自动计算出重力球的位移量即液位变化量，并进一步计算得出储罐内的液位高度。
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