CN104215291A - 膜式储气柜内膜实时沼气容量探测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及膜式储气柜内膜实时沼气容量探测方法及系统的改进。目的是提供一种造价低廉、性能稳定的膜式储气柜内膜实时沼气容量探测方法，利用探测内膜到外膜的距离获取内膜容量，该方法采用在外膜顶部固定称重传感器，在称重传感器上连接粗细均匀的链条的结构，链条位于内膜外部且其下端支承在内膜的顶部，链条的长度不短于其与称重传感器的连接处到膜式储气柜的底膜的距离，在内膜起伏的过程中，保持链条的绷直部分的长度等于其与称重传感器的连接处到链条下端在竖直方向的距离，通过称重传感器感应链条的绷直部分的重量计算出内膜到外膜的距离。本发明的另一目的是提供一种利用上述方法的膜式储气柜内膜实时沼气容量探测系统。

Description

膜式储气柜内膜实时沼气容量探测方法及系统

技术领域

本发明属于沼气容量检测领域，具体涉及膜式储气柜内膜实时沼气容量探测方法及系统的改进。

背景技术

膜式储气柜，是目前沼气工程及污水处理工程中进行储存沼气的专用设备，正在中国推广。膜式储气柜主要由相互密封连接的外膜、内膜和底膜组成，底膜位于膜式储气柜的底部，形状为圆形，外膜和内膜均呈球冠形状，内膜内的空间即为沼气的储气空间。

为了得知内膜的储气容量，现在市面上存在的内膜储气容量探测方法一般是采用超声波距离探测器、激光距离探测器、光电距离探测器或拉绳的方法来探测内膜到外膜的距离。但是超声波距离探测方法有信号容易波动的缺点，激光距离探测方法有价格较贵、寿命较短的缺点，拉绳探测方法有容易卡住失灵的缺点。而且这些显示都是数字显示，非专业人员很难看懂，不直观。

发明内容

本发明的目的是提供一种造价低廉、性能稳定的膜式储气柜内膜实时沼气容量探测方法，同时提供一种运用该方法的系统。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种膜式储气柜内膜实时沼气容量探测方法，利用探测内膜到外膜的距离获取内膜容量，该方法采用在外膜顶部固定称重传感器，在称重传感器上连接粗细均匀的链条的结构，链条位于内膜外部且其下端支承在内膜的顶部，链条的长度不短于其与称重传感器的连接处到膜式储气柜的底膜的距离，在内膜起伏的过程中，保持链条的绷直部分的长度等于其与称重传感器的连接处到链条下端在竖直方向的距离，通过称重传感器感应链条的绷直部分的重量计算出内膜到外膜的距离。

优选的：根据内膜到外膜的距离与链条的绷直部分的重量成正比，沼气容量与内膜到外膜的距离呈反比的关系，该方法还包括：

设置处理器，将称重传感器与处理器连接，将称重传感器感应到的重量传输到处理器内；

设置与处理器连接的显示界面，显示界面具有显示沼气容量的显示图像，显示图像的最低显示位和最高显示位分别对应内膜未储气和储满气的状态下称重传感器的重量感应数值。

优选的：所述称重传感器固定在外膜的顶部中心，所述链条的下端支承在内膜的顶部中心。

优选的：所述内膜的顶部中心固定有配重，所述链条的两端分别与称重传感器和配重连接。

优选的：该方法包括：

1)检测出链条每单位长度的重量m；

2)在内膜储满气的状态下，配重升到最高点，配重和链条未绷直的部分由内膜支承，称重传感器感应到绷直的链条的重量M0；

3)在内膜内未储气的状态下，配重降到最低点，配重和链条未绷直的部分由底膜支承，记录称重传感器感应到绷直的链条的重量M1；

4)在内膜起伏的过程中，记录称重传感器感应到绷直的链条的重量Mn；

5)通过公式1计算得出链条绷直部分的长度，公式1为：Ln＝Mn×m；

6)通过公式1计算得出内膜储满气的状态链条绷直部分的长度L0＝M0×m，内膜未储气的状态链条绷直部分的长度L1＝M1×m。

优选的：根据配重在内膜上的实际高度值，即内膜的顶部相对底膜的高度值L＝L1-Ln，L与内膜内的沼气实际容量值成正比例关系的原理，将内膜内的沼气实际容量值通过显示图像进行显示，包括：

将链条每单位长度的重量m、公式1以及公式L＝L1-Ln输入处理器；

将显示图像的显示位与L的数值进行关联，显示图像的最低显示位和最高显示位分别对应0和L1-L0。

本发明的另一技术方案是：一种膜式储气柜内膜实时沼气容量探测系统，包括称重传感器和粗细均匀的链条，所述称重传感器固定于膜式储气柜的外膜的顶部，所述链条与称重传感器连接，使称重传感器对链条的重量进行感应，链条位于内膜外部且其下端支承在内膜的顶部，链条的长度不短于其与称重传感器的连接处到膜式储气柜的底膜的距离，且在内膜起伏的过程中，链条的绷直部分的长度等于其与称重传感器的连接处到链条下端在竖直方向的距离。

