CN111217042A - 一种罐体复杂液面计量装置及应用方法 - Google Patents

一种罐体复杂液面计量装置及应用方法 Download PDF

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CN111217042A CN202010113684.1A CN202010113684A CN111217042A CN 111217042 A CN111217042 A CN 111217042A CN 202010113684 A CN202010113684 A CN 202010113684A CN 111217042 A CN111217042 A CN 111217042A
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邵和
宋志光
吴佳波
何艳
赵晓兵
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Abstract

一种罐体复杂液面计量装置及应用方法,属于流程工业中流体动态计量测控领域，适用于工业生产活动过程中，各种工业储罐中以液体形态存在的物品体积动态计量，适用于工业储罐中的重要工业原料均是以液体形态存在的计量。其特征在于本发明是一种能够解决工业储罐中液体的计量问题的装置，本发明结构简单、操作方便，能够满足科研、灾害应急、安全管理、日常生产的计量需求的动态测量。工业储罐的液位计量是工业现场工艺重要需求，但是由于储罐底座变形产生的对通过液位变化反映体积变化而言会导致致命误差的问题一直难以解决,本发明的装置成功解决了罐体复杂液面计量的难题。

Description

一种罐体复杂液面计量装置及应用方法
技术领域
本发明一种罐体复杂液面计量装置及应用方法,属于流程工 业中流体动态计量测控领域，本发明广泛适用于工业生产活动过 程中，各种工业储罐中以液体形态存在的物品体积动态的计量。
背景技术
许多重要工业原料均是以液体形态存在，工业储罐因此应用 而生，工业储罐作为工业生产过程中必不可少的重要设备，其作 用是生产过程必要的缓冲和过渡，因此工业储罐的液位和体积计 量是工业现场工艺要求需要实时测量的物理量；在某些特殊场合， 由于储罐底座变形产生的对通过液位变化反映体积变化而言会导 致致命的误差，正如专利：一种液体定量灌装装置及其质量法和 容量法灌装方法，申请号：CN201910781687.X，涉及液体包装 行业的灌装技术领域，在保持灌装精度和速度不变的前提下，其 特征在于：包括计量筒(10)，所述计量筒(10)具有中空的筒腔， 所述筒腔的径向横截面的截面积值从底部到顶部均相等；该专利 的致命缺陷是所述计量筒如果发生一点点倾斜其对计量精度的影响是很大的，以液位变化为体积量计量基准时，精准计量体积量 的前提是必须考虑复杂液面的影响，尤其在工业领域这一影响就 能导致致命的计量失误灾难；所以对罐体复杂液面计量装置开展 研究和检测的必要性不言而喻。
本发明一种罐体复杂液面计量装置及应用方法,其目的在于： 为解决上述现有技术中的难题，从而提供一种适用于工业生产活 动过程中，各种工业储罐中以液体形态存在的物品体积动态计量 的装置及应用方法的技术方案。
