CN202676238U - 吹气液位测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种吹气液位测量装置，包括转子流量计和固定转子流量计的底座，其还包括水平仪，固定于所述底座，且与转子流量计相互垂直或水平；固定脚蹄，设置于所述吹气液体测量装置的底部，调节所述吹气液体测量装置的支架以保证转子流量计的竖直。本实用新型利用水平仪和脚蹄保证转子流量的精读以配合经验公式的压力损失计算公式，实现转子流量计的输出误差减少，提高了测量精度，并使测量结果不受管路的长度的影响。

Description

吹气液位测量装置

技术领域

本实用新型涉及仪器仪表领域，特别涉及到吹气液位测量装置。

背景技术

现有的用于测量液位、密度以及混合界面等参数通常采用非接触测量的方法，“吹气法”是非接触测量方法之一，而吹气液位测量装置是“吹气法”所用的关键设备。吹气液位测量输出的压力能够自动跟随测量液位出口吹气管的压力的变化而变化。吹气液位测量装置与气源、压差变送器等组成吹气测量系统，可对开口或闭合的被测容器内的液体的液位、密度、分界面等参数进行测量，配合其它仪表或工控机可组成具有检测、记录、控制功能的工业自动化系统，广泛应用于核电、石油、化工等行业。目前常用的全机械式的吹气液位测量装置在吹气管小于30米的前提下，测量精度才能达到1.5%，其测量精度较差。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种吹气液位测量装置，旨在获得更好的测量精度。

为达上述目的，本实用新型提出一种吹气液位测量装置，包括转子流量计和固定转子流量计的底座，还包括水平仪，固定于所述底座，且与转子流量计相互垂直或水平；固定脚蹄，设置于所述吹气液体测量装置的底部，调节所述吹气液体测量装置的支架以保证转子流量计的竖直。

优选地，所述底座与二所述水平仪固定连接，其中之一所述水平仪与所述转子流量计X轴方向平行，另一所述水平仪与所述转子流量计Y轴方向平行。

优选地，所述底座的底面与所述转子流量计平行。

优选地，还包括一安装面板，其上固定有至少一所述固定座。

优选地，所述转子流量计至少有一固定于同一所述底座。

优选地，所述转子流量计至少有二，且相互平行。

优选地，所述安装面板可拆卸安装于所述吹气液位测量装置。

优选地，所述固定脚蹄数量为4。

优选地，还包括压力损失计算芯片，与压差变送器连接获取电流信号，计算管路压力损失数据。

优选地，所述压力损失计算芯片包括：PLC、MCU。

本实用新型吹气液位测量装置，利用水平仪和固定脚蹄使转子流量计垂直于水平面，从而使转子流量计的输出误差减少，保证吹气流量的稳定，提高了装置的测量精度。

附图说明

图1是本实用新型吹气液位测量装置一实施例的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，图1为本实用新型吹气液位测量装置一实施例的结构示意图。本实用新型的吹气液位测量装置，包括转子流量计3和固定转子流量计的底座，还包括水平仪4，固定于所述底座，且与转子流量计3相互垂直或水平；固定脚蹄10，设置于所述吹气液体测量装置的底部，调节所述吹气液体测量装置的高度。

该吹气液位测量装置与的工作过程为：

气源经过调压阀1进入转子流量计3，以一定流量均匀地送入吹气管，当长吹气管内其它压力高于与气源相连，将压缩空气调压输出不同压力的第一压力和第二压力，第一压力和第二压力分别经过不同测量范围的转子流量计3并输出到被测容器中，在被测容器中形成压力差，该压力差通过引压管5将压力差引入压差变送器2，在压差变送器2以电流的形式输出压力差，结合转子流量计3的数据可以计算出被测容器的液位高度或被测液位的密度参数。由于固定转子转子流量计3的底座具有水平仪4，且与转子流量计3垂直，因此能够调整转子流量计与水平面垂直，而垂直于水平面的转子流量计3可以获得更加高的测量精度。通过调整位于吹气液位测量装置底部的固定脚蹄10，以水平仪4不断的判断和调整，最终可调整转子流量计3的垂直度，使之与水平面垂直。其垂直度与测量精度的关系原理可以表述如下：

该吹气测量装置的面板8安装于支架9上，五个转子流量计3安装于面板8上，且五个转子流量计3相互平行。所述转子流量计3的底座通过螺钉固定于面板8，每个转子流量计3都设有两个水平仪4，所述两水平仪以相互垂直安装于转子流量计3的底座上，所述两水平仪中的垂直水平仪与转子流量计3的安装方向平行，通过水平仪4判断所安装的转子流量计3是否竖直。当所述水平仪4表示为竖直时，所述转子流量计3也必竖直，即本吹气测量装置的五个转子流量计3都竖直。

下面对转子流量计3的工作原理做进一步论述证明竖直的转子流量计3的必要性。转子流量计3的输入与输出的压力差为一常数ΔP，通过对转子流量计腔体内的浮子进行力平衡分析，可知公式1

V(ρ_t-ρ_f)g＝ΔP·A，

由公式1转换为公式2

$q_v=\mathrm{\φh}\sqrt{\frac{2V({\mathrm{\ρ}}_t-{\mathrm{\ρ}}_f)g}{{\mathrm{\ρ}}_{f}A}},$

