CN204575166U - 双管式高精度吹气式液位计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种双管式高精度吹气式液位计，包括第一恒流量阀、差压变送器、第一吹气管及第一测量管，第一恒流量阀的输入端与气源连接，气源对第一恒流量阀供气，第一恒流量阀的输出端与第一吹气管的一端连通，第一吹气管的另一端为第一吹气口，第一测量管的一端与差压变送器的正压侧或负压侧连通，第一测量管的另一端连通于第一吹气管靠近第一吹气口的位置。本液位计的第一测量管内无空气流动，即没有压力损失，通过空气静压力的方式将液位高度反映到差压变送器，能够显著提高测量精度；且第一测量管内传递速度为音速，远大于原先吹气管内空气流动速度，响应速度更快。同时，本液位计结构简单，成本低廉，可操作性强。

Description

双管式高精度吹气式液位计

技术领域

本实用新型涉及一种吹气式液位计，尤其涉及一种用于核电站放射性废液高精度测量的吹气式液位计。

背景技术

核电站中废液处理系统(专门用于贮存、监测和处理核电站中放射性废液的系统，放射性废液为：工艺排水、化学排水、地面排水)，需要对废液的液位进行实时、准确性监测。

因本系统废液含有放射性，故测量仪表多采用非接触式原理，以减少运行人员在工作中的受辐照剂量，目前核电站中首选吹气法测量废液处理系统液位，而吹气法测量过程中使用的设备为吹气式液位计，现有的吹气式液位计如图1所示，伸入容器内的管a与管b分别与吹气设备c连通而作为吹气管，同时还需分别与差压变送器d连通而作为测量管，这种结构的液位计存在比较明显的缺陷，具体如下：

1、由于用于贮存、处理、暂存废液的贮槽具有较高的放射性，必须布置在专门房间内，并采用屏蔽墙隔离，而差压变送器d必须布置在屏蔽墙以外的其他低放射性房间内，这就导致从差压变送器d到贮槽之间的吹气管线过长，现场统计大部分吹气管长度超过10m。根据达西-威斯巴赫公式，吹气的管阻损失如下：

ΔP＝λlρv²/2d   (1)

其中λ为吹气沿程摩擦阻力系数，l为管长，ρ为气体密度，d为管径，v为横断面平均流速，并且，

v＝Q/A＝4Q/πd²   (2)

其中Q为体积流量，A为横断面面积。

根据理想气体状态方程：

PV＝nRT   (3)

设吹气源为常温常压气体，流量为Q₀，线速度为v₀，压力为P₀，密度为ρ₀，温度恒定，当被测压力为P₁时，由以上公式(1)(2)(3)，可得压力损失为：

$\mathrm{\ΔP}=(P_0/P_1)\×(8\mathrm{\λl}{\mathrm{\ρ}}_0{Q}_0^2/{\mathrm{\π}}^2{d}^5)---\left(4\right)$

由于吹气气体从压力P₀变化到压力P₁，体积流量Q变化为P₁/P₀，故相对于设吹气源与被测压力都为常压的理想模型，被测压力为P₁时，管阻损失变为P₀/P₁倍。由此产生的相对误差为：

$\mathrm{\Δ}=\mathrm{\ΔP}/P_1\×100\%=(P_0/{P_1}^2)\×(8\mathrm{\λl}{\mathrm{\ρ}}_0{Q}_0^2/{\mathrm{\π}}^2{d}^5)\×100\%---\left(5\right)$

测量压力为常压时， $\mathrm{\Δ}=\mathrm{\ΔP}/P_0\×100\%=(1/P_1)\×(8\mathrm{\λl}{\mathrm{\ρ}}_0{Q}_0^2/{\mathrm{\π}}^2{d}^5)\×100\%,$ 根据公式(5)被测压力为P₁时，将Q₀缩小P₁/P₀倍，可以保证相对误差与被测压力与常压相当。

由以上分析可知，吹气源压力越高、流量越大，吹气管线越长，管径越小，误差越大，因此现有的液位计在测量管线沿程因摩擦阻损失产生的压降较大，给测量带来难以避免的误差。

2、吹气管线过长后，当液位发生变化后，差压变送器d很难实时反应液位变化状况，滞后性较大，对一般液位测量，吹气速度通常0.2～0.4m/s，以0.4m/s计算，吹气管线按10m计算，滞后时间为25s。

