CN105466521A - 一种容器中液体液位的测量方法 - Google Patents

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马振渊
郭开亚
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level, or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume, indicating by means of an alarm
    • G01F23/14Indicating or measuring liquid level, or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume, indicating by means of an alarm by measurement of pressure
    • G01F23/18Indicating, recording or alarm devices actuated electrically
    • G01F23/185Indicating, recording or alarm devices actuated electrically for discrete levels

Abstract

本发明涉及智能测量领域。本发明提供了一种容器中液体液位的测量方法,包括以下步骤:A、在容器的侧壁上选取两点,分别为上测量点和下测量点,上测量点在上面,下测量点在下面,分别安装压强传感器测量上测量点和下测量点的压强值;B、通过上测量点和下测量点的压强值及上测量点和下测量点间的垂直距离计算出液面距离上测量点的高度,计算公式为h1=P1h2/(P2-P1);其中P1为上测量点的压强值;P2为下测量点的压强值;h1为上测量点距离液面的高度;h2为上测量点和下测量点之间的垂直距离。本发明方法通过测量容器中液体两个不同高度的压强值,从而计算得到准确的液位高度,测量精度高,误差小,有效避免了温度、密度等因素引起的测量误差。

Description

一种容器中液体液位的测量方法
技术领域
[0001]本发明涉及智能测量领域,特别涉及一种容器中液体液位的测量方法。
背景技术
[0002]目前换流站在运行中的换流变压器、平波电抗器油枕油位表基本有三种类型:(I)浮球杠杆式油位表;(2)玻璃管油位计;(3)浮子液压式油位表。由于换流变、平波电抗器运行时油温变化幅度较大(20°C_100°C左右)油枕油位变化的幅度相对也大,因此油枕油位和换流变的充油量、油温及油的膨胀系数有着密切的关系,如果判断不准确容易发生变压器迫停事故。前面两种油位表安装于换流变油枕底部,由于油枕太高,又被箱体挡住,现场巡视时不能直观检查到油位,不能判断油温变化与油枕实际油位的对应油位,当油枕油位突变至超低油位时才能发出接点告警信号。第三种油位表可以在换流变巡视走道监视到油位,但由于压力传递毛细管的温度补偿及变压器油温变化引起的油位变化不能直接判断油位是否正确。但以上三种油位表存在共同的缺点:(I)检修、校验需要变压器停运时进行,定期校验、检修工作量大(安装运行后一般不进行校验维护)。(2)油枕油位与变压器的温度变化不能明确显示和预告警。
[0003]在现代生活及工业生产中,经常会遇到利用储存罐类容器保存液体,如水、油等,对储存罐中的液体储有量或者液位进行测量,测量方法大多数使用机械式(浮球)传动感应。还有一种方法,使用单个压强传感器检测压强,通过公式P = Pfh的变换,h=P/pg计算得到容器中液体的液位。其中压强P通过测量得到,密度P是直接使用的常温下的密度值。而实际上密度P随着温度的变化会发生变化。高度h会随着密度P发生变化,因此使用单个压强传感器测量,再经过计算得到的高度h精度低。
[0004]因此,需要提供一种测量精度高,同时又可以将检测结果转化为数字/模拟信号直接使用或者将测量结果直接显示出来的容器中液体液位的测量方法。
发明内容
[0005]本发明的目的在于提供一种容器中液体液位的高精度测量方法。本发明提供以下技术方案:
[0006] —种容器中液体液位的测量方法,该方法包括以下步骤:
[0007] A、在容器的侧壁上选取两点,分别为上测量点和下测量点,上测量点在上面,下测量点在下面,分别安装压强传感器测量上测量点和下测量点的压强值;
[0008] B、通过上测量点和下测量点的压强值及上测量点和下测量点间的垂直距离计算出液面距离上测量点的高度,计算公式为hl=Plh2/(P2-Pl);
[0009] 其中
[0010] Pl为上测量点的压强值;
[0011] P2为下测量点的压强值;
[0012] hi为上测量点距离液面的高度;
[0013] h2为上测量点和下测量点之间的垂直距离,该垂直距离在确定上测量点和下测量点位置时或者在安装上测量点压强传感器和下测量点压强传感器时直接测量得到。
[0014]作为本发明的一种优选方案,所述上测量点低于容器中液体液位的下限值。下限值是指容器中液体的液位低于该值时将会发生异常情况,或者说发生不良后果,所以需要保证容器中液体的液位在任何时刻都要高于该下限值。如果出现容器中液体液位低于该下限值,则可能出现液体液位低于上测量点的情况,导致上测量点的压强传感器无法测量到上测量点的液体压强值,无法准确计算出液体液位。
[0015]作为本发明的另一种优选方案,所述下测量点与容器底部的距离h3在安装下测量点压强传感器时直接测量得到,容器中液体液位通过hl、h2和h3相加得到容器中液体的准确液位。
