CN2656954Y - 储油罐用密度液位温度界面测量仪 - Google Patents

Abstract

一种储油罐用密度液位温度界面测量仪，涉及石油或化工行业检测储油罐内两种液体的界面及相关参数的测量仪器。其电路由压力传感器部分、温度传感器部分、AD模数转换电路部分、CPU单片机、远传激励以及电源部分组成，机械结构由铝管、固定杆、三个压力传感器、温度传感器以及印刷电路板组成，固定杆连接在铝管上部，三个压力传感器沿上下方向按一定距离安装固定在铝管的侧壁上，温度传感器安装在铝管内，传感器的导线连接印刷电路板，印刷电路板通过通讯电缆连接计算机。仪器与计算机通讯，将测量出的液体温度、密度、液位、界面等数据结果显示或打印输出，使用非常方便，该方法简单可靠，安装定位容易实现，测量精度高，可以广泛应用在两种液体界面的检测领域。

Description

储油罐用密度液位温度界面测量仪

技术领域

本实用新型涉及一种用于检测储油罐内液体的密度、液位、温度以及界面的测量仪器。

背景技术

目前石油或化工行业，往往需要测出两种液体之间的界面，尤其是石油产品的储罐内储存的液体，一般都含有水，如果不知道两种液体的界面，就无法计算出每种液体的含量，有时也往往需要知道与液体有关的其它相关参数。目前使用的方法过于落后，不科学。其常用的方法是，通过罐体底部的阀门放水，待出油时关掉阀门，再测出油的深度，即可计算出油的总重量，油排除罐外很不安全，容易造成火灾。还有通过在罐壁连通容器并在容器内用内置浮球测量液体界面的方法，不同比重的液体需要使用不同比重的浮球，而浮球的制造工艺很复杂，增加了使用成本。但这些都是使用机械装置的测量方法，难以操作，难以实现，测量的结果不精确，无法测量液体的其它参数。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种储油罐用密度液位温度界面测量仪，该测量仪使用了一种全新的方法，可以测量储罐内液体的密度、液位、温度以及两种液体之间的界面多项参数，仪器可以与计算机通讯，测量仪测出的多项数据传给计算机后，由计算机集中处理，将计算结果显示或打印输出，该测量仪使用非常方便，安装定位容易实现，其测试结果精度高。

本实用新型提供这样的技术方案：一种储油罐用密度液位温度界面测量仪，其电路由压力传感器部分、温度传感器部分、AD模数转换电路部分、CPU单片机、远传激励以及电源部分组成，压力传感器部分由第一压力传感器、第二压力传感器以及第三压力传感器组成，三个压力传感器分别通过电连接器J1连接AD模数转换芯片U1的信号输入端AIN1-AIN6，温度传感器的输出信号直接连接CPU单片机的输入端P17，AD模数转换芯片U1的信号输出端连接CPU单片机U3的信号输入端P10-P13，CPU单片机U3的两条通讯线RXD、TXD分别通过两组远传激励U4A、U4B、U4C连接用以与计算机通讯的通讯接口J12，电源部分的直流输出端连接芯片的直流工作电源端。

所述电源部分由+24V直流电源经三端稳压管U5反向连接稳压管D2后，并联连接两组三端稳压管U7、U6形成，第一组三端稳压管U7的电压输入端Vin和电压输出端+5V分别通过滤波电容接地，第二组三端稳压管U6的电压输入端Vin和电压输出端+Vout之间连接有保护电路，分别通过滤波电容接地，第一组三端稳压管U7的直流电压输出VCC连接整个电路的直流数字工作电压VCC端，第二组三端稳压管U6的直流电压输出VDD连接AD模数转换芯片U1的直流模拟工作电压VDD端。

所述测量仪由铝管、固定杆、三个压力传感器、温度传感器以及印刷电路板组成，其主体是一个有一定长度的铝管，铝管上部连接有固定杆，铝管上沿上下方向按一定距离安装有三个压力传感器，传感器固定在铝管的侧壁上，温度传感器安装在铝管内，四个传感器的导线连接印刷电路板，印刷电路板通过通讯电缆连接计算机。

