CN203298828U - 一种罐体液位和界位的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种罐体液位和界位的测量装置，其包括多段式分布电容测量系统，所述多段式分布电容测量系统包括内部构造与金属外壁，所述内部构造由外向内依次包括塑性绝缘层、内部金属电极和灌封绝缘材料，从所述内部金属电极经所述灌封绝缘材料引出多条用于测量电容的仪表引线，所述金属外壁设置有多个液位通孔。本实用新型结构与传统电容法测量不同，由于采用分段式分时计量，可以大大降低集散参数及其他效应对测量的影响，提高系统测量精度。本实用新型优点为结构简单，运行可靠，精度高，易安装，使用及维护方便等特点。适用条件：1.不同介质间的介电常数要有区分；2.如果推算含量，则只有两种产品或多种液体间分界明显的情况。

Description

一种罐体液位和界位的测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种罐体液位和界位的测量装置，适用于罐体内两种不同成分含量的密度混合液的液体分布情况或分层液的液位和界位的测量，并可以根据分布情况推出罐体内液体的平均密度、相含量等相关信息。

背景技术

目前测量液位的产品很多，但是测量界位的比较少，主要有磁致伸缩液位计、浮筒式液界位计、压差法、导波雷达液位计等。

磁致伸缩及浮筒式液位计受液体分层分布、密度差过小等原因导致界位测量误差过大，而且测量的只是一个数值，不能反映分布的变化情况。

多点差压法测量液位可以测量液位的分布情况，但多点成本比较高，且安装密封都比较困难，由于是接触测量，所以其防腐、耐压、密封都导致设计困难，影响系统可靠性。

导播雷达液位仪特别适合于高污染度或高粘度的产品，如沥青等。雷达液位仪测量的重复精度较高，无须定期维修和重新标定，测量精度也较高，但价格较高，测量油水界面困难。

实用新型内容

本实用新型目的是为了克服上述不足而提供一种新型的罐体液位和界位的测量装置，能够通过测量结构中每一段分布的介电常数分布情况，来推算液体在罐体中的分布情况，由此可以推算出罐体内液体的平均密度、相含量等相关信息。

本实用新型提供的罐体液位和界位的测量装置包括多段式分布电容测量系统，所述多段式分布电容测量系统包括内部构造与金属外壁，所述内部构造由外向内依次包括塑性绝缘层、内部金属电极和灌封绝缘材料，从所述内部金属电极经所述灌封绝缘材料引出多条用于测量电容的仪表引线，所述金属外壁设置有多个液位通孔。

优选地，所述测量装置还包括利用介质的电容与其高度的相关性而确定罐体液位和界位的仪表电路处理部分，所述电路处理部分分别连接所述仪表引线和所述金属外壁。

优选地，所述仪表电路处理部分包括根据介质的介电常数与其高度的乘积与介质的电容之比为常数的关系而得出介质的高度的处理器。

优选地，所述仪表引线相互之间独立，并由灌封材料绝缘，且保持固定。

优选地，所述测量装置还包括对介电常数进行温度修正的温度传感器。

更优选地，所述温度传感器为多组，采用纵向分布。

本实用新型结构设计简单，与传统电容法测量不同，由于采用分段式分时计量，可以大大降低集散参数及其他效应对测量的影响，提高系统测量精度。

由于有耐温绝缘层保护且结构为一体式灌封，所以极板间阻抗保证足够大(>500MΩ)，漏电流几乎为0，对于电容测量电路可以当做纯电容处理，所以可以在标定情况下测量水、盐水等高介电常数且导电的液体。

本实用新型优点为结构简单，运行可靠，精度高，易安装，使用及维护方便等特点。

适用条件：

1.不同介质间的介电常数要有区分；

2.如果推算含量，则只有两种产品或多种液体间分界明显的情况。

附图说明

图1为本实用新型的测量原理示意图；

图2为本实用新型的安装结构示意图。

图中：1-仪表电路处理部分，2-仪表引线，3-仪表金属不锈钢外壁，4-密封处，5-液位通孔，6-耐高温塑性绝缘层,7-内部金属电极，8-灌封材料，9-温度传感器，10-安装法兰，11-为罐体，12-测量仪表，13-液位处。

