專利名稱：貯油罐中液體縱向分布狀態(tài)和液位高度測(cè)量的方法及測(cè)量?jī)x器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油化工行業(yè)，貯油罐中液體縱向分布狀態(tài)和液位高度的一種測(cè)量方法，以及實(shí)現(xiàn)這種方法的儀器。利用它可測(cè)量出油罐中任意一立方分米區(qū)域內(nèi)的液體密度和貯油罐任意一橫截面上的液位高度。
事實(shí)上，貯油罐中是貯存的沙、水、油的混合物，且以沙、水、油水過(guò)渡帶、油呈自底向上的縱向分布?，F(xiàn)場(chǎng)上，人們要求能確切地知道貯油罐中沙、水、油的分布狀態(tài)，沙、水、油的厚度以及貯油罐中的液位高度，以便能及時(shí)排沙、排水、估算油罐貯油量。然而，由于這種分布狀態(tài)的特殊，以及工作環(huán)境惡劣，使得上述問(wèn)題成為一個(gè)至今尚未解決但又迫切需要解決的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的之一是提供一種貯油罐中液體縱向分布狀態(tài)和液位高度的測(cè)量方法。
本發(fā)明的又一目的是提供一種實(shí)現(xiàn)貯油罐中液體縱向分布狀態(tài)和液位高度測(cè)量方法的測(cè)量?jī)x器。
按照本發(fā)明的目的之一，是提供一種貯油罐中液體縱向分布狀態(tài)和液位高度的測(cè)量方法。這種方法是用兩支高精度的壓力傳感器，沿軸向間隔一定的距離固定，構(gòu)成密度傳感器。當(dāng)把這種傳感器沿軸向垂直放入液體中，若兩壓力傳感器測(cè)得的壓力為P1和P2(P2＞P1)，兩壓力傳感器之間的距離為△h，則兩壓力傳感器之間的液體密度可用下式計(jì)算出ρ＝(P2-P1)/△hg (1)式中ρ-g/cm3P1、P2-MPa△h-mg-m/s2如果垂直于液面，至上而下均勻測(cè)取若干個(gè)密度值ρ1、ρ2、......ρj......ρn......，且P2為離液面較遠(yuǎn)的傳感器在第n個(gè)點(diǎn)測(cè)取的壓力值，則液面離較遠(yuǎn)的傳感器的第n個(gè)采樣點(diǎn)的高度為h=Σi=1nping·p2-----(2)]]>式中，n為至上而下的壓力采樣次數(shù)，若n越大，h測(cè)量的越精確。
由(2)式可以看出，當(dāng)n取不同的值時(shí)，對(duì)應(yīng)于ρ亦有一確定的值，所以，ρ隨h變化而變化，即
ρ＝f(h) (3)由(3)式就可描繪出油罐中液體縱向分布規(guī)律(狀態(tài))。
顯然，在至上而下的壓力采樣過(guò)程中，若P1、P2值非常接近，說(shuō)明此時(shí)密度傳感器已到達(dá)油罐底部，此時(shí)計(jì)算的h值即為油罐中的液面高度。
按照本發(fā)明的第二目的，是提供一種測(cè)量油罐縱剖面液體分布狀態(tài)和油罐液面高度的儀器，該儀器，包括一密度傳感器，一油罐剖面測(cè)量?jī)x及專用軟件。


圖1是本發(fā)明的密度傳感器剖面圖。
圖2是本發(fā)明的油罐剖面測(cè)量?jī)x系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖3是本發(fā)明的油罐剖面測(cè)量?jī)x專用軟件結(jié)構(gòu)框圖。
參看圖1、本發(fā)明的密度傳感器包括上定位筒4、下定位筒10、上密封帽5、下密封帽13、連接帽2、密封墊12、密封圈3、1、封口夾17及上壓力傳感器8，下壓力傳感器11。
下壓力傳感器11裝在下定位筒10內(nèi)，靠下密封帽13與下定位筒10的螺紋聯(lián)接，使下壓力傳感器8在筒中定位，引壓口露在下端，用密封墊12密封下定位筒10的下端口。下定位筒10上端口側(cè)旁有一孔，引出下壓力傳感器10的信號(hào)線。上壓力傳感器8裝在上定位筒4中?？繅毫鞲衅饕龎翰康穆菁y與定位筒聯(lián)接并定位，由密封圈3密封下端口，上定位筒4下部開(kāi)一長(zhǎng)形孔，使上傳感器8引壓口露于外面，上密封帽5與上定位筒4上的螺紋聯(lián)接，壓緊密封圈14密封上端口，在上定位筒4的側(cè)旁有一長(zhǎng)孔，引導(dǎo)下壓力傳感器11的信號(hào)線至上密封帽5的環(huán)空室內(nèi)，與上壓力傳感器8的信號(hào)線相聯(lián)，從上密封帽5上的引線孔引出，并通過(guò)封口夾7密封、夾緊信號(hào)線。