所述印刷电路板可以安装在所述铝管内。

所述印刷电路板可以安装在小盒体内，小盒体位于罐体外放置。

本实用新型的优点在于：由于使用了多个压力传感器和温度传感器以及AD模数转换电路，AD模数转换电路将压力传感器的模拟信号转换成数字信号，输入给单片机，温度传感器将其数字信号输入给单片机，单片机将其数据处理后传输出给计算机，计算机可以根据一定的计算方法计算出液体的温度、液体液面的高度、液体的密度以及两种液体之间的界面，电路结构中远传激励的使用保证了测量仪与计算机的远距离通讯方案，在使用时，根据常规的液体界面高度范围，将安装有传感器的铝管伸入界面范围内，即可测出需要的各种数据，这种测量方法简单可靠，容易实现，测量精度高，计算机最后可以显示或打印输出各种结果。

以下结合附图对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型测量仪位于罐体内使用时的示意图。

图3是本实用新型的电路原理框图。

图4是本实用新型电源电路的原理框图。

图5是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图3、图4、图5所示，一种储油罐用密度液位温度界面测量仪10，其电路由压力传感器部分、温度传感器部分、AD模数转换电路部分、CPU单片机、远传激励以及电源部分组成，压力传感器部分由第一压力传感器、第二压力传感器以及第三压力传感器组成，三个压力传感器分别通过电连接器J1连接AD模数转换芯片U1的信号输入端AIN1-AIN6，三个位于罐体内不同高度的压力传感器，将测出的模拟压力值输入给AD模数转换芯片U1，AD模数转换芯片U1将其模拟信号转换成数字信号传送给CPU单片机，温度传感器测出的数字信号直接输送给CPU单片机的输入端P17，AD模数转换芯片U1的信号输出端连接CPU单片机U3的信号输入端P10-P13，CPU单片机U3的两条通讯线RXD、TXD分别通过两组方向相反的远传激励U4A、U4B、U4C连接用以与计算机通讯的通讯接口J12，CPU单片机U3还可以连接参考电压电路U2，电源部分由+24V直流电源经三端稳压管U5反向连接稳压管D2后，并联连接两组三端稳压管U7、U6形成，第一组三端稳压管U7的电压输入端Vin和电压输出端+5V分别通过滤波电容接地，第二组三端稳压管U6的电压输入端Vin和电压输出端+Vout之间连接有保护电路，分别通过滤波电容接地，第一组三端稳压管U7的直流电压输出VCC连接整个电路的直流数字工作电压VCC端，第二组三端稳压管U6的直流电压输出VDD连接AD模数转换芯片U1的直流模拟工作电压VDD端。

如图1、图2所示，所述储油罐用密度液位温度界面测量仪10由铝管1、固定杆6、三个压力传感器2、3、5、温度传感器4以及印刷电路板组成，其主体是一个有一定长度的铝管1，铝管1上部连接有固定杆件6，铝管1上沿上下方向按一定距离安装有三个压力传感器2、3、5，三个压力传感器2、3、5固定在铝管1的侧壁上，温度传感器4安装在铝管1内，四个传感器的导线连接印刷电路板，印刷电路板通过通讯电缆连接计算机，印刷电路板安装在所述铝管1内。

印刷电路板也可以安装在小盒体内，小盒体位于罐体外放置。

CPU单片机U3的型号可以是89C51，AD模数转换芯片的型号可以是AD7708，第一组三端稳压管U7的型号可以是MC78L05CP，第二组三端稳压管U6的型号可以是LM117H，三端稳压管U5的型号可以是LM117H，参考电压电路的芯片U2的型号可以是AD780，压力传感器可以是扩散硅压力传感器，也可以是电容式传感器。

以下结合附图说明其测试方法。

温度传感器4可以直接测试出液体的温度。

第一压力传感器2、第二压力传感器3、第三压力传感器5对应的压力值分别假设为Fa、Fb、Fc，第一压力传感器2与第二压力传感器3之间的距离假设为ΔHab，第二压力传感器3与第三压力传感器5之间的距离假设为ΔHbc，在通常情况下，常规罐体8的油9、水12界面高度在2000mm左右，我们将测量仪制作成ΔHab＝400mm，ΔHbc＝1000mm，固定杆的长度按罐体通常的高度制作，以保证测量仪10深入液体界面范围安装，安装时，让界面介与BC之间。

