CN109443481A - 一种密闭压力容器测量装置及液位测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种密闭压力容器测量装置及液位测量方法，解决了现有技术中气垫舱液位检测装置复杂、不能实时监测、且不易更换的问题。本发明包括后隔板和前隔板组成的气垫舱，所述后隔板上设有至少三个传感器组件，压力传感器组件分别位于不同高度，传感器组件与控制器相连接。所述传感器组件包括与后隔板相连接的管筒，管筒上沿周向设置有若干个疏通冲洗接头，管筒上设有刀闸阀，管筒的外端部设有传感器，传感器与管筒可拆卸连接。本发明可实时测得密闭容器内密度以及液位，且维修方便，避免带压进仓，具有较好的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及盾构中液位检测技术领域，特别是指一种密闭压力容器测量装置及其液位测量方法。
背景技术
随着盾构掘进技术的发展，越来越多的越江跨海隧道工程开始采用大直径的盾构机。一般来讲，直径11米以上的大直径盾构，大多采用气垫式泥水平衡盾构。而气垫舱的液位高低直接影响掌子面支撑压力，因此对气垫仓液位的测量至关重要。目前国内外在泥水盾构上对于气垫仓液位的测量主要有三种方法：在气垫舱内分别加设液位传感器、超声波传感器以及拉绳传感器。其中，液位传感器布置在气垫舱中标定的不同位置，为开关信号测量，而无法对气垫仓液位进行实时连续监测；拉绳传感器可对液位进行连续性测量，但安装及计算复杂；超声波传感器可对液位进行连续性测量，但导波管需求空间较大，易造成舱内装配干扰现象。同时，以上三种传感器一旦损坏，工作人员需带压进舱进行维修更换工作，不仅效率低，且人身安全系数较低。因此，开发一种新型可常压更换式气垫舱液位连续测量方法尤为重要。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种密闭压力容器测量装置及其液位测量方法，解决了现有技术中气垫舱液位检测装置复杂、不能实时监测、且不易更换的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种密闭压力容器测量装置，包括后隔板和前隔板组成的气垫舱，所述后隔板上设有至少三个传感器组件，压力传感器组件分别位于不同高度，传感器组件与控制器相连接。
所述传感器组件包括与后隔板相连接的管筒，管筒上设有疏通冲洗接头，管筒上设有刀闸阀，管筒的外端部设有传感器座，传感器座上设有传感器和若干个周向设置的周向冲洗通道，传感器座与管筒可拆卸连接。
所述后隔板上设有三个传感器组件，三个传感器组件分别为第一传感器组件、第二传感器组件和第三传感器组件位于同一竖直面内，第一传感器组件和第二传感器组件设置在后隔板下部，第三传感器组件位于后隔板上部。
一种密闭压力容器测量装置的液位测量方法，其特征在于，步骤如下：S1：在后隔板最低液位h1处设置第一传感器组件，在后隔板垂直液位h2处设置第二传感器组件，在后隔板上部设置第三传感器组件；
S2：通过第一传感器组件和第二传感器组件测得气垫舱最低液位h1、垂直液位h2处的压力P1、P2，垂直高度差Δh=h1-h2，则根据P1-P2=ρgΔh，可得气垫舱中液体密度ρ；
S3：通过第三传感器组件测得气垫舱上部气体压力P0，气垫舱上部气体压力与气垫舱内最高液位h处压力相等，则根据P1-P0=ρgh，可得知气垫舱内最高液位h。
本发明采用三个对应量程的传感器，布置在容器外壁不同位置，测量容器中不同高度的压力，利用压强计算公式进行简单的编程转换，输出容器内液体密度以及连续液位，从而完成容器内液体密度以及液位的实时监控。此外，当传感器损坏时，可直接在容器壁外侧完成故障排查及更换工作，避免带压检测，提高工作安全系数。同时，管筒上设置疏通冲洗接头，可定期冲洗传感器附近的黏浊物，避免堵塞或造成传感器的测量精度。本发明可实时测得密闭容器内密度以及液位，且维修方便，避免带压进仓，具有较好的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体测量原理示意图。
图2为本发明传感器组件结构示意图。
图3为本发明传感器组件结构侧视示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，如图1所示，一种密闭压力容器测量装置，包括后隔板1和前隔板2组成的气垫舱3，所述后隔板1上设有至少三个传感器组件4，压力传感器组件4分别位于不同高度，从而完成容器内液体密度以及液位的实时监控，传感器组件4与控制器相连接，控制器上可设置显示屏和警报装置。