參看圖2，油罐剖面測(cè)量?jī)x由密度傳感器18、放大調(diào)理板19、模擬轉(zhuǎn)換板20、數(shù)據(jù)處理器21、打印繪圖儀22、顯示器23和鍵盤(pán)24組成。其原理是，密度傳感器18產(chǎn)生的模擬信號(hào)經(jīng)放大調(diào)理板19放大調(diào)理成模擬轉(zhuǎn)換器可接收的模擬信號(hào)，模擬轉(zhuǎn)換板20將其模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)送到數(shù)據(jù)處理器21總線上，數(shù)據(jù)處理器21在專用程序控制下，經(jīng)過(guò)計(jì)算處理后將油罐剖面液體分布狀態(tài)和液位高度顯示在顯示屏上，或?qū)⑵浣Y(jié)果以報(bào)表形式打印繪圖。
參看圖3，本發(fā)明的油罐剖面測(cè)量?jī)x專用軟件是一個(gè)自頂而下，順序執(zhí)行的獨(dú)立模塊。其結(jié)構(gòu)描述為啟動(dòng)數(shù)據(jù)處理器，初始化后，工作人員首先輸入測(cè)量日期，油罐號(hào)碼，屏幕提示開(kāi)始測(cè)量后，數(shù)據(jù)處理器自動(dòng)采回每一測(cè)點(diǎn)的壓力值，計(jì)算出每一測(cè)點(diǎn)的密度和液面高度，自動(dòng)判定測(cè)試完成后，給出測(cè)試報(bào)告，結(jié)束測(cè)量。
參看圖1、圖2、圖3可以說(shuō)明本發(fā)明的油罐剖面測(cè)量?jī)x的工作原理和操作方法。首先將密度傳感器接入數(shù)據(jù)處理模入接口，啟動(dòng)數(shù)據(jù)處理器，初始化后，屏幕提示開(kāi)始測(cè)量，工作人員將密度傳感器勻速放入油罐中，數(shù)據(jù)處理器開(kāi)始采樣，然后按(1)式、(2)式、(3)式計(jì)算出每一測(cè)點(diǎn)的密度和液面高度，最后判斷若P1＝P2，則已測(cè)完，數(shù)處理器自動(dòng)打印出關(guān)于該油罐剖面液體分布狀態(tài)和液面高度的測(cè)試報(bào)告。
以上詳細(xì)敘述了本發(fā)明的基本思想和圖示實(shí)施例，熟悉本技術(shù)的人，在不背離本發(fā)明的精神下可以對(duì)本發(fā)明作出許多變更。因此要使本發(fā)明的保護(hù)范圍由附加的權(quán)利要求書(shū)及其等同物來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種貯油罐縱向液體分布狀態(tài)和液位高度的測(cè)量方法及油罐剖面測(cè)量?jī)x，這種測(cè)量方法是用兩個(gè)壓力傳感器，間隔一定的距離，沿軸向固定，垂直放入液體中，用兩壓力傳感器測(cè)得的壓力之差和兩傳感器之間的距離，即可換算出被測(cè)區(qū)域內(nèi)的液體密度；連續(xù)測(cè)量一區(qū)段的液體密度，即可用平均密度和一壓力傳感器測(cè)得的最后一測(cè)點(diǎn)的壓力值計(jì)算出這一區(qū)段的液面高度，油罐剖面測(cè)量?jī)x包括一密度傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換板、數(shù)據(jù)處理器、顯示器、打印繪圖儀及專用軟件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貯油罐縱向分布狀態(tài)和液面高度的測(cè)量方法，其特征在于所采用的壓力傳感器的綜合誤差(不確定度)≤0.1%，工作環(huán)境溫度為-40℃～80℃，工作頻率為30KHz，輸出幅度為0～+5V，兩壓力傳感器力敏點(diǎn)之間的距離為100mm左右，從而可保證其密度值的測(cè)試誤差≤1%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密度傳感器，其特征在于兩高精度的壓力傳感器縱向分布，間隔一定的距離固定在一密封筒內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的密封筒其特征在于由上半密封