因此，有必要提供一种精度高、响应实时性的液位计。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种精度高、响应实时性的液位计。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种双管式高精度吹气式液位计，包括第一恒流量阀、差压变送器、第一吹气管及第一测量管，所述第一恒流量阀的输入端与气源连接，气源对所述第一恒流量阀供气，所述第一恒流量阀的输出端与所述第一吹气管的一端连通，所述第一吹气管的另一端为第一吹气口，所述第一测量管的一端与所述差压变送器的正压侧或负压侧连通，所述第一测量管的另一端连通于所述第一吹气管靠近所述第一吹气口的位置。

与现有技术相比，由于本实用新型同时设置了所述第一吹气管及所述第一测量管，其中所述第一吹气管与所述第一恒流量阀连通而可以对待测容器内吹气，所述第一测量管与所述差压变送器而可以将所述第一吹气口处的压力值传递给所述差压变送器，两者各用一个管道，不同于现有技术中的共用状态，所述第一测量管内无空气流动，即没有压力损失，通过空气静压力的方式将所述液位高度反映到所述差压变送器，能够显著提高测量精度；且所述第一测量管内传递速度为音速，远大于原先吹气管内空气流动速度，响应速度更快。同时，本液位计结构简单，成本低廉，可操作性强。

较佳地，所述第一恒流量阀与气源之间还设置有过滤减压装置。

具体地，所述过滤减压装置与所述第一恒流量阀之间还设置有贮罐，所述贮罐的进气口与所述过滤减压装置连通，所述贮罐的出气口与所述第一恒流量阀的输入端连通。设置所述贮罐能够使气源供气稳定，同时能够防止待测容器内的废液倒灌，具有隔离功能。

较佳地，所述第一恒流量阀的输出端设置有第一转子流量计。设置所述第一转子流量计的目的是便于直观显示当前状态下的供气量。

较佳地，所述第一吹气管与所述第一测量管并排且平行设置。

较佳地，所述第一测量管的一端与所述差压变送器的正压侧连通，所述双管式高精度吹气式液位计还包括第二恒流量阀、第二吹气管及第二测量管，所述第二恒流量阀的输入端与气源连接，气源对所述第二恒流量阀供气，所述第二恒流量阀的输出端与所述第二吹气管的一端连通，所述第二吹气管的另一端为第二吹气口，所述第二测量管的一端与所述差压变送器的负压侧连通，所述第二测量管的另一端连通于所述第二吹气管靠近所述第二吹气口的位置。对于密封的待测容器，其内部的液面之上具有不同于大气压的内压，因此设置所述第二吹气管及第二测量管可以得到该内压，便于所述差压变送器计算压差。

具体地，所述第一恒流量阀及第二恒流量阀与气源之间还设置有过滤减压装置。

更具体地，所述过滤减压装置与所述第一恒流量阀、第二恒流量阀之间还设置有贮罐，所述贮罐的进气口与所述过滤减压装置连通，所述贮罐的出气口分别与所述第一恒流量阀的及第二恒流量阀的输入端连通。

具体地，所述第一恒流量阀的输出端设置有第一转子流量计，所述第二恒流量阀的输出端设置有第二转子流量计。

具体地，所述第一吹气管与所述第一测量管并排且平行设置，所述第二吹气管与所述第二测量管并排且平行设置。

附图说明

图1是现有技术中液位计的结构示意图。

图2是本实用新型双管式高精度吹气式液位计第一实施例的结构示意图。

图3是本实用新型双管式高精度吹气式液位计第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合给出的说明书附图对本实用新型的较佳实施例作出描述。

如图2所示为本实用新型的第一实施例，本实施例中提供了一种双管式高精度吹气式液位计，包括过滤减压装置1、贮罐2、第一恒流量阀31、第一转子流量计41、差压变送器5、第一吹气管61及第一测量管71。本实施例中液位计可以用于测量开放式的非承压容器e内废液的液位。