本发明一种罐体复杂液面计量装置，其特征在于是一种适用 于工业储罐中的重要工业原料均是以液体形态存在的计量的装置， 该装置由罐体1、第一地基2、第二地基3、液体4、液体加入口 5、液体输出口6、第一液位检测口7、第二液位监测口8、第一 液位检测安装底板9、第二液位检测安装底板10、第一微米级液 位传感器11、第二微米级液位传感器12、第一水平校正器13、 第二水平校正器14、数据无线远传单元DTU15、无线网络16和数 据中心17组成，罐体1放置于第一地基2和第二地基3构成的基 座上，因工业现场为依山势构建的自流输出液体方式，罐体1为 两头装有封头的圆柱体，水平放置在第一地基2和第二地基3上， 第一地基2一侧的罐体封头上靠距离顶部中心一侧正下部位距封 头顶部250-350毫米处开有直径为150-200毫米的液体加入口5， 第二地基3一侧的罐体封头上靠近底部一侧正下部位距第二地基 3上平面200-300毫米处开有液体输出口6；罐体1顶部正中位置 距两个封头2500-3000毫米位置各开有一个直径为450-700毫米 的液位检测口；其中第一液位检测口7为靠近第一地基2一侧， 第一液位检测口7上覆盖有第一液位检测安装底板9，其中第二 液位检测口8为靠近第二地基3一侧，第二液位检测口8上覆盖 有第二液位检测安装底板10，第一液位检测安装底板9中心为中 空的半圆涡，第一微米级液位传感器11通过第一液位检测安装底 板9上中空的半圆涡测杆插入罐体1的液位中，第一微米级液位 传感器11顶部安装第一水平校正器13，第二液位检测安装底板 10中心为中空的半圆涡，第二微米级液位传感器12通过第二液 位检测安装底板10上中空的半圆涡测杆插入罐体1的液位中，第 二微米级液位传感器12顶部安装第二水平校正器14，第一微米 级液位传感器11和第二微米级液位传感器12的数据接入数据无 线远传单元DTU15通过无线网络16上传到数据中心17。
上述一种罐体复杂液面计量装置的应用方法，其特征在于具 体实施步骤为：
首先，液体4通过液体加入口5加入，液体加入口5液位添 加入口高于罐体1，罐体1内液位不能通过液体加入口5流出； 当第一地基2靠近山头部位地基地质条件明显优于靠近山底部位 的第二地基3；二者的第一地基2的环境适应性远优于第二地基3， 第二地基3的下沉速度大于第一地基2，液体4由液体输出口6 根据用户实际使用情况动态流出，流量是变化的、不均匀的，液 力变化也是不均的，因此罐体1不可能长期保持水平，向第二地 基3侧倾斜为常态；
第二步，微米级液位传感器通过固定于测杆上且浮于液面的 磁浮子实时反应液位的变化，通过安装水平校正器实时调整微米 级液位传感器与液面垂直，并通过微米级液位传感器上安装圆环 与液位检测安装底板中心为中空的半圆涡的配合关系依靠自重保持微米级液位传感器与检测液面的始终垂直，微米级液位传感器 计量罐体内液位到穿越液位检测安装底板中心为中空的半圆涡到 微米级液位传感器基准零点间的液位变化；
第三步，第一微米级液位传感器11和第二微米级液位传感器 12的数据接入数据无线远传单元DTU15通过无线网络16上传到 数据中心17；第四步，以第一微米级液位传感器11取得的液位 数据h1和第二微米级液位传感器12取得的液位数据h2为基础； 第一微米级液位传感器11与第二微米级液位传感器12数据二者 值一致说明罐体1为水平放置状态与罐体的物理水平位置重合； 第一微米级液位传感器11与第二微米级液位传感器12有差值， 说明罐体1为水平放置状态与罐体的物理水平位置不重合，差值 就是罐体1沿中心向二者的倾斜角；根据这一倾斜角再配合罐体 的总长L；直径R；就可获得某一时刻Ti；罐体1液位变化为Li时 液体输出口6流出液体的体积Vi，Vi＝f(h1,h2,L,R)。
本发明一种罐体复杂液面计量装置及应用方法,其优点及用 途在于：本发明是一种能够解决工业储罐中液体的计量问题的装 置，结构简单、操作方便，能够满足科研、灾害应急、安全管理、 日常生产的计量需求的动态测量。工业储罐的液位计量参数是工 业现场工艺必须实时获取的重要的技术指标，但是由于储罐底座 变形产生的对通过液位变化反映体积变化而言会导致致命误差的 问题一直难以解决,本发明的装置成功解决了罐体复杂液面计量 的难题。
附图说明
图1为一种罐体复杂液面计量装置
图中标号为：
1、罐体
2、第一地基
3、第二地基
4、液体
