專利名稱：儲(chǔ)油罐液位及油品密度在線檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油罐液位及油品密度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，尤指本發(fā)明采用了油液靜壓與編碼盤相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，使得這一全新的檢測(cè)系統(tǒng)在液位(0～50)m量程內(nèi)，檢測(cè)精度達(dá)到誤差小于±1mm，密度值精度達(dá)到0.25‰，溫度監(jiān)測(cè)精度誤差小于0.5℃。
背景技術(shù)：
我國(guó)的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，在這種形勢(shì)下對(duì)石油的消耗量猛增，對(duì)石油的儲(chǔ)存和管理就是一緊迫的問(wèn)題，怎樣科學(xué)的儲(chǔ)存和科學(xué)的管理就是石油行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。
近年來(lái)，儲(chǔ)油罐的容量和數(shù)量不斷增加，已相繼出現(xiàn)5×104m3、10×104m3的大儲(chǔ)油罐。它的出現(xiàn)，無(wú)論是數(shù)量上的增加或容量上的增加最根本的要求是，必須用計(jì)算機(jī)控制和管理，從技術(shù)要求來(lái)看，大型儲(chǔ)油罐要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制和管理，需要解決液位、密度、溫度、油水界面等參數(shù)的檢測(cè)。計(jì)量工作中最重要的是對(duì)石油密度進(jìn)行精確的測(cè)定，而儲(chǔ)油罐液位的自動(dòng)計(jì)量檢測(cè)是首要的關(guān)鍵問(wèn)題?？芍髢?chǔ)油罐的出現(xiàn)對(duì)于液位計(jì)量測(cè)定要求更高。例如10×104m3的大儲(chǔ)油灌，高度為50m，若液位測(cè)量誤差是±1cm，則對(duì)應(yīng)的將是±50加侖的誤差。
采用靜壓、超聲波、雷達(dá)等原理設(shè)計(jì)的測(cè)量系統(tǒng)是目前社會(huì)上比較常用的測(cè)量設(shè)備。但總的來(lái)說(shuō)都存在以下幾個(gè)方面問(wèn)題測(cè)量精度不能滿足當(dāng)前情況的在線計(jì)量的要求或結(jié)構(gòu)和裝配工藝復(fù)雜，造價(jià)過(guò)高等問(wèn)題。例如液位是油品的密度，溫度，成分等參變量的函數(shù)，這些參變量的變化都會(huì)改變液位測(cè)量點(diǎn)的差壓，如果采用差壓、壓力變送器傳統(tǒng)的測(cè)量方法，由于差壓的變化，而會(huì)得出虛假的液位測(cè)量值。
利用超聲波脈沖，遇到被測(cè)介質(zhì)發(fā)射和接收的時(shí)間差計(jì)算液位的非接觸式測(cè)量系統(tǒng)，它的安裝要求非常高，還得保持一定的盲區(qū)空間，發(fā)射功率受到限制，測(cè)量范圍一般不大于10m。
利用微波，遇到被測(cè)介質(zhì)發(fā)射和接收的時(shí)間差來(lái)間接測(cè)量液位。雷達(dá)液位計(jì)很適合于高污染度或高粘度的產(chǎn)品，測(cè)量精度較高，受環(huán)境影響小，但是測(cè)量油水界面較困難，價(jià)格比較高。
總之，國(guó)內(nèi)油品計(jì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，技術(shù)上功能單一，對(duì)所需參數(shù)的測(cè)量也無(wú)切實(shí)可行的解決辦法，使油品的計(jì)量工作誤差較大，國(guó)外的一些產(chǎn)品，在長(zhǎng)期保持高精度等問(wèn)題上也不理想，并且價(jià)格昂貴，不適應(yīng)我國(guó)國(guó)情。因此，這就需要能有效地，適合我國(guó)國(guó)情的解決這一油品在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)背景技術(shù)所述，本發(fā)明的目的在于提供一種拉線式位移光電編碼器與靜壓檢測(cè)相結(jié)合的測(cè)量系統(tǒng)。根據(jù)油罐本體結(jié)構(gòu)分浮盤或浮球兩種安裝方式，其上安裝有兩個(gè)靜壓傳感器和一個(gè)溫度傳感器用以感測(cè)浮盤下一定距離的液位高度和溫度值，同時(shí)位移光電編碼器通過(guò)其拉線裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傳感裝置的位移，利用兩個(gè)靜壓傳感器的實(shí)測(cè)值疊加可得精確液位值，經(jīng)過(guò)計(jì)算可得液體的密度，再通過(guò)實(shí)測(cè)溫度值換算出修正后的油液密度值。