CN113945252A - 一种远端集气式液位检测装置及检测液位、罐内液体质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远端集气式液位检测装置，所述检测装置包括压缩空气输入接口、节流阀、止回阀、电磁阀、压力传感器、检测气压接口、耐腐蚀四氟软管、不锈钢气体收集沉头、浓碱储罐和浓酸储罐，所述电磁阀能够定期通过耐腐蚀四氟软管向不锈钢气体收集沉头内充气，所述压力传感器能够间接的测量到耐腐蚀四氟软管内传递的罐底气体收集沉头内的静压。本液位检测装置的压力传感器与电磁阀相连接设置，可以定期通过四氟管自动向集气沉头内充气，充气的同时还可以排走聚集在集气沉头周边的杂质，从而保持集气沉头周边不会堵塞杂质，集气沉头内充满空气，避免了因进液、堵塞、结垢等原因而产生的测量误差，确保了罐底静压传递到传感器的有效性。

Description

一种远端集气式液位检测装置及检测液位、罐内液体质量的 方法

技术领域

本发明属于检测设备技术领域，尤其是一种远端集气式液位检测装置及检测液位、罐内液体质量的方法。

背景技术

目前，工业化学品储罐的液位检测传感器主要分为两种，非接触式(例如：超声波液位计)和接触式(压力或电容原理)，然而这两种检测装置都有弊端。首先，超声波液位计容易受到化学品泡沫、探头结垢、安装方式等影响而产生测量误差。接触式液位计容易受到腐蚀、热胀冷缩导致的测量管内进液、杂质堆积和探头结垢等影响而产生测量误差。而且两种传感器都需在罐体上增加接口，如果在后期实际生产时增加接口，需排空和焊接，现场实施会比较困难。因此，亟需一种能够远离罐体的、不受泡沫影响的、能够防止测量管进液的、安装简便的、新型的液位检测装置。

通过检索，尚未发现与本专利申请相关的专利公开文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种远端集气式液位检测装置及检测液位、罐内液体质量的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种远端集气式液位检测装置，所述检测装置包括压缩空气输入接口、节流阀、止回阀、电磁阀、压力传感器、检测气压接口、耐腐蚀四氟软管、不锈钢气体收集沉头、浓碱储罐和浓酸储罐，所述压缩空气输入接口能够接入压缩空气，所述检测气压接口与耐腐蚀四氟软管的输入端相连接设置；压缩空气输入接口至检测气压接口之间依次相连接设置节流阀、止回阀、电磁阀、压力传感器，所述电磁阀能够定期通过耐腐蚀四氟软管向不锈钢气体收集沉头内充气，所述压力传感器能够间接的测量到耐腐蚀四氟软管内传递的罐底气体收集沉头内的静压；

所述浓碱储罐和浓酸储罐的罐体顶部均开孔设置安装通孔；所述耐腐蚀四氟软管设置为两根，一根耐腐蚀四氟软管的输出端穿过浓碱储罐顶部的安装通孔与一个不锈钢气体收集沉头相连接设置，该不锈钢气体收集沉头投入设置于浓碱储罐的罐底；另一根四氟软管的输出端穿过浓酸储罐顶部的安装通孔与另一个不锈钢气体收集沉头相连接设置，该不锈钢气体收集沉头投入设置于浓酸储罐的罐底；

所述不锈钢气体收集沉头呈顶部、底部均开口的中空圆柱状；所述耐腐蚀四氟软管的输入端穿过罐顶安装通孔与罐体内的不锈钢气体收集沉头的顶部开口紧密相连并密封设置，该不锈钢集气沉头的中空内部能够盛装压缩空气和浓碱、浓酸液体；所述不锈钢气体收集沉头的底部开口面能够接触于浓碱储罐、浓酸储罐内的底部上表面上，该不锈钢气体收集沉头在重力的作用下能够自然接触设置于罐体内的底部上表面上。

进一步地，所述安装通孔的直径为6mm。

进一步地，所述检测装置还包括主机，该主机包括显示仪表、220v电源插头，所述显示仪表、止回阀、电磁阀、压力传感器、220v电源插头均与主机相连接设置，所述电磁阀的电气端和压力传感器的电气端与显示仪表相连接设置，显示仪表能够控制电磁阀间歇式开启，显示仪表能够接收到压力传感器的压力信号并自动折算出浓碱储罐和浓酸储罐内的液位，显示仪表能够显示该液位。