5、液体加入口
6、液体输出口
7、第一液位检测口
8、第二液位监测口
9、第一液位检测安装底板
10、第二液位检测安装底板
11、第一微米级液位传感器
12、第二微米级液位传感器
13、第一水平校正器
14、第二水平校正器
15、数据无线远传单元DTU
16、无线网络
17、数据中心。
具体实施方式1
该装置由罐体1、第一地基2、第二地基3、液体4、液体加 入口5、液体输出口6、第一液位检测口7、第二液位监测口8、 第一液位检测安装底板9、第二液位检测安装底板10、第一微米 级液位传感器11、第二微米级液位传感器12、第一水平校正器 13、第二水平校正器14、数据无线远传单元DTU15、无线网络16 和数据中心17组成，罐体1放置于第一地基2和第二地基3构成 的基座上，因工业现场为依山势构建的自流输出液体方式，罐体 1为两头装有封头的圆柱体，水平放置在第一地基2和第二地基3 上，第一地基2一侧的罐体封头上靠距离顶部中心一侧正下部位 距封头顶部350毫米处开有直径为200毫米的液体加入口5，第二地基3一侧的罐体封头上靠近底部一侧正下部位距第二地基3 上平面300毫米处开有液体输出口6；罐体1顶部正中位置距两 个封头3000毫米位置各开有一个直径为700毫米的液位检测口； 其中第一液位检测口7为靠近第一地基2一侧，第一液位检测口 7上覆盖有第一液位检测安装底板9，其中第二液位检测口8为靠 近第二地基3一侧，第二液位检测口8上覆盖有第二液位检测安 装底板10，第一液位检测安装底板9中心为中空的半圆涡，第一 微米级液位传感器11通过第一液位检测安装底板9上中空的半圆 涡测杆插入罐体1的液位中，第一微米级液位传感器11顶部安装 第一水平校正器13，第二液位检测安装底板10中心为中空的半 圆涡，第二微米级液位传感器12通过第二液位检测安装底板10 上中空的半圆涡测杆插入罐体1的液位中，第二微米级液位传感 器12顶部安装第二水平校正器14，第一微米级液位传感器11和 第二微米级液位传感器12的数据接入数据无线远传单元DTU15 通过无线网络16上传到数据中心17。
上述一种罐体复杂液面计量装置的应用方法，其特征在于具 体实施步骤为：
首先，液体4通过液体加入口5加入，液体加入口5液位添 加入口高于罐体1，罐体1内液位不能通过液体加入口5流出； 当第一地基2靠近山头部位地基地质条件明显优于靠近山底部位 的第二地基3；二者的第一地基2的环境适应性远优于第二地基3， 第二地基3的下沉速度大于第一地基2，液体4由液体输出口6 根据用户实际使用情况动态流出，流量是变化的、不均匀的，液 力变化也是不均的，因此罐体1不可能长期保持水平，向第二地 基3侧倾斜为常态；
第二步，微米级液位传感器通过固定于测杆上且浮于液面的 磁浮子实时反应液位的变化，通过安装水平校正器实时调整微米 级液位传感器与液面垂直，并通过微米级液位传感器上安装圆环 与液位检测安装底板中心为中空的半圆涡的配合关系依靠自重保持微米级液位传感器与检测液面的始终垂直，微米级液位传感器 计量罐体内液位到穿越液位检测安装底板中心为中空的半圆涡到 微米级液位传感器基准零点间的液位变化；
第三步，第一微米级液位传感器11和第二微米级液位传感器 12的数据接入数据无线远传单元DTU15通过无线网络16上传到 数据中心17；第四步，以第一微米级液位传感器11取得的液位 数据h1和第二微米级液位传感器12取得的液位数据h2为基础； 第一微米级液位传感器11与第二微米级液位传感器12数据二者 值一致说明罐体1为水平放置状态与罐体的物理水平位置重合； 第一微米级液位传感器11与第二微米级液位传感器12有差值， 说明罐体1为水平放置状态与罐体的物理水平位置不重合，差值 就是罐体1沿中心向二者的倾斜角；根据这一倾斜角再配合罐体 的总长L；直径R；就可获得某一时刻Ti；罐体1液位变化为Li时 液体输出口6流出液体的体积Vi，Vi＝f(h1,h2,L,R)。