优选的：所述称重传感器固定在外膜的顶部中心，所述链条的下端支承在内膜的顶部中心。

优选的：所述内膜的顶部中心固定有配重，所述链条的两端分别与称重传感器和配重连接。

前述任意结构都可以进一步优选的：还包括带处理器的控制盒，控制盒上设置与处理器通过电路连接的显示界面和操作界面，所述称重传感器与处理器通过电路连接。

本发明具有以下有益效果：本发明利用称重传感器完成内膜到外膜之间的距离探测：即在称重传感器下方挂一条链条，当内膜升起时，就会托起链条，那么，链条的重量就会减轻，反之，链条的重量就会加重。利用这种原理来测量链条全程的总重量和最轻重量之间的变化。内膜距离外膜最近时就是重量最轻的时刻，内膜距离外膜最远的时候就是重量最重的时刻。然后通过设置图像显示的方法让客户一目了然内膜的起伏状态。此方法的优点如下：

1)造价低廉，称重传感器早已应用于各个行业，属于较为成熟和应用广泛的产品，所以造价较低；

2)性能稳定，称重传感器没有声波和光波，所以不易受到外界的各种声波和光波的干扰，所以性能较稳定；

3)受温度影响很小，称重传感器的耗电量很小，所以受温度影响的小；

4)耐腐蚀，称重传感器可以做成密封的和外壳为不锈钢的，所以耐腐蚀；

5)观看内膜时，图像显示一目了然，无需专业人员的转换判断。

附图说明

图1为本发明在内膜储满气的状态下的结构示意图；

图2为本发明在内膜半储气的状态下的结构示意图；

图3为本发明在内膜未储气的状态下的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示的，一种膜式储气柜内膜3实时沼气容量探测系统，包括称重传感器1和粗细均匀的链条2，在本实施方式中，链条2由不锈钢制成，其受到环境影响小，不容易生锈或腐蚀，因此使用寿命长，性能稳定。称重传感器1由不锈钢外壳密封，使称重传感器1与外界隔开，减少环境对称重传感器1的影响，延长称重传感器1的使用寿命，并保证称重传感器1的稳定运行。因为不锈钢外壳仅是对称重传感器1起到一个保护的作用，因此，图中未示出不锈钢外壳，其采用任何形状均可以，只要能起到对称重传感器1的密封保护作用，又不影响称重传感器1对链条2重量的感应以及对感应到的重量数据进行传输即可。实际使用中，不锈钢外壳的形状根据称重传感器1的实际形状进行设计。对于称重传感器1的种类选择，只要能够适用于对垂吊类产品进行重量感应的称重传感器1均适用于本探测系统。而称重传感器1的具体型号则可以根据实际应用中膜式储气柜的容量大小及所选用的链条2的重量进行选择。

所述称重传感器1固定于膜式储气柜的外膜4的顶部中心，称重传感器1可以固定在外膜4的外侧、内侧或者一部分位于外膜4外侧另一部分位于外膜4内侧，这几种固定方式均落入本发明的技术方案之内。称重传感器1与外膜4之间的固定结构，采用现有技术中的常用的固定手段，只要能够保证称重传感器1与外膜4之间的固定结构牢固，并且利于对链条2重量进行感应即可。本实施方式中，称重传感器1固定在外膜4的顶部外侧。

所述链条2与称重传感器1连接且位于膜式储气柜的内膜3之外，链条2的上端固定连接在称重传感器1的称重台上。链条2的下端支承在内膜3的顶部中心。为了使称重传感器1感应到的链条2重量变化与内膜3在未储气至储满气的整个起伏过程中内膜3顶部高度变化相对应，链条2的长度必须不短于称重传感器1到膜式储气柜的底膜的距离，且在内膜3起伏的过程中，链条2的绷直部分的长度等于称重传感器1到链条2下端在竖直方向的距离，即链条2在内膜3起伏的过程中，其绷直部分始终保持竖直的状态。链条2的绷直部分的长度会随着内膜的起伏而变化，在链条2的绷直部分下方的是链条2的未绷直部分，该未绷直部分和链条2的下端一起由内膜3支承，所以，称重传感器1感应到的只是链条2的绷直部分的重量。为了减少内膜3的支承重量，以及减少材料的浪费，在内膜3的顶部中心与底膜贴合的状态下，链条2的绷直部分的长度即为链条2的全长。

