CN113124962A - 一种液位测量仪表及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于测量技术领域，尤其涉及一种液位测量仪表及测量方法。其对储罐内的液位进行实时动态测量、检测液位的连续变化。液位上升过程，液位判断包括：步骤1、打开一次阀门，液体由被测储罐进入测量筒，从下至上多个拾振传感器的各信号拾取位置依次被定义为第一点位、…第n个点位。步骤2、液体上升过程，在液位低于第一点位或第一点位无液体介质时，第一点位对应地敲击装置启动。步骤3、对应地拾振传感器将电信号传递给控制系统，控制系统判断是否在对应点位的阈值范围。步骤4、如果在阈值范围内，同时控制关闭第一点位处敲击装置和拾振传感器，启动第二个点位处敲击装置。如果不在范围内，则表示液位未达到第一点位对应的高度。

Description

一种液位测量仪表及测量方法

技术领域

本发明属于测量技术领域，尤其涉及一种液位测量仪表及测量方法。

背景技术

通常，液位测量仪表的关键元件均需要与被测量的液体介质接触。例如：玻璃板液位计的关键元件，比如观测窗口玻璃及窗口密封组件。在与被测量的液体介质接触时，其中，窗口玻璃容易发生损坏泄漏需要定期检查更换备件。

石英玻璃管液位计的关键元件石英玻璃管在与被测量的液体介质接触时，同样是容易发生损坏泄漏需要定期检查更换备件。磁浮子液位计的关键元件：腔内磁浮子在与被测量的液体介质接触时，也容易发生损坏需要定期检查更换备件。绝大多数仪表一旦关键元件出现损坏，整个仪表都将失去功用甚至是发生危险。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种液位测量仪表及测量方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种液位测量仪表，包括测量筒；所述测量筒与被测储罐通过法兰及管道相连，使得测量筒与被测储罐构成连通器。

所述测量筒一侧由低至高设置有多个敲击装置，测量筒另一侧设置有多个拾振传感器；敲击装置与拾振传感器构成多个检测组；每个检测组均包含位置相对应的一敲击装置、一拾振传感器；所述拾振传感器与数据采集模块相连，数据采集模块将运算好的结果传输到用户DCS控制系统。

方案一，所述敲击装置包括舵机及由舵机带动的舵臂；用于敲击测量筒壁使之产生振动。

方案二，所述敲击装置采用敲击电磁铁；用于敲击测量筒壁使之产生振动。

进一步地，多个敲击传感器共线排列，多个拾振传感器共线排列。

进一步地，所述测量筒侧壁设置法兰一，被测储罐与法兰一位置相对处设置法兰二（法兰一与法兰二高度一致），法兰一与法兰二间通过管道相连，且通过管道及法兰相连后的测量筒与被测储罐是相连通的。

更进一步地，所述管道上设置有一次阀门。

进一步地，所述测量筒顶部设置有封头。

进一步地，所述测量筒底部设置有泄放阀门。

进一步地，所述测量筒由不锈钢制成。

一种液位测量方法，液位上升过程中，液位判断包括以下步骤：

步骤1、打开一次阀门，液体由被测储罐进入测量筒，被测储罐与测量筒构成连通器；从下至上多个拾振传感器的各信号拾取位置依次被定义为第一点位、第二个点位、…第n个点位。

步骤2、液体上升过程中，在液位低于第一点位或第一点位无液体介质时，第一点位对应地敲击装置开始启动。

步骤3、对应地拾振传感器接收到振动频率变化并将电信号通过数据采集模块传递给控制系统，控制系统根据电信号判断是否在对应点位的阈值范围内。

步骤4、如果在阈值范围内，则表示液位经过第一点位；同时控制关闭第一点位处敲击装置和拾振传感器，启动第二个点位处敲击装置。

如果不在范围内，则表示液位未达到第一点位对应的高度。

步骤5、第二点位处拾振传感器接收电信号并传递给控制系统，并判断是否在对应点位的阈值范围。

如果不在范围内，则表示液位未上升至第二点位高度；则表示液位高度在第一点位与第二点位间。

如果在范围内，则表示液位经过第二点位，需继续进行下一轮重复操作，直到判断不在某点位阈值范围内，则输出液位的高度在该点位高度与毗邻的低点位高度之间。

液位上升至一定高度后回落，确定液位下落位置时，与液位上升时判断方法相同，包括：启动离液位高度最近的最高点位处的敲击装置及拾振传感器，并判断信号是否在阈值范围内。

若在范围内，则表示液位高度在最高点位以上。

若不在范围内，则停止敲击；开启次高度点位的敲击装置敲击，并判断次高度点位信号是否在阈值范围内；若在范围内，则表示液位高度在最高点位于次高点位之间；若不在范围内，则进行下一轮重复操作；直到找到液位停留最终位置。