[0016]本发明有如下优点:
[0017] 1、本发明方法通过测量容器中液体两个不同高度(深度)的压强值,从而计算得到准确的液位高度,测量精度高,误差小,有效避免了温度、密度等因素引起的测量误差;
[0018] 2、本发明方法通过测量容器中液体两个不同高度(深度)的压强值,从而计算得到准确的液位高度,同时可以将该计算结果通过各种方式显示出来,也可以将该计算结果作为触发信号使用,如报警信号,当该测量值低于某一设定的数值时,触发报警信号,提醒工作人员采取相应措施,实现全自动测量,智能显示。
[0019] 3、本发明方法测量容器中液体液位时,如果发现测量容器中液体压强的压强传感器发生故障,无需相关系统停止工作,可直接进行修复。如在电力变压器中,一旦因为检测仪器的问题,停止变压器的运行,将会给生活和工业生产带来很大的影响。而本发明方法的对应检测硬件出现问题时,电力变压器无需停止工作,即可进行检测硬件的修复工作,能够保证电力变压器或者类似需要进行容器液位测量的系统长时间可靠运行。
附图说明
[0020]图1本发明测量方法计算原理图。
具体实施方式
[0021]下面对该工艺实施例作详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。
[0022]如附图1本发明测量方法计算原理图所示,图中为一盛装液体的容器,需要准确测量其液面高度。图中Pl位置为上测量点,P2位置为下测量点,Pl为上测量点压强传感器测量的压强值,P2为下测量点压强传感器测量的压强值,hi为上测量点距离液面的高度,h2为上测量点和下测量点之间的垂直距离,h3为下测量点到容器底部的距离,h2和h3在确定上测量点和下测量点位置时,或者安装上测量点压强传感器和下测量点压强传感器时,通过使用标尺等工具直接测量,得到固定的值,并存储到测量系统中,供系统计算液位的准确高度时使用。
[0023]由图1中的关系可以得到以下两公式:
[0024] Pl=pghl (I)
[0025] P2 = pg(hl+h2) (2)
[0026]由式(I)和(2)得到 pg = Pl/hl=P2/(hl+h2) (3)
[0027]由式(3)得到 hl=Plh2/(P2-Pl) (4)
[0028]其中:p为容器中液体的密度,单位为kg/m3;
[0029]常数g为9.8N/kg;
[0030] 压强P为帕斯卡,单位为N/m2;
[0031]式(4)中,h2是在传感器安装时经过测量得到的固定值,Pl和P2压强数据是根据两个压强传感器输出的模拟量(4〜20mA),通过模拟/数字(A/D)转换单元,由单片机计算得到压强值的实时变化数据。
[0032]将已经得到的数据h2、Pl和P2带入式(4)中,计算得出hi的高度数据。计算得到hi的高度后,再与原始得到的h2和h3的值相加,得到容器中液位的准确高度。该液位值可以作为触发信号,比如当测量到液位值等于某确定值时,可以直接触发报警器报警,以提醒工作人员进行相应措施。也可以将测量得到的液位通过显示屏显示的方式,显示于工作场所的指定位置。还可以将测量值以模拟量或者数字量,采用需要的方式发送到任何指定的地方,比如控制中心、计算机、手机等。
[0033]通过该方式,有效将影响液体液位检测的密度、温度等因素屏蔽掉,使得油位的测量精度仅仅与压强的测量精度相关。
[0034]通过本发明方法可以得出上测量点或者下测量点到上端液面的高度,因此,使用本发明方法,在实际应用中可在地面测量出半空中容器中液体液面的高度。即通过在地面上的容器部分或者管道,可以直接测量出安装于高处的容器中液体的液面高度。
[0035]在得到式(3)时,可以得到结论:通过本发明测量方法,测量液体的高度(深度)与液体的密度没有任何关系,也就是当温度影响液体密度变化时,同样可以测量到液面到传感器位置的准确高度或者深度。
[0036]文中的容器中液体液位即表示容器中液体的高度,或者说是容器中液体的液面到容器底部的高度。
[0037]以上所述,仅为本发明的具体实施方式之一,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内,可不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种容器中液体液位的测量方法,其特征在于:该方法包括以下步骤: A、在容器的侧壁上选取两点,分别为上测量点和下测量点,上测量点在上面,下测量点在下面,分别安装压强传感器测量上测量点和下测量点的压强值; B、通过上测量点和下测量点的压强值及上测量点和下测量点间的垂直距离计算出液面距离上测量点的高度,计算公式为hl=Plh2/(P2-Pl); 其中 Pl为上测量点的压强值; P2为下测量点的压强值; hi为上测量点距离液面的高度; h2为上测量点和下测量点之间的垂直距离,该垂直距离在确定上测量点和下测量点位置时或者在安装上测量点压强传感器和下测量点压强传感器时直接测量得到。
2.根据权利要求1所述的一种容器中液体液位的测量方法,其特征在于:所述上测量点低于容器中液体液位的下限值。
3.根据权利要求1所述的一种容器中液体液位的测量方法,其特征在于:所述下测量点与容器底部的距离h3在安装下测量点压强传感器时直接测量得到,容器中液体液位通过h1、h2和h3相加得到容器中液体的准确液位。
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