具体实施方式2
该装置由罐体1、第一地基2、第二地基3、液体4、液体加 入口5、液体输出口6、第一液位检测口7、第二液位监测口8、 第一液位检测安装底板9、第二液位检测安装底板10、第一微米 级液位传感器11、第二微米级液位传感器12、第一水平校正器 13、第二水平校正器14、数据无线远传单元DTU15、无线网络16 和数据中心17组成，罐体1放置于第一地基2和第二地基3构成 的基座上，因工业现场为依山势构建的自流输出液体方式，罐体 1为两头装有封头的圆柱体，水平放置在第一地基2和第二地基3 上，第一地基2一侧的罐体封头上靠距离顶部中心一侧正下部位 距封头顶部300毫米处开有直径为180毫米的液体加入口5，第二地基3一侧的罐体封头上靠近底部一侧正下部位距第二地基3 上平面250毫米处开有液体输出口6；罐体1顶部正中位置距两 个封头2800毫米位置各开有一个直径为600毫米的液位检测口； 其中第一液位检测口7为靠近第一地基2一侧，第一液位检测口 7上覆盖有第一液位检测安装底板9，其中第二液位检测口8为靠 近第二地基3一侧，第二液位检测口8上覆盖有第二液位检测安 装底板10，第一液位检测安装底板9中心为中空的半圆涡，第一 微米级液位传感器11通过第一液位检测安装底板9上中空的半圆 涡测杆插入罐体1的液位中，第一微米级液位传感器11顶部安装 第一水平校正器13，第二液位检测安装底板10中心为中空的半 圆涡，第二微米级液位传感器12通过第二液位检测安装底板10 上中空的半圆涡测杆插入罐体1的液位中，第二微米级液位传感 器12顶部安装第二水平校正器14，第一微米级液位传感器11和 第二微米级液位传感器12的数据接入数据无线远传单元DTU15 通过无线网络16上传到数据中心17。
上述一种罐体复杂液面计量装置的应用方法，其特征在于具 体实施步骤为：
首先，液体4通过液体加入口5加入，液体加入口5液位添 加入口高于罐体1，罐体1内液位不能通过液体加入口5流出； 当第一地基2靠近山头部位地基地质条件明显优于靠近山底部位 的第二地基3；二者的第一地基2的环境适应性远优于第二地基3， 第二地基3的下沉速度大于第一地基2，液体4由液体输出口6 根据用户实际使用情况动态流出，流量是变化的、不均匀的，液 力变化也是不均的，因此罐体1不可能长期保持水平，向第二地 基3侧倾斜为常态；
第二步，微米级液位传感器通过固定于测杆上且浮于液面的 磁浮子实时反应液位的变化，通过安装水平校正器实时调整微米 级液位传感器与液面垂直，并通过微米级液位传感器上安装圆环 与液位检测安装底板中心为中空的半圆涡的配合关系依靠自重保持微米级液位传感器与检测液面的始终垂直，微米级液位传感器 计量罐体内液位到穿越液位检测安装底板中心为中空的半圆涡到 微米级液位传感器基准零点间的液位变化；
第三步，第一微米级液位传感器11和第二微米级液位传感器 12的数据接入数据无线远传单元DTU15通过无线网络16上传到 数据中心17；第四步，以第一微米级液位传感器11取得的液位 数据h1和第二微米级液位传感器12取得的液位数据h2为基础； 第一微米级液位传感器11与第二微米级液位传感器12数据二者 值一致说明罐体1为水平放置状态与罐体的物理水平位置重合； 第一微米级液位传感器11与第二微米级液位传感器12有差值， 说明罐体1为水平放置状态与罐体的物理水平位置不重合，差值 就是罐体1沿中心向二者的倾斜角；根据这一倾斜角再配合罐体 的总长L；直径R；就可获得某一时刻Ti；罐体1液位变化为Li时 液体输出口6流出液体的体积Vi，Vi＝f(h1,h2,L,R)。
具体实施方式3
