CN111693109A - 多功能储罐液位仪 - Google Patents

Abstract

本发明多功能储罐液位仪，具有储罐液位、液面内不同液体间的界面高度、液体温度和密度的测量功能，由控制器、伺服电机、轮毂、动静滑环电路耦合装置、信号传输带、测量盒、钢带、导索及套管组成；由于该液位仪的主要测量部件与被测介质完全隔离，故较现行的伺服液位仪更具有耐高温、耐高压及耐腐性，防爆性能更好，对测量环境及被测介质无特殊要求；测量数据安全可靠，测量精度高，适用范围广，结构简单，安装方便；同时还具备既可现场控制测量过程和显示测量值，又可通过控制器接口接受监控室的远控和输出测量数据，在监控室的计算机上实时显示储罐液位，随时显示液面内不同液体间界面的高度和液体的温度密度。

Description

多功能储罐液位仪

技术领域

本发明涉及一种储罐液位，液面内不同液体间的界面高度，液体温度和密度的测量。

背景技术

当今石化行业油库用于储罐油品计量的液位仪大致分为三类：磁致伸缩液位仪，雷达液位仪，伺服液位仪；磁致伸缩液位仪因被测液体温度和密度变化带来一定的测量误差，量程过高不易安装，且浮子易被导管卡住；雷达液位仪测量液面内不同液体间的界面困难，出现故障难处理，使用受限；伺服液位仪的特点是靠接触被测介质的浮子或在其内部安装的传感器来提供测量信息，由于被测介质的状态、物理参数等都随时间和外部条件不同而变化，所以浮子或传感器获取信息的真实性受测量环境，场合及被测介质的影响较大，影响了液位仪的测量精度，适用范围受到限制，投资成本也高。

发明内容

本发明多功能储罐液位仪是在储罐一侧内垂直安装带底的套管，在套管内有带高度信息且分辨率为毫米的钢带和使测量盒作上下平稳移动的导索；钢带和导索的上下端分别固定在套管的顶部及底部，并预置一定的张力，钢带和导索与套管轴线平行；套管上方安装控制器，伺服电机及其轮毂，信号传输带的下端与测量盒连接，上端固定在伺服电机的轮毂上，其信息信号线与动静滑环电路耦合装置的滑动端连接，动静滑环电路耦合装置静态端的信息信号线与控制器连接，控制器带有显示屏，显示液位仪测量值；测量盒沿导索上下平稳移动，其内设有超声波收发探头，红外传感器及摄像头；利用超声波收发探头发射的超声波在不同物体界面上的反射和在不同密度液体中传播速度的差异特性，测量储罐液面、液面内不同液体间的界面位置及液体的密度；红外传感器接收套管内壁辐射的红外电磁波，根据接收到红外电磁波能量密度的强弱，经电路处理可测量出套管内壁该位置的温度；摄像头随超声波收发探头和红外传感器上下同步移动，摄取钢带上的高度信息(钢带具有量油尺的属性，按照有关法定和规定使用前进行初期检定，使用中按周期检定或校准，使钢带的长度示值误差满足有关规定要求或通过修正值消除其示值误差)，确定储罐液位，液面内不同液体间的界面高度，不同高度的液体温度和密度。

所述多功能储罐液位仪的主要测量部件与被测介质完全隔离，故较现行的伺服液位仪更具有耐高温，耐高压及耐腐性，防爆性能更好，对测量环境和被测介质无特殊要求；测量数据安全可靠，测量精度高，适用范围广，结构简单，安装方便。多功能储罐液位仪既可现场控制测量过程和显示测量值，又可通过控制器接口接受监控室的远控和输出测量数据，在监控室的计算机上实时显示储罐液位，随时显示液面内不同液体间的界面高度及其液体的温度和密度，并计算出储罐的储量，为现实储罐罐区自动化管理提供准确可靠数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