筒和下半密封筒構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的下半密封筒，其特征在于筒內(nèi)靠上部有一臺(tái)階，用于壓力傳感器定位，其上端部靠邊緣有一小孔，引出其內(nèi)的壓力傳感器信號(hào)線，下端部用一密封圈和帶螺紋的密封帽，與所述下半密封筒下部外柱面上的螺紋配合，頂緊壓力傳感器，并將壓力傳感器密封于所述下半密封筒內(nèi)，引壓口露于外面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的上半密封筒，其特征在于所述上半密封筒的下部橫向開(kāi)有一長(zhǎng)孔，裝在所述上半密封筒內(nèi)的壓力傳感器的引壓口通過(guò)這一長(zhǎng)孔與外界連通。所述上半密封筒內(nèi)有一螺孔與傳感器引壓端上的螺紋偶合，固定壓力傳感器于所述的上半密封筒內(nèi)，并通過(guò)一于螺紋根部的密封圈密封所述上半密封筒的下端，在密封筒邊緣處沿軸向鉆有一孔，用來(lái)引導(dǎo)下半密封筒內(nèi)的壓力傳感器的信號(hào)線。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的上半密封筒，其特征在于上端有一密封帽，通過(guò)與所述上半密封筒上端外螺紋偶合壓緊一密封圈密封所述上部密封筒上端部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的密封帽，其特征在于頂部有一開(kāi)口的小長(zhǎng)孔，引出兩壓力傳感器的信號(hào)線，開(kāi)口小長(zhǎng)孔用一密封夾夾緊引到外界的信號(hào)線，并起密封作用。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、4所述的密封筒的上半密封筒和下半密封筒，其特征在于所述上半密封筒下部有外螺紋，所述下半密封筒有一凸臺(tái)，端面靠外沿有一環(huán)形槽，放上密封圈，一有內(nèi)凸臺(tái)的螺帽穿過(guò)所述下部密封筒，與上部密封筒的螺紋連接并壓緊密封圈。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換板其特征在于帶有光電隔離器，單端輸入為0～+5V，通過(guò)率為30～40KHz，分辨率為14位。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油罐剖面測(cè)量?jī)x的數(shù)據(jù)處理器其特征在于包括，便攜式286機(jī)，一打印繪圖儀，這些都是市售通用的單元配件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的專用軟件其特征在于該程序是一獨(dú)立模塊，程序執(zhí)行時(shí)首先初始化，然后按工作人員的要求自動(dòng)采集壓力值計(jì)算出密度值，自動(dòng)進(jìn)行權(quán)值判斷，再計(jì)算出平均密度值和各測(cè)點(diǎn)的液位高度，最后自動(dòng)判斷測(cè)到罐底后，停止采樣，繪制出油罐剖面的液體狀態(tài)分布曲線，打印出液面高度值。
全文摘要
一種貯油罐中液體縱向分布狀態(tài)和液位高度的測(cè)量方法及測(cè)量?jī)x器。測(cè)量方法是兩壓力傳感器間隔一定距離沿軸向固定，垂直放入液體中，用兩傳感器測(cè)得的壓力之差和兩傳感器之間的距離即可換算得出被測(cè)區(qū)域的液體密度；連續(xù)測(cè)量一垂直區(qū)間的液體密度，即可用其平均密度和最后一測(cè)點(diǎn)的壓力值計(jì)算出液面高度。測(cè)量?jī)x器包括根據(jù)上述方法制成的密度傳感器及模數(shù)轉(zhuǎn)換板、數(shù)據(jù)處理器、顯示器、繪圖打印機(jī)和專用軟件，由這些單元構(gòu)成的測(cè)量?jī)x能自動(dòng)地繪制出油罐中液體縱向分布曲線。
文檔編號(hào)G01F23/14GK1057435SQ9110525
公開(kāi)日1992年1月1日 申請(qǐng)日期1991年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月3日
發(fā)明者趙仕俊, 劉更民 申請(qǐng)人:趙仕俊, 劉更民