为了保证内膜3在起伏过程中，其顶部中心始终保持与外膜4顶部中心在水平面上的投影的重合，并且在内膜3的顶部中心外侧固定有配重5，所述链条2的下端与配重5固定连接，配重5使内膜3的顶部中心在其起伏的过程中始终保持竖直上下的移动，同时使内膜3的顶部中心始终位于其顶部的最低点，保证链条2的未绷直部分不会从底膜的顶部中心偏离，从而确保链条2的绷直部分始终处于竖直的状态，确保称重传感器1感应到的链条2绷直部分的重量的准确性。配重5可以设置成上方敞开的盒体状，链条2的下端固定在配重5的内底部，使链条2的未绷直部分完全容纳在配重5的内部，进一步保证了链条2的未绷直部分不会从底膜的顶部中心偏离。

本探测系统设置有对称重传感器1的感应数据进行信息处理的控制盒6，控制盒6上安装有数字显示测控表和光柱显示器8，数字显示测控表与称重传感器1通过信号线9进行连接，对称重传感器1感应到的数据进行实时存储和处理，并将处理的数据与光柱显示器8进行关联，将数据转换成光柱图像在光柱显示器8上进行显示。其中数字显示测控表具有处理器和操作界面的处理和操作功能，光柱显示器8则具有进行图像显示的显示界面功能。当然，在本领域技术人员的常识范围内，也可以通过其他的处理器、操作界面和显示界面对本实施方式中的数字显示测控表和光柱显示器8进行替换，来实现对称重传感器1感应到的数据进行处理和图像转换。

本探测系统的探测方法包括：

通过称重传感器对内膜在起伏过程中链条的绷直部分的重量进行感应，将称重传感器感应到的重量数据传输到数字显示测控表的数据存储单元，通过数字显示测控表的数据计算单元对数据进行换算，并将换算的数据信号转换为图像信号通过光柱显示器的光柱进行显示，具体步骤如下：

1)在链条安装之前，预先检测出链条每单位长度的重量m，并将m输入到数字显示测控表的数据计算单元；

2)在探测系统安装好之后，在内膜储满气的状态下，此时配重升到最高点，配重和链条未绷直的部分全部由内膜支承，称重传感器感应到绷直的链条的重量M0，并将MO传输到数字显示测控表的数据存储单元进行保存；

3)在探测系统安装好之后，在内膜未储气的状态下，此时配重位于最低点，配重和链条未绷直的部分全部由底膜支承，称重传感器感应到绷直的链条的重量M1，并将M1传输到数字显示测控表的数据存储单元进行保存；

4)假设内膜在起伏的过程中，称重传感器感应到绷直的链条的重量为Mn，则在内膜在起伏的过程中链条绷直部分的长度的计算公式则为：Ln＝Mn×m(此公式命名为公式1)；

5)将公式1输入到数字显示控制表的数据存储单元；

6)数字显示控制表的数据计算单元通过公式1计算得出内膜储满气的状态链条绷直部分的长度L0＝M0×m，内膜未储气的状态链条绷直部分的长度L1＝M1×m，L0和L1即为本探测系统的最大量程和最小量程，将L0和L1的值存储在数字显示控制表的数据存储单元。

7)根据内膜到外膜的距离与链条的绷直部分的重量成正比，沼气容量与内膜到外膜的距离呈反比的关系，可以得出内膜内的沼气实际容量值与底膜到内膜顶部中心的高度成正比的关系，即配重在内膜上的实际高度值与内膜内的沼气实际容量值成正比，内膜的顶部相对底膜的高度值为L，L的计算公式为L＝L1-Ln(此公式命名为公式2)，则当内膜未储气时，Ln＝L1，L＝L1-L1＝0，当内膜储满气时，Ln＝L0，L＝L1-L0＝L1-M0×m；

8)将公式2输入到数字显示控制表的数据存储单元，Mn的值在数字显示控制表的数据计算单元内实时更新，则数字显示控制表的数据计算单元相应地对L的值进行实时计算更新；

9)将数字显示控制表的数据计算单元处理的L的值与光柱显示器的光柱进行关联，光柱的最低显示位和最高显示位分别对应0和L1-M0×m(实际使用中，此处的L1-M0×m为具体的数值，此处由于本实施方式中未涉及具体数值，因此用公式代替)。

采用本探测系统，当内膜顶部中心升到最高处时，光柱就会显示满格，当内膜顶部中心降到最低处时，光柱就会显示最低格，对内膜内的沼气容量的显示非常直观，使查看的人员能够一目了然地得知内膜的沼气实际容量。

由于内膜的实际高度的变化值是将内膜到外膜的最大距离值减去内膜到外膜的距离变化值，因此本实施方式中忽略了配重的高度以及链条上端到外膜顶部内侧的距离这两个定值。实际上内膜到外膜的实际距离是链条的绷直部分的长度加上配重的高度，如果链条的上端位于外膜顶部内侧的下方，则要再加上链条上端到外膜顶部内侧的距离，如果链条的上端位于外膜顶部内侧的上方，则要再减去链条上端到外膜顶部内侧的距离。

