CN103278215A

CN103278215A - 倾角传感式存储罐液位智能检测方法及装置

Info

Publication number: CN103278215A
Application number: CN2013102058089A
Authority: CN
Inventors: 吴新文; 胡在强; 李庆云
Original assignee: Shandong Shengli Tonghai Group Dongying Tianlan Energy Saving Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Shandong Shengli Tonghai Group Dongying Tianlan Energy Saving Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2013-09-04

Abstract

一种倾角传感式存储罐液位智能检测方法，是通过倾角传感式液位计、倾角传感器模块、温度补偿模块、MCU处理器模块、采集处理模块、数据远传模块实现的。采用了存储罐的机械浮球指针液位计的工作机构，使用倾角传感式液位计指针测量转动角度，处理器模块对指针倾角转换后的电信号进行采集、处理，根据角度和液位一一对应关系，并通过温度采集模块对数据进行修正，计算出存储罐的液位和体积，将液位和体积数据通过电信号和数字信号进行远传输出；对于偏远无法提供电源的存储罐，该液位计配置了太阳能板加蓄电池进行供电模块，使用CDMA、3G或GPRS无线网络将数据进行远传。

Description

倾角传感式存储罐液位智能检测方法及装置

技术领域

本发明涉及一种油田存储罐液面检测技术领域具体地说是一种倾角传感式存储罐液位智能检测方法及装置。

背景技术

油田生产需要很多存储罐设备，如三相油水分离器、缓冲罐、油井多功能收集器等。在油田生产中，由于地域广阔，众多存储罐地域偏远，现场操作人员较少，经常发生由于液位过低或过高导致的生产事故。因此对于存储罐的液位监测非常重要。现在使用的液位计种类很多，但在偏远的密闭存储罐的使用过程中都存在一定的问题，如：差压液位计由于原油密度和含水率的变化导致准确度很差；超声波液位计、雷达液位计等由于泡沫、原油结皮等问题也存在较大误差、甚至错误信号的问题。存储罐一般属于压力容器设备，需要进行国家特种设备备案，生产出厂检测完成后一般不允许再次进行开口等操作，而这些设备在进行撬装后，到达现场距离较远，仪表一般不能直接安装，需到现场后才能够安装，但这样一般需要对管体进行重新试压，当仪表出现故障后，需要停止生产、卸掉压力、甚至是对整个存储器进行清理后才能拆装仪表。因此，传统的液位仪表在应用中受到很多限制。存储罐一般配置侧装机械指针指示存储罐内的液位，指针和内部浮球为机械联动结构，受各种因素影响小，现场一般配置指示表盘，无法完成液位远传，工作人员根据现场指针指在表盘上的刻度进行数据读取，实时性差。

发明内容

本发明的目的是将卧式液体存储罐设备的机械侧装浮球液位计信号转化为可以远传的电信号，并将之结合为一种新型仪表，有效的解决了卧式储油罐液位信号远程问题。

本发明的方法是通过倾角传感式液位计、倾角传感器模块、温度补偿模块、MCU处理器模块、采集处理模块、数据远传模块实现的。采用了存储罐的机械浮球指针液位计的工作机构，使用倾角传感式液位计指针测量转动角度，处理器模块对指针倾角转换后的电信号进行采集、处理，根据角度和液位一一对应关系，并通过温度采集模块对数据进行修正，计算出存储罐的液位和体积，将液位和体积数据通过电信号和数字信号进行远传输出；对于偏远无法提供电源的存储罐，该液位计配置了太阳能板加蓄电池进行供电模块，使用CDMA、3G或GPRS无线网络将数据进行远传。

本发明的检测装置包括存储罐、倾角传感式液位计、刻度盘、浮球液位计机构、倾角传感器模块、温度补偿模块、MCU处理模块、采集处理模块和数据远传模块，其特征在于倾角传感式液位计包括与存储罐上的浮球液位机构的浮球连杆轴连接的指针，设在指针一侧的仪器壳，设在壳内的包括倾角传感器模块、温度补偿模块、MCU处理器模块、采集处理模块、数据远传模块、电源电路、时钟电路和SPI及存储模块组成的倾角传感式液位计电路。

指针设为伸缩式，一端设有转轴固定孔，另一端设有滑动轨和设在滑动轨上的滑动指针头，在滑动轨与转轴固定孔之间设有仪器壳的固定孔。

仪器壳设为矩形体，上部设有封盖，内侧壁上设倾角传感式液位计线路板固定孔和在外沿上设有仪器壳固定孔，在右侧壁上设有引线孔，在外侧壁上设有显示操作屏。

倾角传感式液位计电路为：倾角传感模块和温度传感模块分别与采集处理模块相联，采集处理模块与MCU处理器模块相联，电源管理电路、复位芯片及电路、晶振电路和拨码开关电路与MCU处理器模块相联，外部电源或太阳能电源与电源管理电路相联；RS485模块、时钟芯片和SPI及存储模块与MCU处理模块相联，RS485模块与RS485传输系统相联；MCU处理器模块与模拟开关MC14052B相联，无线Zigbee、GPRS无线通讯模块和编程接口与模拟开关MC14052B相联。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