附图1为本发明液位仪测量结构示意图。

附图2为本发明液位仪信息信号流程方框图。

附图中，控制器1，伺服电机2，轮毂3，动静滑环电路耦合装置4，信号传输带5，测量盒6，钢带7，导索8，套管9。

具体实施方式

下面借助附图，描述液位仪的工作过程：

界面测量：测量盒6中的超声波收发探头处在液面。

其一，液位仪接受现场控制器1或远控(监控室)液位测量指令后，当储罐增加液体，液面上升时，液面超过测量盒6中超声波收发探头，测量盒6中超声波收发探头发射超声波，超声波经空气耦合穿透套管9管壁进入液体，大部分超声回波被吸收，少量被反射，超声波收发探头接收到的反射波能量弱，测量盒6输出低电平，经信号传输带5和动静滑环电路耦合装置4传送给控制器1，控制器1再控制伺服电机2，使轮毂3顺时针旋转，轮毂3回收信号传输带5，使测量盒6沿导索8向上平移(测量盒6的左右两导耳套在导索8上，保证测量盒6沿导索8上下平稳移动)；同时测量盒6中的摄像头摄取钢带7上的刻度值(摄像头在其镜头的中部设置带红色标志的水平线，其水平线与测量盒6中的超声波收发探头中心处在同一水平面；钢带7上有水平刻度线，其分辨率为毫米，每隔十毫米处用四位数字表示距零刻度线有多少个十毫米，四位数字如：0001，0002，……，9999，钢带7上的刻度值可达99米，钢带7上零刻度线与储罐液位零位重合，)；其刻度值的信息经信号传输带5和动静滑环电路耦合装置4传送给控制器1，在控制器1中显示钢带7上的刻度值；液面不断上升，上述过程不断重复，直到储罐停止增加液体，液面稳定不变时结束，此时摄像头摄取钢带7上与摄像头红色标志线重合的刻度值即液位高度。当储罐减少液体，液面下降时，测量盒6中超声波收发探头露出液面，测量盒6中超声波收发探头发射的超声波经空气耦合穿透套管9管壁进入空气，少量超声回波被吸收，大部分被反射，超声波收发探头接收到的反射波能量强，测量盒6输出高电平，经信号传输带5和动静滑环电路耦合装置4传送给控制器1，控制器1控制伺服电机2，使轮毂3逆时针旋转，轮毂3放出信号传输带5，使测量盒6沿导索8向下平移；同时摄像头摄取钢带7上的刻度值；其刻度值信息经信号传输带5和动静滑环电路耦合装置4传送给控制器1，在控制器1中显示钢带7上的刻度值；液面不断下降，上述过程不断重复，直到储罐停止减少液体，液面稳定不变时结束，此时摄像头摄取钢带7上与摄像头红色标志线重合的刻度值即液位高度。

其二，液位仪接受现场控制器1或远控(监控室)不同液体间界面测量指令后，控制器1控制伺服电机2，使轮毂3逆时针旋转，测量盒6沿导索8向下平移，测量盒6中超声波收发探头发射超声波，超声波经空气耦合穿透套管9管壁进入液体，超声波收发探头不断接收到反射波的能量信息，因不同液体吸收超声回波的能力是不相同的，当反射波能量强度发生跃变时(由强变弱或由弱变强)，测量盒6中超声波收发探头在其跃变处上下交替检测，直至测量盒6中超声波收发探头处在两种不同液体界面上，摄像头摄取钢带7上与摄像头红色标志线重合的刻度值即不同液体间界面高度；其刻度值的信息经信号传输带5和动静滑环电路耦合装置4传送给控制器1，在控制器1中显示界面高度，最后测量盒6返回液面；不论液位测量还是不同液体间的界面测量，测量盒6检测的信息都经信号传输带5和动静滑环电路耦合装置4同步传送给控制器1(处理后现场动态显示液位及界面高度)和经控制器1的接口输出。

液体温度和密度测量：测量盒6中的超声波收发探头处在液面。

液位仪接受现场控制器1或远控(监控室)液体温度和密度测量指令后，控制器1控制伺服电机2，使轮毂3逆时针旋转，测量盒6沿导索8向下平移；超声波收发探头发射的超声波经空气耦合穿透套管9管壁进入液体，经液体传播至罐壁后原路反回测量盒6超声波收发探头中，通过计算所需时间的长短确定液体的密度(超声波在不同密度液体中传播的速度是不一样的)；同时测量盒6中的红外传感器接收套管9内管壁辐射红外波段的电磁波(利用物体辐射红外电磁波的能量密度与其本身温度高低有关的特性)，根据红外传感器接收到红外电磁波能量密度的强弱，经电路处理可测量出套管9内管壁该位置的温度即液体该高度层面的温度；以上测量直至储罐底结束，然后测量盒6返回液面；其测量的信息经信号传输带5和动静滑环电路耦合装置4同步传送给控制器1(处理后现场显示液体的温度和密度)和经控制器1的接口输出。

Claims (2)

1.多功能储罐液位仪，其特征在于，在储罐一侧内垂直安装带底套管(9)，钢带(7)和导索(8)的上下两端分别固定在套管(9)的顶部和底部，套管(9)的上方安装控制器(1)、伺服电机(2)及其轮毂(3)，信号传输带(5)下端与测量盒(6)连接，上端固定在轮毂(3)上，其信息信号线与动静滑环电路耦合装置(4)的滑动端连接，动静滑环电路耦合装置(4)静态端的信息信号线与控制器(1)连接，测量盒(6)沿导索(8)上下移动。

2.根据权利要求1所述的多功能储罐液位仪，其特征在于，钢带(7)具有高度信息，其分辨率为毫米。

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