所測(cè)得的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)接線裝置傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，最后通過(guò)顯示設(shè)備，以圖象和數(shù)字示出所需的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)油罐中的油品進(jìn)行科學(xué)控制和管理。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種儲(chǔ)油罐液位及油品密度在線檢測(cè)系統(tǒng)，主要由靜壓傳感器P1(1)，靜壓傳感器P2(2)，溫度傳感器T(3)，浮盤(或浮球)(4)，拉線式位移光電編碼器(5)，接線裝置(6)，控制柜(7)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(8)組成，其中油罐(9)中的液面上設(shè)置一浮盤(4)，在浮盤(4)上連接有靜壓傳感器P1(1)，靜壓傳感器P2(2)和溫度傳感器T(3)，靜壓傳感器P1(1)與靜壓傳感器P2(2)之間，靜壓傳感器P1(1)設(shè)置在靜壓傳感器P2(2)之上，并保持一定的固定距離ΔH，靜壓傳感器P1(1)與靜壓傳感器P2(2)設(shè)置在浮盤(4)下方一定距離之內(nèi)，浮盤(4)與拉線式位移光電編碼器(5)的拉線(51)連接，電測(cè)信息流經(jīng)電纜(61)通過(guò)接線裝置(6)，控制柜(7)中的模擬量輸入模塊AI(71)，模擬量輸入模塊AI(72)，編碼器接口模塊(73)，CPU模塊(74)至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(8)。
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果1、本發(fā)明提供的設(shè)計(jì)方法適合我國(guó)國(guó)情，比較精確的實(shí)現(xiàn)油品在線計(jì)量參數(shù)的測(cè)量，為油品的生產(chǎn)監(jiān)控，儲(chǔ)運(yùn)，銷售等環(huán)節(jié)提供了可靠的手段。
2、本發(fā)明是一全新的方法，結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單，少量的傳感器解決了多變量參數(shù)的工程測(cè)量問(wèn)題，是一油品測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。使得液位在(0～50)m量程內(nèi)監(jiān)測(cè)精度達(dá)到誤差小于±1mm，密度監(jiān)測(cè)精度達(dá)到0.25‰，溫度監(jiān)測(cè)精度達(dá)到誤差小于0.5℃。
3、本發(fā)明的技術(shù)成果可用于罐群區(qū)、加油站、油碼頭、煉油廠等工程領(lǐng)域。對(duì)于在陸地和海洋石油的開(kāi)采、儲(chǔ)運(yùn)、加工等領(lǐng)域，以及環(huán)境保護(hù)工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。
4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)置簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，使用維護(hù)修理簡(jiǎn)易。


圖1為本發(fā)明設(shè)計(jì)原理示意2為本發(fā)明液位測(cè)量流程示意3為本發(fā)明液位、密度檢測(cè)裝置接線示意中1-靜傳感器P1，2-靜壓傳感器P2，3-溫度傳感器T，4-浮盤(或浮球)，5-拉線式位移光電編碼器，51-拉線，6-接線裝置，61-電纜，7-控制柜，71-模擬量輸入模塊AI，72-模擬量輸入模塊AI，73-編碼器接口模塊，74-CPU模塊，75-計(jì)算機(jī)顯示控制裝置，8-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，9-油罐具體實(shí)施方式
由圖1示出，一種儲(chǔ)油罐液位及油品密度在線檢測(cè)系統(tǒng)，主要由靜壓傳感器P11，靜壓傳感器P22，溫度傳感器T3，浮盤(或浮球)4，拉線式位移光電編碼器5，接線裝置6，控制柜7和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)8組成，其中油罐9中的液面上設(shè)置一浮盤4，在浮盤4上連接有靜壓傳感器P11，靜壓傳感器P22和溫度傳感器T3，靜壓傳感器P11與靜壓傳感器P22之間，靜壓傳感器P11設(shè)置在靜壓傳感器P22之上，并保持一定的固定距離ΔH，靜壓傳感器P11與靜壓傳感器P22設(shè)置在浮盤4下方一定距離之內(nèi)，浮盤4與拉線式位移光電編碼器5的拉線51連接，電測(cè)信息流經(jīng)電纜61通過(guò)接線裝置6，控制柜7中的模擬量輸入模塊AI71，模擬量輸入模塊AI72，編碼器接口模塊73，CPU模塊74至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)8。