进一步，如图3所示，所述传感器组件4包括与后隔板1相连接的管筒4-1，管筒4-1与气垫舱相连通，管筒4-1上沿周向设置有两个疏通冲洗接头4-2，疏通冲洗接头与外部高压水管相连接，当管筒堵塞时，用于疏通管道，避免堵塞。管筒4-1上设有刀闸阀4-3，实现管筒的开启与关闭，当需要检测时，刀闸阀处于开启状态；当需要更换或检修传感器时，刀闸阀处于关闭状态，管筒4-1的外端部设有传感器座4-6，传感器座4-6上设有传感器4-4和若干个周向设置的周向冲洗通道4-5，优选设置为八个周向冲洗通道4-5，刀闸阀处于开启状态，通过将高压水管与周向冲洗通道4-5接通，用于管筒进行周向冲洗，用于冲洗传感器附近的黏着物，防止影响传感器的测量精度。传感器座4-6与管筒4-1可拆卸连接，可采用螺栓连接，便于更换。
进一步，如图2所示，所述后隔板1上设有三个传感器组件4，三个传感器组件4分别为第一传感器组件401、第二传感器组件402和第三传感器组件403位于同一竖直面内，且位于不同垂直面上，第一传感器组件401和第二传感器组件402设置在后隔板1下部，用于测试气垫舱内液体密度，第三传感器组件403位于后隔板1上部，用于测试气垫舱内液体的液位高度。
实施例2，一种密闭压力容器测量装置的液位测量方法，步骤如下：S1：在后隔板1最低液位h1处设置第一传感器组件401，在后隔板1垂直液位h2处设置第二传感器组件402，h1、h2已知，在后隔板1上部设置第三传感器组件403；第三传感器组件403用于测量气垫舱上部的气体的压力，此处气体的压力与气垫舱内部最高液位处的压力相等。
S2：通过第一传感器组件401和第二传感器组件402分别测得气垫舱最低液位h1、垂直液位h2处的压力P1、P2，垂直高度差Δh=h1-h2，则根据P1-P2=ρgΔh，可得气垫舱3中液体密度ρ；
S3：通过第三传感器组件403测得气垫舱上部气体压力P0，气垫舱上部气体压力与气垫舱内最高液位h处压力相等，则根据P1-P0=ρgh，可得知气垫舱内最高液位h，实现气垫舱内液位的实时监测。
本发明可用于任何密闭压力容器中液位和液体密度的检测，本实施例以气垫舱为优选方案。
其他结构与实施例1相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种密闭压力容器测量装置，包括后隔板（1）和前隔板（2）组成的气垫舱（3），其特征在于：所述后隔板（1）上设有至少三个传感器组件（4），压力传感器组件（4）分别位于不同高度，传感器组件（4）与控制器相连接。
2.根据权利要求1所述的密闭压力容器测量装置，其特征在于：所述传感器组件（4）包括与后隔板（1）相连接的管筒（4-1），管筒（4-1）上设有疏通冲洗接头（4-2），管筒（4-1）上设有刀闸阀（4-3），管筒（4-1）的外端部设有传感器座（4-6），传感器座（4-6）上设有传感器（4-4）和若干个周向设置的周向冲洗通道（4-5），传感器座（4-6）与管筒（4-1）可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述的密闭压力容器测量装置，其特征在于：所述后隔板（1）上设有三个传感器组件（4），三个传感器组件（4）分别为第一传感器组件（401）、第二传感器组件（402）和第三传感器组件（403），第一传感器组件（401）、第二传感器组件（402）和第三传感器组件（403）位于同一竖直面内，第一传感器组件（401）和第二传感器组件（402）设置在后隔板（1）下部，第三传感器组件（403）位于后隔板（1）上部。
4.一种如权利要求1所述的密闭压力容器测量装置的液位测量方法，其特征在于，步骤如下：S1：在后隔板（1）最低液位h1处设置第一传感器组件（401），在后隔板（1）垂直液位h2处设置第二传感器组件（402），在后隔板（1）上部设置第三传感器组件（403）；
S2：通过第一传感器组件（401）和第二传感器组件（402）分别测得气垫舱最低液位h1、垂直液位h2处的压力P1、P2，垂直高度差Δh=h1-h2，则根据P1-P2=ρgΔh，可得气垫舱（3）中液体密度ρ；
S3：通过第三传感器组件（403）测得气垫舱上部气体压力P 0，气垫舱上部气体压力与气垫舱内最高液位h处压力相等，则根据P 1-P 0=ρgh，可得知气垫舱内最高液位h。
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