1、求液面的高度

根据三个压力传感器2、3、5的测试结果，可以得知三点的实测压力值分别为Fa、Fb、Fc，可以求出Δfab＝Fb-Fa，Δfbc＝Fc-Fb，由于F＝ρgh，所以Δfab/fb＝ΔHab/(H_液面-Hb)＝400/(H_液面-Hb)，Hb的高度可以根据仪器的安装位置确定得知，公式中Δfab、fb、Hb均为已知量，从而可以求出H_液面的数据。

2、求液体的密度

根据公式F＝ρgh，很容易求得液体的密度ρ的数据。

3、求液体的界面

由压力传感器的测试结果，可以直接求出实测的压力值Δfbc_实测，根据公式F＝ρgh，可以求出压力计算值Δfbc_计算，H_界面C是界面离C点的距离，H_安装是测量仪安装时第三压力传感器5距离罐底的高度，是已知数，根据以下公式可以直接求出H_界面的高度：

(Δfbc_实测/Δfbc_计算)×(ΔHbc)＝H_界面C+H_安装＝H_界面

由此测试出结果H_液面、H_界面C以及液体的密度ρ等参数，这些计算方法由测量仪器10将传感器测量的压力数据处理后，直接传输给计算机完成，其测试方法极易实现，该测量仪不限于石油产品的界面测量，还可以用于其他液态化学产品的液面测试。

基于本实用新型的设计构思，使用该测量仪器的电路，将三个压力传感器按一定距离上下安装来测试液体界面和相关参数的方法，其机械安装方式不限于本实用新型公开的范围，直接将传感器安装在罐体上的测量方式也属于本实用新型的保护方案。

Claims (5)

1.一种储油罐用密度液位温度界面测量仪，其特征在于：其电路由压力传感器部分、温度传感器部分、AD模数转换电路部分、CPU单片机、远传激励以及电源部分组成，压力传感器部分由第一压力传感器、第二压力传感器以及第三压力传感器组成，三个压力传感器分别通过电连接器(J1)连接AD模数转换芯片(U1)的信号输入端(AIN1-AIN6)，温度传感器的输出信号直接连接CPU单片机的输入端(P17)，AD模数转换芯片(U1)的信号输出端连接CPU单片机(U3)的信号输入端(P10-P13)，CPU单片机(U3)的两条通讯线(RXD、TXD)分别通过两组远传激励(U4A)、(U4B、U4C)连接用以与计算机通讯的通讯接口(J12)，电源部分的直流输出端连接芯片的直流工作电源端。

2.如权利要求1所述的储油罐用密度液位温度界面测量仪，其特征在于：所述电源部分由+24V直流电源经三端稳压管(U5)反向连接稳压管(D2)后，并联连接两组三端稳压管(U7、U6)形成，第一组三端稳压管(U7)的电压输入端(Vim)和电压输出端(+5V)分别通过滤波电容接地，第二组三端稳压管(U6)的电压输入端(Vin)和电压输出端(+Vout)之间连接有保护电路，分别通过滤波电容接地，第一组三端稳压管(U7)的直流电压输出(VCC)连接整个电路的直流数字工作电压(VCC)端，第二组三端稳压管(U6)的直流电压输出(VDD)连接AD模数转换芯片(U1)的直流模拟工作电压(VDD)端。

3.如权利要求1所述的储油罐用密度液位温度界面测量仪，其特征在于：该测量仪由铝管、固定杆、三个压力传感器、温度传感器以及印刷电路板组成，其主体是一个有一定长度的铝管，铝管上部连接有固定杆，铝管上沿上下方向按一定距离安装有三个压力传感器，传感器固定在铝管的侧壁上，温度传感器安装在铝管内，四个传感器的导线连接印刷电路板，印刷电路板通过通讯电缆连接计算机。

4.如权利要求3所述的储油罐用密度液位温度界面测量仪，其特征在于：所述印刷电路板安装在所述铝管内。

5.如权利要求3所述的储油罐用密度液位温度界面测量仪，其特征在于：所述印刷电路板安装在小盒体内，小盒体位于罐体外放置。

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