所述过滤减压装置1的输入端与气源连接，所述过滤减压装置1的输出端与所述贮罐2的进气口连通，所述贮罐2的出气口与所述第一恒流量阀31的输入端连通。所述第一恒流量阀31的输出端与所述第一吹气管61的一端连通，所述第一转子流量计41串联于所述第一恒流量阀31的输出端以直观显示供气量，所述第一吹气管61的另一端为第一吹气口611。所述第一测量管71的一端与所述差压变送器5的正压侧或负压侧连通，由于本实施例中液位计用于测量非承压容器e内液位，不存在内压，一般将所述差压变送器5的负压侧对空(大气压)，因此将所述第一测量管71的一端与所述差压变送器5的正压侧连通。所述第一测量管71的另一端连通于所述第一吹气管61靠近所述第一吹气口611的位置，准确的说是在所述第一吹气口611上方50mm-100mm处。具体地，所述第一吹气管61与所述第一测量管71并排且平行设置。

通过所述过滤减压装置1及所述贮罐2，所述第一恒流量阀31的输入端可与气源连接并由气源对所述第一恒流量阀31供气，所述贮罐2的进气口的位置高于出气口位置，设置所述贮罐2能够使气源供气稳定，同时能够防止待测容器e内的废液倒灌，具有隔离功能。

对容器e内的液位进行测量时，将所述第一吹气管61及第一测量管71伸入容器e内，使所述第一吹气管61下端的所述第一吹气口611靠近容器e底部(液位最低处)，然后通过所述第一吹气管61吹气使所述第一吹气口611处均匀冒泡，一般要求每分钟有几十个起泡即可。此时所述差压变送器5的读数P_测＝P_正-P_负，其中P_负＝P_大气，P_正＝ρgh+P_大气，因此可得到液位h＝P_测/ρg。

如图3所示为本实用新型的第二个实施例，本实施例中提供一种双管式高精度吹气式液位计，包括过滤减压装置1、贮罐2、第一恒流量阀31、第二恒流量阀32、第一转子流量计41、第二转子流量计42、差压变送器5、第一吹气管61、第二吹气管62、第一测量管71及第二测量管72。本实施例中液位计可以用于测量封闭式的承压容器f内废液的液位。

所述过滤减压装置1的输入端与气源连接，所述过滤减压装置1的输出端与所述贮罐2的进气口连通，所述贮罐2的出气口分成两路后分别与所述第一恒流量阀31的输入端及所述第二恒流量阀32的输入端连通。所述第一恒流量阀31的输出端与所述第一吹气管61的一端连通，所述第一转子流量计41串联于所述第一恒流量阀31的输出端以直观显示供气量，所述第一吹气管61的另一端为第一吹气口611。所述第二恒流量阀32的输出端与所述第二吹气管62的一端连通，所述第二转子流量计42串联于所述第二恒流量阀32的输出端，所述第二吹气管62的另一端为第二吹气口621。所述第一测量管71的一端与所述差压变送器5的正压侧连通，所述第一测量管71的另一端连通于所述第一吹气管61靠近所述第一吹气口611的位置。所述第二测量管72的一端与所述差压变送器5的负压侧连通，所述第二测量管72的另一端连通于所述第二吹气管62靠近所述第二吹气口621的位置。具体的，所述第一测量管71的另一端连通于所述第一吹气口611上方50mm-100mm处，所述第二测量管72的另一端连通于所述第二吹气口621上方50mm-100mm处。所述第一吹气管61、第一测量管71、第二吹气管62及第二测量管72均并排且平行设置，其中第一吹气管61与第一测量管71的长度大致相同，第二吹气管62与第二测量管72的长度大致相同并短于第一吹气管61与第一测量管71。

通过所述过滤减压装置1及所述贮罐2，所述第一恒流量阀31的输入端及所述第二恒流量阀32的输入端可与气源连接并由气源同时对所述第一恒流量阀31及第二恒流量阀32供气。所述对于密封的待测容器f，其内部的液面之上具有不同于大气压的容积压力，即内压P_内，因此设置所述第二吹气管62及第二测量管72可以得到该内压P_内，便于所述差压变送器5计算压差。