具体实施方式

下面对本实用新型罐体液位和界位的测量装置及其测量原理和具体操作方式做进一步说明。

首先结合附图对本实用新型用到的罐体液位和界位的测量装置进行举例说明。

如图1所示，该实施例的测量装置包括：仪表电路处理部分1，仪表引线2，仪表金属不锈钢外壁3，密封处4，液位通孔5，耐高温塑性绝缘层6，内部金属电极7，灌封材料8，温度传感器9。

安装使用时，安装法兰10、罐体11、测量仪表12和液位处13的相对位置关系如图2所示。

下面对比本实用新型的测量原理和具体操作方式做进一步说明：

1.圆筒间电容公式如下：

$C=\frac{2\mathrm{\π\ϵH}}{\ln \left(\frac{r}{R}\right)}$           (式1)

其中ε为介质的介电常数，r为内电极半径，R为外电极半径,H为高度。由于r,R均为已知，所以,

C＝k*ε(k为常数)      (式2)

由于每一段电容都存在引线、等一系列分布参数，而这些参数对测量的影响又是固定的，采用样品标定的方法可以抵消分布参数的干扰。

2.对于分层介质来说，可以通过测量电容值测量液体在内部的高度：

设定在标定样品中，充满高度H,介电常数分别为ε₁和ε₂所对应的电容值为C₁和C₂，则同样高度两个介质之间高度比值为h₁∶h₂的分层液体的测量值有如下关系:

$C_x=C_1^{\′}+C_2^{\′}=C_1\×\frac{h_1}{H}+C_2\×\frac{h_2}{H}$

h₁+h₂＝H

(式3)

由于总高度已知，则可以测出单个介质的比例。如果其中一个是空气则可算出液体高度。

3.设空气中电容值C₀，对于任何一种液体都有C>C₀。

4.假设从罐底的第一个极板计数为1，向上依次递加，则对于第N个极板来说，测量值C_N分以下几种情况：

a)如果极板数量为N，即为最上边的一块，则此时按同一介电常数连续处理；

b)如果C_N≈C₀，则认为该处处于空气中；

c)如果C_N>C₀且C_N+1≈C₀，则该极板处于液位处，可认为在此处液体分布保持均匀，其介电常数可通过C_N-1求得：

${\mathrm{\ϵ}}_N=\frac{C_{N-1}}{k}$            (式4)

则该处的液位值根据(式3)描述可得。

d)如果C_N>C₀且C_N+1>C₀,则说明该点充满液体，则可以算得平均介电常数

然后根据

与液相之间比例关系可得到液相之间的比率，此关系可通过查表或标定取得。

e)由于物质的介电常数是随温度发生变化的，所以要在使用过程中进行温度修正。

通过每一个点的测量与计算，可以得到介质中纵向介电常数的分布，

如果液相为两种介质，则可以推算出此时两个液体的分别含量，为现场计量等提供有力的数据。

Claims (6)

1.一种罐体液位和界位的测量装置，其特征在于，包括多段式分布电容测量系统，所述多段式分布电容测量系统包括内部构造与金属外壁，所述内部构造由外向内依次包括塑性绝缘层、内部金属电极和灌封绝缘材料，从所述内部金属电极经所述灌封绝缘材料引出多条用于测量电容的仪表引线，所述金属外壁设置有多个液位通孔。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括利用介质的电容与其高度的相关性而确定罐体液位和界位的仪表电路处理部分，所述电路处理部分分别连接所述仪表引线和所述金属外壁。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述仪表电路处理部分包括根据介质的介电常数与其高度的乘积与介质的电容之比为常数的关系而得出介质的高度的处理器。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述仪表引线相互之间独立，并由灌封材料绝缘，且保持固定。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括对介电常数进行温度修正的温度传感器。

6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述温度传感器为多组，采用纵向分布。

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