该装置由罐体1、第一地基2、第二地基3、液体4、液体加 入口5、液体输出口6、第一液位检测口7、第二液位监测口8、 第一液位检测安装底板9、第二液位检测安装底板10、第一微米 级液位传感器11、第二微米级液位传感器12、第一水平校正器 13、第二水平校正器14、数据无线远传单元DTU15、无线网络16 和数据中心17组成，罐体1放置于第一地基2和第二地基3构成 的基座上，因工业现场为依山势构建的自流输出液体方式，罐体 1为两头装有封头的圆柱体，水平放置在第一地基2和第二地基3 上，第一地基2一侧的罐体封头上靠距离顶部中心一侧正下部位 距封头顶部250毫米处开有直径为150毫米的液体加入口5，第二地基3一侧的罐体封头上靠近底部一侧正下部位距第二地基3 上平面200毫米处开有液体输出口6；罐体1顶部正中位置距两 个封头2500毫米位置各开有一个直径为450毫米的液位检测口； 其中第一液位检测口7为靠近第一地基2一侧，第一液位检测口 7上覆盖有第一液位检测安装底板9，其中第二液位检测口8为靠 近第二地基3一侧，第二液位检测口8上覆盖有第二液位检测安 装底板10，第一液位检测安装底板9中心为中空的半圆涡，第一 微米级液位传感器11通过第一液位检测安装底板9上中空的半圆 涡测杆插入罐体1的液位中，第一微米级液位传感器11顶部安装 第一水平校正器13，第二液位检测安装底板10中心为中空的半 圆涡，第二微米级液位传感器12通过第二液位检测安装底板10 上中空的半圆涡测杆插入罐体1的液位中，第二微米级液位传感 器12顶部安装第二水平校正器14，第一微米级液位传感器11和 第二微米级液位传感器12的数据接入数据无线远传单元DTU15 通过无线网络16上传到数据中心17。
上述一种罐体复杂液面计量装置的应用方法，其特征在于具 体实施步骤为：
首先，液体4通过液体加入口5加入，液体加入口5液位添 加入口高于罐体1，罐体1内液位不能通过液体加入口5流出； 当第一地基2靠近山头部位地基地质条件明显优于靠近山底部位 的第二地基3；二者的第一地基2的环境适应性远优于第二地基3， 第二地基3的下沉速度大于第一地基2，液体4由液体输出口6 根据用户实际使用情况动态流出，流量是变化的、不均匀的，液 力变化也是不均的，因此罐体1不可能长期保持水平，向第二地 基3侧倾斜为常态；
第二步，微米级液位传感器通过固定于测杆上且浮于液面的 磁浮子实时反应液位的变化，通过安装水平校正器实时调整微米 级液位传感器与液面垂直，并通过微米级液位传感器上安装圆环 与液位检测安装底板中心为中空的半圆涡的配合关系依靠自重保持微米级液位传感器与检测液面的始终垂直，微米级液位传感器 计量罐体内液位到穿越液位检测安装底板中心为中空的半圆涡到 微米级液位传感器基准零点间的液位变化；
第三步，第一微米级液位传感器11和第二微米级液位传感器 12的数据接入数据无线远传单元DTU15通过无线网络16上传到 数据中心17；第四步，以第一微米级液位传感器11取得的液位 数据h1和第二微米级液位传感器12取得的液位数据h2为基础； 第一微米级液位传感器11与第二微米级液位传感器12数据二者 值一致说明罐体1为水平放置状态与罐体的物理水平位置重合； 第一微米级液位传感器11与第二微米级液位传感器12有差值， 说明罐体1为水平放置状态与罐体的物理水平位置不重合，差值 就是罐体1沿中心向二者的倾斜角；根据这一倾斜角再配合罐体 的总长L；直径R；就可获得某一时刻Ti；罐体1液位变化为Li时 液体输出口6流出液体的体积Vi，Vi＝f(h1,h2,L,R)。

Claims (2)