与现有技术相比本发明有益效果。

本发明其对储罐内的液位进行实时动态测量、检测液位的连续变化；使得关键元件无需与被测量的液体介质接触，而提高安全性及经济性，做到零泄漏、无需维护、无需更换备品备件，其应用前景广阔，使用寿命加长。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本发明液位测量仪表结构示意图。

图中，1为封头、2为测量筒、3为拾振传感器、4为敲击装置、5为液体介质、6为泄放阀门、7为侧面法兰、8为一次阀门、9为被测储罐、10为集成模块。

具体实施方式

如图1所示，本发明利用连通器原理将被测液体介质引入测量筒内。

测量筒截面为正方形的方管，测量筒通过法兰与被测储罐连接，测量筒上方为封头，测量筒下方为泄放阀门，整个测量筒（包括上方封头、下方泄放阀门及侧面法兰）由不锈钢金属制成，具有无泄漏点、强度高、耐压性好、抗腐蚀等优点。

在测量筒四个侧面可并列交错设置敲击装置和拾振传感器，敲击装置和拾振传感器的点位和数量可根据实际需要确定，敲击装置和拾振传感器均与集成模块连接，集成模块将运算好的结果传输到用户DCS控制系统，实现液位测量。

敲击装置由舵机（动作频率可调）带金属舵臂组成，负责敲击测量筒壁使之产生振动。其与集成模块连接并接受启动或停止指令。拾振传感器与集成模块连接并接收启动或停止指令，负责接收产生的振动并转换成电信号反馈给集成模块。

根据设定点位处测量筒内有无液体介质上升（或下降）经过时，敲击装置敲击测量筒壁所产生的振动不同的原理（测量筒内液体介质的阻尼影响测量筒的振动。有液体介质时阻尼大，振动缓慢，产生的频率低。没有液体介质时阻尼小，振动迅速，产生的频率高），拾振传感器接收到振动的变化并转换成电信号传递给集成模块。集成模块负责采集接收拾振传感器反馈的电信号，根据设定的阈值进行分析、运算并记录，再控制各点位拾振传感器和敲击装置的启动或关闭同时将运算结果以4-20mA模拟信号输出，显示液位。

具体实施例一，以安装中心距500mm设置4个等分点位为例（点位和数量可根据实际需要确定）的工作流程：

1、将液位测量仪表整体（测量筒、拾振传感器、敲击装置、集成模块）安装并接线完毕，接通电源进入工作状态。打开与储罐相连接的一次阀门，将被测介质引入测量筒，根据连通器原理测量筒内与储罐内的介质压力、液位一致（包括储罐进料、出料时液位发生的实时连续变化），根据集成模块的运算和分析，各点位并列设置的拾振传感器和敲击装置依次动作。

2、当测量筒内液位低于第一个点位（100mm）或无液体介质时，集成模块控制第一个点位处敲击装置和拾振传感器启动并持续工作。

3、当测量筒内液位上升经过第一个点位（100mm）时，此处拾振传感器接收到振动频率变化并将电信号反馈给集成模块，集成模块接收到电信号计算输出4mA电信号到用户DCS系统得知此时液位为100mm，同时控制关闭第一个点位处敲击装置和拾振传感器，启动第二个点位处敲击装置和拾振传感器。

4、当测量筒内液位上升经过第二个点位（200mm）时，此处拾振传感器接收到振动频率变化并将电信号反馈给集成模块，集成模块接收到电信号计算输出9.33mA电信号到用户DCS系统得知此时液位为200mm，同时控制关闭第二个点位处敲击装置和拾振传感器，启动第三个点位处敲击装置和拾振传感器。