由圖可知，為了測(cè)量油品的密度值，而在浮盤4下設(shè)置兩個(gè)保持一定距離的靜壓傳感器P11與靜壓傳感器P22，并且下置浮盤4一定距離，可以去除液面的任何干擾和污染，保持液體穩(wěn)定。兩個(gè)靜壓傳感器P11和P22還可測(cè)量液位。
另知，溫度傳感器T3的設(shè)置，可根據(jù)工作需要沿液罐高度方向分層多級(jí)設(shè)置溫度傳感器T3，用于修正油液溫度、密度檢測(cè)值。
由圖2示出，其工作流程是靜壓傳感器P11檢測(cè)出液位L1，靜壓傳感器P22檢測(cè)出液位L2，由拉線式位移光電編碼器5計(jì)算出靜壓傳感器P22的高度值L3，再計(jì)算出液位H＝L2+L3。根據(jù)H、L1、L2用下式計(jì)算出油液的密度值ρ＝ΔP/g·ΔH
式中ρ—油液的密度值ΔP—靜壓傳感器P2與靜壓傳感器P1的靜壓差值g—重力加速度ΔH-ΔH＝L2-L1這些測(cè)量值的原始信息通過(guò)接線裝置6，控制柜7中的模擬量輸入模塊AI71，模擬量輸入模塊AI72，編碼器接口模塊73，CPU模塊74最后由顯示控制裝置75以圖象和文字顯示計(jì)量參數(shù)和控制參數(shù)。
由圖3示出了液位、密度在線檢測(cè)系統(tǒng)的接線情況，也可以看出信息流的流向情況。
另知，關(guān)于液位、密度測(cè)量的誤差主要取決于靜壓傳感器的測(cè)量誤差和拉線盒的分辨率。由于靜壓傳感器P1，P2安裝在浮盤或浮球上，浸入液體的深度小于一米，在其量程為一米、精度為1‰的前提下，測(cè)量誤差的示數(shù)小于±1mm，而模擬量模塊的分辨率為0.25‰，因此數(shù)字化的液位值的誤差小于±0.25mm；拉線盒旋轉(zhuǎn)一周放出600mm長(zhǎng)的線，而增量式編碼器旋轉(zhuǎn)一周發(fā)出10000個(gè)脈沖，這樣拉線的分辨率為0.06mm/脈沖。
因此，液位測(cè)量裝置的綜合測(cè)量誤差主要取決于靜壓傳感器的測(cè)量誤差。
另知，控制柜7和計(jì)算機(jī)顯示控制裝置75應(yīng)設(shè)置于遠(yuǎn)離油罐9的安全區(qū)。
再知，本發(fā)明的技術(shù)方案中使用的液位、密度測(cè)量所用的設(shè)備清單防爆型拉線式位移光電編碼器意大利Eltra的EX80A1000Z5L10×3PR+FE8000A隔離柵圖爾克MK33-Li-EX0/24VDC靜壓傳感器南京高華MB260本安型液位傳感變送器，1m量程，1‰精度溫度傳感器北京瑞普韋爾WTTRF本安型溫度傳感變送器，量程-20℃～100℃CPU模塊Wago 750-842增量編碼器接口模塊Wago 750-637模擬量輸入模塊Wago 750-454終端模塊Wago 750-600
權(quán)利要求
1.一種儲(chǔ)油罐液位及油品密度在線檢測(cè)系統(tǒng)，主要由靜壓傳感器P1(1)，靜壓傳感器P2(2)，溫度傳感器T(3)，浮盤(或浮球)(4)，拉線式位移光電編碼器(5)，接線裝置(6)，控制柜(7)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(8)組成，其特征在于油罐(9)中的液面上設(shè)置一浮盤(4)，在浮盤(4)上連接有靜壓傳感器P1(1)，靜壓傳感器P2(2)和溫度傳感器T(3)，靜壓傳感器P1(1)與靜壓傳感器P2(2)之間，靜壓傳感器P1(1)設(shè)置在靜壓傳感器P2(2)之上，并保持一定的固定距離ΔH，靜壓傳感器P1(1)與靜壓傳感器P2(2)設(shè)置在浮盤(4)下方一定距離之內(nèi)，浮盤(4)與拉線式位移光電編碼器(5)的拉線(51)連接，電測(cè)信息流經(jīng)電纜(61)通過(guò)接線裝置(6)，控制柜(7)中的模擬量輸入模塊AI(71)，模擬量輸入模塊AI(72)，編碼器接口模塊(73)，CPU模塊(74)至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)油罐液位及油品密度在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于控制柜(7)和計(jì)算機(jī)顯示控制裝置(75)設(shè)置于遠(yuǎn)離油罐(9)的安全區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)油罐液位及油品密度在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于溫度傳感器T(3)的設(shè)置，可根據(jù)工作需要沿油罐高度分層多級(jí)設(shè)置溫度傳感器T(3)。
全文摘要
一種儲(chǔ)油罐液位及油品密度在線檢測(cè)系統(tǒng)，主要由靜壓傳感器P
文檔編號(hào)G01D21/02GK1746631SQ20041007433
公開(kāi)日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2004年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月10日
發(fā)明者高軼群, 劉娜 申請(qǐng)人:高軼群, 劉娜