对容器f内的液位进行测量时，将所述第一吹气管61、第一测量管71、第二吹气管62及第二测量管72伸入容器f内，使所述第一吹气管61下端的所述第一吹气口611靠近容器f底部(液位最低处)，而所述第二吹气管62位于液面上方，然后通过所述第一吹气管61吹气使所述第一吹气口611处均匀冒泡。此时所述差压变送器5的读数P_测＝P_正-P_负，其中P_正＝ρgh+P_内，由于没有压力损失，因此P_负＝P_内，可得到液位h＝P_测/ρg。

本实用新型与现有技术相比，由于本实用新型利设置了所述第一吹气管61、第二吹气管62对待测容器f内吹气，同时也设置了所述第一测量管71、第二测量管72分别将所述第一吹气口611处的压力及容器内压分别传递给所述差压变送器5的正压侧与负压侧，两者各用一个管道，不同于现有技术中的共用状态，所述第一测量管71与第二测量管72内无空气流动，即没有压力损失，通过空气静压力的方式将所述液位高度反映到所述差压变送器5，能够显著提高测量精度，根据达西-威斯巴赫公式推算，精度可达0.5％；且所述第一测量管71、第二测量管72内传递速度为音速，远大于原先吹气管内空气流动速度，响应速度更快，响应时间在1s以内。同时，本液位计结构简单，成本低廉，可操作性强。

能够提高测量精度及响应速度。同时，本液位计结构简单，成本低廉，可操作性强。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实例而已，其作用是方便本领域的技术人员理解并据以实施，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种双管式高精度吹气式液位计，其特征在于：包括第一恒流量阀、差压变送器、第一吹气管及第一测量管，所述第一恒流量阀的输入端与气源连接，气源对所述第一恒流量阀供气，所述第一恒流量阀的输出端与所述第一吹气管的一端连通，所述第一吹气管的另一端为第一吹气口，所述第一测量管的一端与所述差压变送器的正压侧或负压侧连通，所述第一测量管的另一端连通于所述第一吹气管靠近所述第一吹气口的位置。

2.如权利要求1所述的双管式高精度吹气式液位计，其特征在于：所述第一恒流量阀与气源之间还设置有过滤减压装置。

3.如权利要求2所述的双管式高精度吹气式液位计，其特征在于：所述过滤减压装置与所述第一恒流量阀之间还设置有贮罐，所述贮罐的进气口与所述过滤减压装置连通，所述贮罐的出气口与所述第一恒流量阀的输入端连通。

4.如权利要求1所述的双管式高精度吹气式液位计，其特征在于：所述第一恒流量阀的输出端设置有第一转子流量计。

5.如权利要求1所述的双管式高精度吹气式液位计，其特征在于：所述第一吹气管与所述第一测量管并排且平行设置。

6.如权利要求1所述的双管式高精度吹气式液位计，其特征在于：所述第一测量管的一端与所述差压变送器的正压侧连通，所述双管式高精度吹气式液位计还包括第二恒流量阀、第二吹气管及第二测量管，所述第二恒流量阀的输入端与气源连接，气源对所述第二恒流量阀供气，所述第二恒流量阀的输出端与所述第二吹气管的一端连通，所述第二吹气管的另一端为第二吹气口，所述第二测量管的一端与所述差压变送器的负压侧连通，所述第二测量管的另一端连通于所述第二吹气管靠近所述第二吹气口的位置。

7.如权利要求6所述的双管式高精度吹气式液位计，其特征在于：所述第一恒流量阀及第二恒流量阀与气源之间还设置有过滤减压装置。

8.如权利要求7所述的双管式高精度吹气式液位计，其特征在于：所述过滤减压装置与所述第一恒流量阀、第二恒流量阀之间还设置有贮罐，所述贮罐的进气口与所述过滤减压装置连通，所述贮罐的出气口分别与所述第一恒流量阀的及第二恒流量阀的输入端连通。

9.如权利要求6所述的双管式高精度吹气式液位计，其特征在于：所述第一恒流量阀的输出端设置有第一转子流量计，所述第二恒流量阀的输出端设置有第二转子流量计。

10.如权利要求6所述的双管式高精度吹气式液位计，其特征在于：所述第一吹气管与所述第一测量管并排且平行设置，所述第二吹气管与所述第二测量管并排且平行设置。