可知通过转子流量计3的浮子的高度获取通过转子流量计3的流量，其中公式2符号：

q_v为转子流量计通过的流量；

φ＝αεc为仪表常数（其中α为流量系数，c为转子流量计的几何形状及尺寸有关的系数）；

h为浮子的停浮高度；

A为转子流量计的最大截面积；

V为转子流量计腔体的体积；

ρ_t为浮子的密度；

ρ_f为流体的密度；

g为当地的重力加速度。

由于转子流量计3与水平面的垂直线的夹角θ具有以下关联公式3

$q_v=\mathrm{\φh}\sqrt{\frac{2V({\mathrm{\ρ}}_t-{\mathrm{\ρ}}_f)g\cos \mathrm{\θ}}{{\mathrm{\ρ}}_{f}A}}$

当θ越小，则流量q_v越真实的反映出转子流量计3的流量，误差越小，通过水平仪4来判断转子流量计3的竖直。为了在安装过程中得到竖直的转子流量计3，通过设于吹气液体测量装置的底部的脚蹄10调节吹气液位测量装置的高度，其中脚蹄10与支架9连接，支架9与安装面板8连接，二转子流量计3与面板固定连接。通过设于吹气液体测量装置的4个脚蹄10，调节支架9的倾斜，即抬高或降低支架9使得安装面板8倾斜，带动转子流量计3倾斜，通过观察水平仪4是否竖直来判断转子流量计3是否竖直，最终将转子流量计3竖直安装。竖直的转子流量计3所输出的浮子数值准确反映出转子流量计3的流量。

从转子流量计3输出的气体，除了通过吹气管7进入被测容器之外，还通过引压管6将吹气管7的气体引入到压差变送器2，通过压差变送器2测量的两个管路之间的压力差，通过压力变送器2的数值可知反映该压力差的被测容器的测量值，其使用的原理依据公式4表示为

ΔP_Ⅱ-I＝ρgh_c，

公式4中：

ΔP_Ⅱ-Ⅰ为输入压差变送器2的吹气管7的两个管路的压力差，由压差变送器直接得出数值；

ρ为被测液体的密度；

h_c为被测液位的液位高度。

由公式4可知，被测容器中的液位与压差变送器2的压差测量值呈线性关系，通过压力变送器2的数值计算出被测容器中的液位高度。

然而，由于压缩空气在管路中通过时有压力损失，因此，压差变送器2所获得的数值是有误差的，因此通过公式4所获得的被测容器的液位高度的结果也是存在误差。为了获得准确的压力差，本吹气测量装置使用了压力损失计算芯片，与压差变送器2连接获取电流信号，计算吹气管7中的管路压力损失数据，其中压力损失的计算用用公式5表示为：

$P_f=\mathrm{\λ}\frac{l}{d}\frac{{\mathrm{\ρ}}_f{q_v}^2}{2A^2},$

公式5中右边符号表示为：λ为管路的沿程阻力系数；d为管路直径。

所述的压力损失计算芯片为PLC或MCU,从电流信号获取压差变送器2的数值，输入管路的长度和直径、转子流量计3的尺寸、流经转子流量计3的气体密度和流量，即可的获得压力损失数据。

最终，本吹气液位测量装置通过压力损失计算芯片，所获得的测量数值与被测容器的实际液位高度数值相比，其误差更小。

由于五个转子流量计3相互平行，在使用过程中保持一致性，因此，五个转子流量计3的测量数值具有一致性，使得压差变送器2的数值也具有一一致性，对波动所产生的影响最小，从而提高吹气液位测量装置的测量精度。

本吹气液位测量装置的减压阀1控制压力保证进入转子流量计3气体压力属于使用范围内，转子流量计3保证输出的气体的流量稳定，保证吹气管7的测量准确性，水平仪4确定转子流量计3的竖直程度，脚蹄10调整仪表支架9的摆放竖直度从而调整转子流量计3的竖直度。本吹气液位测量装置与没有水平仪4和脚蹄10的现有吹气装置相比，本水平吹气液位测量装置更加准确，再通过能计算损失的压力压力损失计算芯片对测量数值修正，其测量误差更小，对原有吹气装置在30米长的吹气管7时所测量液位高度和真实液位高度的误差最好时候为1.5%，性能不高，而现在本水平吹气液位测量装置的误差精度最好时候可达到0.5%，吹气液位测量装置的性能更加高，而且还不受到吹气管7长度的限制，这是原有装置所具备的。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种吹气液位测量装置，包括转子流量计和固定转子流量计的底座，其特征在于，还包括

水平仪，固定于所述底座，且与转子流量计相互垂直或水平；

固定脚蹄，设置于所述吹气液体测量装置的底部，调节所述吹气液体测量装置的支架以保证转子流量计的竖直。

2.如权利要求1所述的吹气液位测量装置，其特征在于，所述底座与二所述水平仪固定连接，其中之一所述水平仪与所述转子流量计X轴方向平行，另一所述水平仪与所述转子流量计Y轴方向平行。

3.如权利要求2所述的吹气液位测量装置，其特征在于，所述底座的底面与所述转子流量计平行。

4.如权利要求3所述的吹气液位测量装置，其特征在于，还包括一安装面板，其上固定有至少一所述固定座。

5.如权利要求4所述的吹气液位测量装置，其特征在于，所述转子流量计至少有一固定于同一所述底座。

6.如权利要求1所述的吹气液位测量装置，其特征在于，所述转子流量计至少有二，且相互平行。

7.如权利要求6所述的吹气液位测量装置，其特征在于，所述安装面板可拆卸安装于所述吹气液位测量装置。

8.如权利要求6所述的吹气液位测量装置，其特征在于，所述固定脚蹄数量为4。 

9.如权利要求1所述的吹气液位测量装置，其特征在于，还包括压力损失计算芯片，与压差变送器连接获取电流信号，计算管路压力损失数据。

10.如权利要求9所述的吹气液位测量装置，其特征在于，所述压力损失计算芯片包括：PLC、MCU。 

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