进一步地，所述电源为AC220V，100W。

进一步地，所述压力传感器的量程为：0-100KPa，压力传感器的信号为：4-20mA。

进一步地，所述压缩空气的气源压力需求为6-7BARG，其流量需求为0.2Nm³/min。

进一步地，所述电磁阀通过耐腐蚀四氟软管向不锈钢气体收集沉头内充气时的运行步骤如下：

在使用时，上电后，电磁阀将按以下步骤定时循环动作：碱电磁阀开－＞延迟3秒－＞碱电磁阀关闭－＞延迟3秒－＞酸电磁阀打开－＞延迟3秒－＞酸电磁阀关闭－＞延迟60分钟。

利用如上所述的远端集气式液位检测装置检测液位高度的方法，步骤如下：

通过压力传感器采集到的压力信号，其量程为0-100kPa，折算成液位的计算公式如下：

H＝P/10/ω；

其中：

H为实际液位高度，单位为mm；

P为实际压力传感器检测到的压力，单位为Pa；

ω为液体比重；

10为常数。

利用如上所述的远端集气式液位检测装置检测液体质量的方法，步骤如下：

通过压力传感器采集到的压力信号，其量程为0-100kPa，折算成液位的计算公式如下：

H＝P/10/ω；

其中：

H为实际液位高度，单位为mm；

P为实际压力传感器检测到的压力，单位为Pa；

ω为液体比重；

10为常数；

进一步可折算出液体质量的量程，换算公式为：

m＝S*H/1000000*ω；

其中：

m为液体质量，单位为Kg

S为罐内底面积，单位为mm2

H为实际液位高度，单位为mm

ω为液体比重；

1000000为换算常数。

本发明取得的优点和积极效果为：

1、本液位检测装置的压力传感器与电磁阀相连接设置，可以定期通过四氟管自动向集气沉头内充气，充气的同时还可以排走聚集在集气沉头周边的杂质，从而保持集气沉头内永远不会堵塞，并永远充满空气，避免了因进液、堵塞、结垢等原因而产生的测量误差，确保了罐底静压传递到传感器的有效性。

2、本液位检测装置采用测量罐底静压的原理，因此，泡沫对其不会产生影响。

3、本液位检测装置的做工紧凑，体积小巧，便于安装。

4、本检测装置的主机检测气压接口设置为两个，可同时检测两台储罐的液位。

5、本液位检测装置通过一根完全密封的四氟软管将罐底的集气沉头与主机的压力传感器相连，主机可以远离罐体，因此，罐体内只存在不锈钢集气沉头和四氟软管，不会被腐蚀。

6、本液位检测装置可兼具液位显示和信号输出的功能。

附图说明

图1为本发明的一种结构连接示意图；

图2为图1中主机的外部的一种结构连接示意图；

图3为图1中主机的内部的一种结构连接示意图；

图4为图1中不锈钢集气沉头与耐腐蚀四氟软管的一种结构连接示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明，下属实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

本发明中所使用的结构，如无特殊说明，均为常规的结构；本发明中所使用的方法，如无特殊说明，均为本领域的常规方法。

一种远端集气式液位检测装置，如图1至图4所示，所述检测装置包括压缩空气输入接口11、节流阀10、止回阀9、电磁阀8、压力传感器7、检测气压接口13、14、耐腐蚀四氟软管6、不锈钢气体收集沉头3、浓碱储罐4和浓酸储罐5，所述压缩空气输入接口能够接入压缩空气，所述检测气压接口与耐腐蚀四氟软管的输入端相连接设置；压缩空气输入接口至检测气压接口之间依次相连接设置节流阀、止回阀、电磁阀、压力传感器，所述电磁阀能够定期通过耐腐蚀四氟软管向不锈钢气体收集沉头内充气，所述压力传感器能够间接的测量到耐腐蚀四氟软管内传递的罐底气体收集沉头内的静压；

所述浓碱储罐和浓酸储罐的罐体顶部均开孔设置安装通孔；所述耐腐蚀四氟软管设置为两根，一根耐腐蚀四氟软管的输出端穿过浓碱储罐顶部的安装通孔与一个不锈钢气体收集沉头相连接设置，该不锈钢气体收集沉头投入设置于浓碱储罐的罐底；另一根四氟软管的输出端穿过浓酸储罐顶部的安装通孔与另一个不锈钢气体收集沉头相连接设置，该不锈钢气体收集沉头投入设置于浓酸储罐的罐底；