1.一种罐体复杂液面计量装置，其特征在于是一种适用于工业储罐中的重要工业原料均是以液体形态存在的计量的装置，该装置由罐体（1）、第一地基（2）、第二地基（3）、液体（4）、液体加入口（5）、液体输出口（6）、第一液位检测口（7）、第二液位监测口（8）、第一液位检测安装底板（9）、第二液位检测安装底板（10）、第一微米级液位传感器（11）、第二微米级液位传感器（12）、第一水平校正器（13）、第二水平校正器（14）、数据无线远传单元DTU（15）、无线网络（16）和数据中心（17）组成，罐体（1）放置于第一地基（2）和第二地基（3）构成的基座上，因工业现场为依山势构建的自流输出液体方式，罐体（1）为两头装有封头的圆柱体，水平放置在第一地基（2）和第二地基（3）上，第一地基（2）一侧的罐体封头上靠距离顶部中心一侧正下部位距封头顶部250-350毫米处开有直径为150-200毫米的液体加入口（5），第二地基（3）一侧的罐体封头上靠近底部一侧正下部位距第二地基（3）上平面200-300毫米处开有液体输出口（6）；罐体（1）顶部正中位置距两个封头2500-3000毫米位置各开有一个直径为450-700毫米的液位检测口；其中第一液位检测口（7）为靠近第一地基（2）一侧，第一液位检测口（7）上覆盖有第一液位检测安装底板（9），其中第二液位检测口（8）为靠近第二地基（3）一侧，第二液位检测口（8）上覆盖有第二液位检测安装底板（10），第一液位检测安装底板（9）中心为中空的半圆涡，第一微米级液位传感器（11）通过第一液位检测安装底板（9）上中空的半圆涡测杆插入罐体（1）的液位中，第一微米级液位传感器（11）顶部安装第一水平校正器（13），第二液位检测安装底板（10）中心为中空的半圆涡，第二微米级液位传感器（12）通过第二液位检测安装底板（10）上中空的半圆涡测杆插入罐体（1）的液位中，第二微米级液位传感器（12）顶部安装第二水平校正器（14），第一微米级液位传感器（11）和第二微米级液位传感器（12）的数据接入数据无线远传单元DTU（15）通过无线网络（16）上传到数据中心（17）。
2.权利要求1所述的一种罐体复杂液面计量装置的应用方法，其特征在于该方法实施步骤为：
首先，液体（4）通过液体加入口（5）加入，液体加入口（5）液位添加入口高于罐体（1），罐体（1）内液位不能通过液体加入口（5）流出；当第一地基（2）靠近山头部位地基地质条件明显优于靠近山底部位的第二地基（3）；二者的第一地基（2）的环境适应性远优于第二地基（3），第二地基（3）的下沉速度大于第一地基（2），液体（4）由液体输出口（6）根据用户实际使用情况动态流出，流量是变化的、不均匀的，液力变化也是不均的，因此罐体（1）不可能长期保持水平，向第二地基（3）侧倾斜为常态；
第二步，微米级液位传感器通过固定于测杆上且浮于液面的磁浮子实时反应液位的变化，通过安装水平校正器实时调整微米级液位传感器与液面垂直，并通过微米级液位传感器上安装圆环与液位检测安装底板中心为中空的半圆涡的配合关系依靠自重保持微米级液位传感器与检测液面的始终垂直，微米级液位传感器计量罐体内液位到穿越液位检测安装底板中心为中空的半圆涡到微米级液位传感器基准零点间的液位变化 ；
第三步，第一微米级液位传感器（11）和第二微米级液位传感器（12）的数据接入数据无线远传单元DTU（15）通过无线网络（16）上传到数据中心（17）；
第四步，以第一微米级液位传感器（11）取得的液位数据h1和第二微米级液位传感器（12）取得的液位数据h2为基础；第一微米级液位传感器（11）与第二微米级液位传感器（12）数据二者值一致说明罐体（1）为水平放置状态与罐体的物理水平位置重合；第一微米级液位传感器（11）与第二微米级液位传感器（12）有差值，说明罐体（1）为水平放置状态与罐体的物理水平位置不重合，差值就是罐体（1）沿中心向二者的倾斜角；根据这一倾斜角再配合罐体的总长L;直径R;就可获得某一时刻Ti；罐体（1）液位变化为Li时液体输出口（6）流出液体的体积Vi，Vi=f(h1,h2,L,R)。
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