5、当测量筒内液位上升经过第三个点位（300mm）时，此处拾振传感器接收到振动变化并将电信号反馈给集成模块，集成模块接收到电信号计算输出14.67mA电信号到用户DCS系统得知此时液位为300mm，同时控制关闭第三个点位处敲击装置和拾振传感器，启动第四个点位处敲击装置和拾振传感器。

6、当测量筒内液位上升经过第四个点位（400mm）时，此处拾振传感器接收到振动变化并将电信号反馈给集成模块，集成模块接收到电信号计算输出20mA电信号到用户DCS系统得知此时液位为400mm，此时第四个点位处敲击装置和拾振传感器持续工作。

7、一直至敲击、检测到第五个点位时，电信号未达到阈值；则表示，液位在第四个点位和第五个点位之间。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液位测量仪表及测量方法，其特征在于，液位上升过程中，液位判断包括以下步骤：步骤1、打开一次阀门，液体由被测储罐进入测量筒，被测储罐与测量筒构成连通器；从下至上多个拾振传感器的各信号拾取位置依次被定义为第一点位、第二个点位、…第n个点位；

步骤2、液体上升过程中，在液位低于第一点位或第一点位无液体介质时，第一点位对应地敲击装置开始启动；

步骤3、对应地拾振传感器接收到振动频率变化并将电信号通过数据采集模块传递给控制系统，控制系统根据电信号判断是否在对应点位的阈值范围内；

步骤4、如果在阈值范围内，则表示液位经过第一点位；同时控制关闭第一点位处敲击装置和拾振传感器，启动第二个点位处敲击装置；

如果不在范围内，则表示液位未达到第一点位对应的高度；

步骤5、第二点位处拾振传感器接收电信号并传递给控制系统，并判断是否在对应点位的阈值范围；

如果不在范围内，则表示液位未上升至第二点位高度；则表示液位高度在第一点位与第二点位间；

如果在范围内，则表示液位经过第二点位，需继续进行下一轮重复操作，直到判断不在某点位阈值范围内，则输出液位的高度在该点位高度与毗邻的低点位高度之间。

2.一种液位测量仪表及测量方法，其特征在于：所述测量筒与被测储罐通过法兰及管道相连，使得测量筒与被测储罐构成连通器；所述测量筒一侧由低至高设置有多个敲击装置，测量筒另一侧设置有多个拾振传感器；敲击装置与拾振传感器构成多个检测组；每个检测组均包含位置相对应的一敲击装置、一拾振传感器；所述拾振传感器与数据采集模块相连，数据采集模块将运算好的结果传输到用户DCS控制系统。

3.根据权利要求2所述的一种液位测量仪表及测量方法，其特征在于：所述敲击装置包括舵机及由舵机带动的舵臂；用于敲击测量筒壁使之产生振动。

4.根据权利要求2所述的一种液位测量仪表及测量方法，其特征在于：所述敲击装置采用敲击电磁铁；用于敲击测量筒壁使之产生振动。

5.根据权利要求2所述的一种液位测量仪表及测量方法，其特征在于：所述测量筒侧壁设置法兰一，被测储罐与法兰一位置相对处设置法兰二，法兰一与法兰二间通过管道相连，且通过管道及法兰相连后的测量筒与被测储罐是相连通的。

6.根据权利要求5所述的一种液位测量仪表及测量方法，其特征在于：所述管道上设置有一次阀门。

7.根据权利要求2所述的一种液位测量仪表及测量方法，其特征在于：所述测量筒顶部设置有封头。

8.根据权利要求2所述的一种液位测量仪表及测量方法，其特征在于：所述测量筒底部设置有泄放阀门。

9.根据权利要求2所述的一种液位测量仪表及测量方法，其特征在于：所述测量筒由不锈钢制成。

10.根据权利要求1所述的一种液位测量仪表及测量方法，其特征在于：液位上升至一定高度后回落，确定液位下落位置时，与液位上升时判断方法相同，包括：启动离液位高度最近的最高点位处的敲击装置及拾振传感器，并判断信号是否在阈值范围内；

若在范围内，则表示液位高度在最高点位以上；

若不在范围内，则停止敲击；开启次高度点位的敲击装置敲击，并判断次高度点位信号是否在阈值范围内；若在范围内，则表示液位高度在最高点位于次高点位之间；若不在范围内，则进行下一轮重复操作；直到找到液位停留最终位置。

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