1、不需要对存储罐内部或罐体本身进行改造，利用原有的机械指针或直接更换指针即可完成液位监测；

2、指针液位计一体式结构，指针长度可以调节；

3、安装方便，对罐体原有结构没有影响，适用于新罐安装和旧罐改造，不须重新试压；

4、不受罐容积、安装地点情况影响；

5、不受罐体内介质影响，精度高；

6、仪表维修方便，不须泄压、停产。

附图说明

图1-本发明的安装结构示意图；

图2-本发明的电路原理图；

图3-指针的结构示意图；

图中1-存储罐，2-刻度盘，3-浮球连杆连接轴，4-倾角传感式液位计仪器壳，5-指针，6-转轴固定孔，7-线路板固定孔，8-仪器壳固定孔，9-引线孔，10-滑动轨，11-滑动槽，12-滑动指针头。

具体实施方式

为进一步公开本发明的技术方案，下面结合说明书附图通过实施例作详细说明：

本发明的检测装置包括存储罐1、倾角传感式液位计、刻度盘2、浮球液位计机构、倾角传感器模块、温度补偿模块、MCU处理模块、采集处理模块和数据远传模块，其特征在于倾角传感式液位计包括与存储罐上的浮球液位机构的浮球连杆轴3连接的指针5，设在指针一侧的通过仪器壳固定孔8固定的仪器壳4，设在壳内的通过线路板固定孔7固定的包括倾角传感器模块、温度补偿模块、MCU处理器模块、采集处理模块、数据远传模块、电源电路、时钟电路和SPI及存储模块组成的倾角传感式液位计电路。

如图1、3所示，存储罐1使用倾角传感式液位计4和指针5共同完成浮球液位检测，当指针5带动倾角传感式液位计角度位置发生变化时，图2中倾角传感模块将变化的角度转化为相对应的电信号传递给采集处理模块进行处理好将数据传给MCU处理器进行处理，MCU处理器同时对温度传感模块进行采集，使用采集的温度对倾角数据继续拧修正，将修正后的数据转换为彼岸准信号或通过无线网络远传，从而实现了存储罐的液位数据采集和传输。

图2中倾角传感模块能够完成正反旋转方向的角度测量，并将角度信号转换为电信号输送给采集模块和MCU处理器模块。要确保倾角传感模块安装的水平度，消除由于安装变形引起的测量精度变化。

液位计可以使用太阳能板供电和电源直接供电方式，太阳能板供电方式使用在偏远地区或供电不方便的地区。检测设备的倾角传感模块和温度传感模块为倾角测量的主要器件，MCU处理器模块对传感器信号定时进行采集，并将信号通过SPI存储模块进行数据存储。当上位机需要数据时，智能变送器可以通过Zigbee、GPRS、RS485三种方式进行数据上传。为降低能耗，智能变送器通过电源管理模块控制用电，当微处理器处于空闲状态时，智能变送器转入低功耗运转，并切断相关电源。当接收到需要采集的信号或定时时间到来时，唤醒MCU处理器模块并给各个模块供电工作。

图3中转轴固定孔6直接卡在浮球浮球连杆轴上，仪器壳直接固定在指针5上面，指针5、滑动槽11、滑动轨10和滑动指针头12一起构成长度可调节的指针。

Claims

1.一种倾角传感式存储罐液位智能检测方法，是通过倾角传感式液位计、倾角传感器模块、温度补偿模块、MCU处理器模块、采集处理模块、数据远传模块实现的；采用了存储罐的机械浮球指针液位计的工作机构，使用倾角传感式液位计指针测量转动角度，处理器模块对指针倾角转换后的电信号进行采集、处理，根据角度和液位一一对应关系，并通过温度采集模块对数据进行修正，计算出存储罐的液位和体积，将液位和体积数据通过电信号和数字信号进行远传输出；对于偏远无法提供电源的存储罐，该液位计配置了太阳能板加蓄电池进行供电模块，使用CDMA、3G或GPRS无线网络将数据进行远传。

2.一种倾角传感式存储罐液位智能检测装置，包括存储罐、倾角传感式液位计、刻度盘、浮球液位计机构、倾角传感器模块、温度补偿模块、MCU处理模块、采集处理模块和数据远传模块，其特征在于倾角传感式液位计包括与存储罐上的浮球液位机构的浮球连杆轴连接的指针，设在指针一侧的仪器壳，设在壳内的包括倾角传感器模块、温度补偿模块、MCU处理器模块、采集处理模块、数据远传模块、电源电路、时钟电路和SPI及存储模块组成的倾角传感式液位计电路。

3.根据权利要求2所述的倾角传感式存储罐液位智能检测装置，其特征在于：指针设为伸缩式，一端设有转轴固定孔，另一端设有滑动轨和设在滑动轨上的滑动指针头，在滑动轨与转轴固定孔之间设有仪器壳的固定孔。

4.根据权利要求2所述的倾角传感式存储罐液位智能检测装置，其特征在于：仪器壳设为矩形体，上部设有封盖，内侧壁上设倾角传感式液位计线路板固定孔和在外沿上设有仪器壳固定孔，在右侧壁上设有引线孔，在外侧壁上设有显示操作屏。

5.根据权利要求2所述的倾角传感式存储罐液位智能检测装置，其特征在于：倾角传感式液位计电路为：倾角传感模块和温度传感模块分别与采集处理模块相联，采集处理模块与MCU处理器模块相联，电源管理电路、复位芯片及电路、晶振电路和拨码开关电路与MCU处理器模块相联，外部电源或太阳能电源与电源管理电路相联；RS485模块、时钟芯片和SPI及存储模块与MCU处理模块相联，RS485模块与RS485传输系统相联；MCU处理器模块与模拟开关MC14052B相联，无线Zigbee、GPRS无线通讯模块和编程接口与模拟开关MC14052B相联。