所述不锈钢气体收集沉头呈顶部、底部均开口的中空圆柱状；所述耐腐蚀四氟软管的输入端穿过罐顶安装通孔与罐体内的不锈钢气体收集沉头的顶部开口紧密相连并密封设置，该不锈钢集气沉头的中空内部能够盛装压缩空气和浓碱、浓酸液体；所述不锈钢气体收集沉头的底部开口面能够接触于浓碱储罐、浓酸储罐内的底部上表面上，该不锈钢气体收集沉头在重力的作用下能够自然接触设置于罐体内的底部上表面上。

在本实施例中，所述安装通孔的直径为6mm。

在本实施例中，所述检测装置还包括主机1，该主机包括显示仪表2、220v电源插头12，所述显示仪表、止回阀、电磁阀、压力传感器、220v电源插头均与主机相连接设置，所述电磁阀的电气端和压力传感器的电气端与显示仪表相连接设置，显示仪表能够控制电磁阀间歇式开启，显示仪表能够接收到压力传感器的压力信号并自动折算出浓碱储罐和浓酸储罐内的液位，显示仪表能够显示该液位。

在本实施例中，所述压力传感器的量程为：0-100KPa，压力传感器的信号为：4-20mA。

在本实施例中，所述电源为AC220V，100W。

在本实施例中，所述压缩空气的气源压力需求为6-7BARG，其流量需求为0.2Nm³/min。

在本实施例中，所述电磁阀通过耐腐蚀四氟软管向不锈钢气体收集沉头内充气时的运行步骤如下：

在使用时，上电后，电磁阀将按以下步骤定时循环动作：碱电磁阀开－＞延迟3秒－＞碱电磁阀关闭－＞延迟3秒－＞酸电磁阀打开－＞延迟3秒－＞酸电磁阀关闭－＞延迟60分钟。

在本实施例中，利用如上所述的远端集气式液位检测装置检测液位高度的方法，步骤如下：

通过压力传感器采集到的压力信号，其量程为0-100kPa，折算成液位的计算公式如下：

H＝P/10/ω；

其中：

H为实际液位高度，单位为mm；

P为实际压力传感器检测到的压力，单位为Pa；

ω为液体比重；

10为常数。

本实例液体比重为1.5；

即：H＝100000/10/1.5＝6667mm；

经计算可折算出液位高度的量程为0-6667mm；

进一步可折算出液体质量的量程，换算公式为：

m＝S*H/1000000*ω；

其中：

m为液体质量，单位为Kg

S为罐内底面积，单位为mm2

H为实际液位高度，单位为mm

ω为液体比重；

1000000为换算常数；

本实例罐内底面积为3800000mm2：液体比重为1.5；

即：m＝3800000*6667/1000000*1.5＝38002Kg；

经计算可折算出液体质量的量程为0-38002Kg；

相关测试：

本测试采用透明亚克力筒代替化学品罐进行液位测试。

首先，用碱的比重1.5折算出最大量程设置为：6667mm。

显示仪表设置方法：

第一步，按住Set键3秒后，输入密码“132”，按Set键进入设置菜单。

第二步，设置传感器1零点显示值为0。

第三步，设置传感器1满点显示值为6667。

将透明测试筒垂直固定放置，将不锈钢集气沉头从透明测试筒顶部缓慢放至筒底。观察主机的液位显示值，是否为零。如不为零，调整仪表参数，零点偏移量，使其为零，并记录。

将筒内缓慢加入碱液至100mm，观察主机显示仪表的读数，并记录。

以此类推，将筒内缓慢加入碱液至200mm，300mm，400mm，500mm，600mm，700mm，800mm，900mm，1000mm，观察主机显示仪表的读数，并记录后，得到下表数据：

偏差分析：

1)出现偏差的因素1，目测本身会产生的误差。

2)出现偏差的因素2，底部静压增大时，集液筒内空气会被压缩，造成误差。

测试结论：

本装置测量误差在可接受范围，总的偏差平均值为-0.1818，本次测试的整体精度约为0.18％，符合预期效果。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。

Claims (9)