在探测系统未设置完成之前，通过如下方法判断内膜是否已储满气：

1.通过气压表检测气压的方式判断，持续向内膜内充气，直至内膜内压力大于大气压力则表示内膜已储满气；

2.通过称重传感器的重量变化值的方式判断，持续向内膜内充气，直至称重传感器检测到的重量保持一段时间不再改变。

Claims (10)

1.一种膜式储气柜内膜实时沼气容量探测方法，利用探测内膜到外膜的距离获取内膜容量，其特征在于：该方法采用在外膜顶部固定称重传感器，在称重传感器上连接粗细均匀的链条的结构，链条位于内膜外部且其下端支承在内膜的顶部，链条的长度不短于其与称重传感器的连接处到膜式储气柜的底膜的距离，在内膜起伏的过程中，保持链条的绷直部分的长度等于其与称重传感器的连接处到链条下端在竖直方向的距离，通过称重传感器感应链条的绷直部分的重量计算出内膜到外膜的距离。

2.根据权利要求1所述的膜式储气柜内膜实时沼气容量探测方法，其特征在于：根据内膜到外膜的距离与链条的绷直部分的重量成正比，沼气容量与内膜到外膜的距离呈反比的关系，该方法还包括：

设置处理器，将称重传感器与处理器连接，将称重传感器感应到的重量传输到处理器内；

设置与处理器连接的显示界面，显示界面具有显示沼气容量的显示图像，显示图像的最低显示位和最高显示位分别对应内膜未储气和储满气的状态下称重传感器的重量感应数值。

3.根据权利要求2所述的膜式储气柜内膜实时沼气容量探测方法，其特征在于：所述称重传感器固定在外膜的顶部中心，所述链条的下端支承在内膜的顶部中心。

4.根据权利要求3所述的膜式储气柜内膜实时沼气容量探测方法，其特征在于：所述内膜的顶部中心固定有配重，所述链条的两端分别与称重传感器和配重连接。

5.根据权利要求3或4所述的膜式储气柜内膜实时沼气容量探测方法，其特征在于：该方法包括：

1)检测出链条每单位长度的重量m；

2)在内膜储满气的状态下，配重升到最高点，配重和链条未绷直的部分由内膜支承，称重传感器感应到绷直的链条的重量M0；

3)在内膜内未储气的状态下，配重降到最低点，配重和链条未绷直的部分由底膜支承，记录称重传感器感应到绷直的链条的重量M1；

4)在内膜起伏的过程中，记录称重传感器感应到绷直的链条的重量Mn；

5)通过公式1计算得出链条绷直部分的长度，公式1为：Ln＝Mn×m；

6)通过公式1计算得出内膜储满气的状态链条绷直部分的长度L0＝M0×m，内膜未储气的状态链条绷直部分的长度L1＝M1×m。

6.根据权利要求5所述的膜式储气柜内膜实时沼气容量探测方法，其特征在于：根据配重在内膜上的实际高度值，即内膜的顶部相对底膜的高度值L＝L1-Ln，L与内膜内的沼气实际容量值成正比例关系的原理，将内膜内的沼气实际容量值通过显示图像进行显示，包括：

将链条每单位长度的重量m、公式1以及公式L＝L1-Ln输入处理器；

将显示图像的显示位与L的数值进行关联，显示图像的最低显示位和最高显示位分别对应0和L1-L0。

7.一种膜式储气柜内膜实时沼气容量探测系统，其特征在于：包括称重传感器和粗细均匀的链条，所述称重传感器固定于膜式储气柜的外膜的顶部，所述链条与称重传感器连接，使称重传感器对链条的重量进行感应，链条位于内膜外部且其下端支承在内膜的顶部，链条的长度不短于其与称重传感器的连接处到膜式储气柜的底膜的距离，且在内膜起伏的过程中，链条的绷直部分的长度等于其与称重传感器的连接处到链条下端在竖直方向的距离。

8.根据权利要求7所述的膜式储气柜内膜实时沼气容量探测系统，其特征在于：所述称重传感器固定在外膜的顶部中心，所述链条的下端支承在内膜的顶部中心。

9.根据权利要求8所述的膜式储气柜内膜实时沼气容量探测系统，其特征在于：所述内膜的顶部中心固定有配重，所述链条的两端分别与称重传感器和配重连接。

10.根据权利要求7到9中任意一项所述的膜式储气柜内膜实时沼气容量探测系统，其特征在于：还包括带处理器的控制盒，控制盒上设置与处理器通过电路连接的显示界面和操作界面，所述称重传感器与处理器通过电路连接。