1.一种远端集气式液位检测装置，其特征在于：所述检测装置包括压缩空气输入接口、节流阀、止回阀、电磁阀、压力传感器、检测气压接口、耐腐蚀四氟软管、不锈钢气体收集沉头、浓碱储罐和浓酸储罐，所述压缩空气输入接口能够接入压缩空气，所述检测气压接口与耐腐蚀四氟软管的输入端相连接设置；压缩空气输入接口至检测气压接口之间依次相连接设置节流阀、止回阀、电磁阀、压力传感器，所述电磁阀能够定期通过耐腐蚀四氟软管向不锈钢气体收集沉头内充气，所述压力传感器能够间接的测量到耐腐蚀四氟软管内传递的罐底气体收集沉头内的静压；

所述浓碱储罐和浓酸储罐的罐体顶部均开孔设置安装通孔；所述耐腐蚀四氟软管设置为两根，一根耐腐蚀四氟软管的输出端穿过浓碱储罐顶部的安装通孔与一个不锈钢气体收集沉头相连接设置，该不锈钢气体收集沉头投入设置于浓碱储罐的罐底；另一根四氟软管的输出端穿过浓酸储罐顶部的安装通孔与另一个不锈钢气体收集沉头相连接设置，该不锈钢气体收集沉头投入设置于浓酸储罐的罐底；

所述不锈钢气体收集沉头呈顶部、底部均开口的中空圆柱状；所述耐腐蚀四氟软管的输入端穿过罐顶安装通孔与罐体内的不锈钢气体收集沉头的顶部开口紧密相连并密封设置，该不锈钢集气沉头的中空内部能够盛装压缩空气和浓碱、浓酸液体；所述不锈钢气体收集沉头的底部开口面能够接触于浓碱储罐、浓酸储罐内的底部上表面上，该不锈钢气体收集沉头在重力的作用下能够自然接触设置于罐体内的底部上表面上。

2.根据权利要求1所述的远端集气式液位检测装置，其特征在于：所述安装通孔的直径为6mm。

3.根据权利要求1所述的远端集气式液位检测装置，其特征在于：所述检测装置还包括主机，该主机包括显示仪表、220v电源插头，所述显示仪表、止回阀、电磁阀、压力传感器、220v电源插头均与主机相连接设置，所述电磁阀的电气端和压力传感器的电气端与显示仪表相连接设置，显示仪表能够控制电磁阀间歇式开启，显示仪表能够接收到压力传感器的压力信号并自动折算出浓碱储罐和浓酸储罐内的液位，显示仪表能够显示该液位。

4.根据权利要求3所述的远端集气式液位检测装置，其特征在于：所述电源为AC220V，100W。

5.根据权利要求1所述的远端集气式液位检测装置，其特征在于：所述压力传感器的量程为：0-100KPa，压力传感器的信号为：4-20mA。

6.根据权利要求1所述的远端集气式液位检测装置，其特征在于：所述压缩空气的气源压力需求为6-7BARG，其流量需求为0.2Nm³/min。

7.根据权利要求1至5任一项所述的远端集气式液位检测装置，其特征在于：所述电磁阀通过耐腐蚀四氟软管向不锈钢气体收集沉头内充气时的运行步骤如下：

在使用时，上电后，电磁阀将按以下步骤定时循环动作：碱电磁阀开－＞延迟3秒－＞碱电磁阀关闭－＞延迟3秒－＞酸电磁阀打开－＞延迟3秒－＞酸电磁阀关闭－＞延迟60分钟。

8.利用如权利要求1至7任一项所述的远端集气式液位检测装置检测液位高度的方法，其特征在于：步骤如下：

通过压力传感器采集到的压力信号，其量程为0-100kPa，折算成液位的计算公式如下：

H＝P/10/ω；

其中：

H为实际液位高度，单位为mm；

P为实际压力传感器检测到的压力，单位为Pa；

ω为液体比重；

10为常数。

9.利用如权利要求1至7任一项所述的远端集气式液位检测装置检测液体质量的方法，其特征在于：步骤如下：

通过压力传感器采集到的压力信号，其量程为0-100kPa，折算成液位的计算公式如下：

H＝P/10/ω；

其中：

H为实际液位高度，单位为mm；

P为实际压力传感器检测到的压力，单位为Pa；

ω为液体比重；

10为常数；

进一步可折算出液体质量的量程，换算公式为：

m＝S*H/1000000*ω；

其中：

m为液体质量，单位为Kg

S为罐内底面积，单位为mm2

H为实际液位高度，单位为mmω为液体比重；

1000000为换算常数。

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