專利名稱：浮力式液位計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種用于測量各種液體容器液位的浮力式液位計。
容器液位是石化、電力、食品等工業(yè)生產(chǎn)中的重要被測參數(shù)。由于液位測量的誤差、失靈，會導(dǎo)致控制系統(tǒng)誤動，生產(chǎn)線故障，造成鍋爐爆炸，發(fā)生容器內(nèi)液體的跑、冒、漏，進而引起惡性事故，造成經(jīng)濟損失和危及人身安全。公知的液位測量方法及儀表種類很多，但都存在著明顯的缺欠。例如①用壓力變送器測量液位時，引壓管易堵，易凍，罐體下部需開孔，難以解決耐蝕、防爆；②用超聲波法測液位精度低，計算誤差大，溫度特性差，易受塵埃影響；③利用電容法測量時，被測液電導(dǎo)變化影響液位測量精度，干擾信號易竄入；④采用靜壓力法測量液位只適用于清水介質(zhì)，使用溫度范圍小，長時間運行探頭難以密封，不耐腐蝕。⑤浮球法、干簧管法等液位計的精度低，可靠性差。
本實用新型的目的是提供一種浮力式液位計，使液位測量達到耐蝕、防爆，為液位系統(tǒng)的巡檢，集控提供標(biāo)準(zhǔn)信號。
本實用新型解決任務(wù)的辦法是在可固定在容器上的殼體(11)內(nèi)，設(shè)置有液位數(shù)字顯示表頭(9)，信號轉(zhuǎn)換電路板(8)，以及封裝固定于殼體內(nèi)的力敏頭(7)，其特征在于還具有檢測桿(1)懸掛在力敏頭(7)上。力敏頭為BK－3型應(yīng)變式傳感，檢測桿材料為聚四氟乙烯，也可根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)采用其它材質(zhì)。將檢測桿置于液體中，檢測桿的自重大于滿容器液體對檢測桿的最大浮力，隨著液位的升高，檢測桿所受浮力增大，力敏頭所受檢測桿的自重和浮力的合力減小，反之則力敏頭受力增大，其計算公式為Hx1＝fx1／s·d；Hx1為被測液位值；fx1為檢測桿(1)所受的浮力；d為液體比重；s為檢測桿的截面積；被測液比重變化時，還可制成雙檢測桿構(gòu)造，用檢測桿所受浮力差測得比重，修正因比重變化帶來的液位測量誤差，其修正公式為Hx1＝ΔH·fx1／Δf，式中Hx1為實際被測液位值；fx1為檢測桿(1)所受的浮力；ΔH＝H2－H1為兩根檢測桿折算的長度差值，檢測桿設(shè)計制造完后ΔH是常數(shù)；Δfx＝fx2－fx1為兩根檢測桿所受浮力差值，隨比重變化而變化。經(jīng)轉(zhuǎn)換電路板和液位數(shù)字顯示表頭進行標(biāo)度變換，運算后顯示液位Hx1的數(shù)值。同時轉(zhuǎn)換電路板有與兩根檢測桿所受浮力相對應(yīng)的兩路4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出，此4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號可遠傳至微機系統(tǒng)，對比重、液位、容量、重量進行數(shù)據(jù)處理，并根據(jù)要求進行數(shù)字顯示，圖形顯示及打印報表，完成巡檢、集控。
本實用新型的特點是采用浮力原理，在被測液體為定比重時，可采用單檢測桿構(gòu)造，在被測液體為變比重時，還可采用雙檢測桿的浮力差測得比重，比重計算公式為d＝Δfx／s·ΔH，以此修正因比重變化給液位測量帶來的誤差；結(jié)構(gòu)簡單，解決了因介質(zhì)腐蝕性、易爆、高溫等造成的液位測量儀器設(shè)計的困難，此種液位計可達到的指標(biāo)為非線性0.1％F·S，重現(xiàn)性0.1％F·S，滯后0.1％F·S，可靈活設(shè)置上、下限報警值；有繼電器觸點輸出，有4～20mA模擬信號輸出。本實用新型還可實現(xiàn)浮力式智能液位計。將浮力式液位計輸出的4～20mA電流信號輸入微機系統(tǒng)，可計算出比重、容量、重量。對安全生產(chǎn)，提高自動化水平和科學(xué)管理起重要作用。
圖(1)為本浮力式液位計構(gòu)造示意圖。
圖(2)為本浮力式液位計電路原理框圖。
圖(3)為本浮力式液位計電原理圖。
圖(4)為本浮力式智能液位計框圖。
以下結(jié)合附圖
給出的實施例進一步說明本實用新型的構(gòu)造原理。
關(guān)于圖(1)所示雙檢測桿浮力式液位計構(gòu)造示意圖的說明。圖中(1)和(2)是兩根檢測桿；(3)是密封墊；(4)是含油軸封；(5)是緊固螺母；(6)是連接銷；(7)是力敏頭；(8)是轉(zhuǎn)換電路板；(9)是液位數(shù)字顯示表頭；(10)是殼體門鎖；(11)是殼體；(12)是緊固墊圈；(13)是容器。置于容器內(nèi)的檢測桿用連接銷(6)懸掛在力敏頭(7)上，殼體(11)內(nèi)上部是轉(zhuǎn)換電路板(8)，其功能是一方面把力敏信號轉(zhuǎn)換成4～20mA電流信號輸出，另一方面為液位數(shù)字顯示表頭提供兩路電壓信號。單檢測桿浮力式液位計只需將檢測桿(2)及其相連的力敏頭去掉，并把液位數(shù)字顯示表頭的基準(zhǔn)輸入端接恒定電壓值，即可測量被測液體為定比重的液位值。
關(guān)于圖(2)所示的液位計電路原理框圖的說明兩個力敏電橋分別感受兩個檢測桿所受液體的浮力fx1和fx2，將浮力轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)信號放大器放大輸出Vx1和Vx2，分別經(jīng)兩路電壓／電流轉(zhuǎn)換器輸出4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號，可接入單片機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理。同時Vx1經(jīng)比例放大器輸出ΔH·Vx1，Vx2和Vx1經(jīng)減法器運算輸出Vx2－Vx1，將ΔH·Vx1接除法器的信號輸入端，將Vx2－Vx1接除法器的基準(zhǔn)輸入端，除法器輸出是ΔH·Vx1／(Vx2－Vx1)的數(shù)字量直接送數(shù)字顯示器顯示液位值。把測量／設(shè)定開關(guān)K6撥到設(shè)定位置時，可設(shè)定上、下限報警值，也可設(shè)定上、下限控制值。被測液體為定比重時，采用單檢測桿(1)，將單桿／雙桿切換開關(guān)K1切換到單桿位置，除法器基準(zhǔn)輸入端接到恒定電壓源上。
關(guān)于圖(3)所示的浮力式液位計電路原理圖的說明R1～R4為力敏電橋(Ⅰ)，R5～R6為力敏電橋(Ⅱ)，u1～u4為LF444運算放大器，其中u1完成對電橋(Ⅰ)輸出V1的放大功能，u2完成對電橋(Ⅱ)輸出V2的放大功能，u3完成運算功能，u4完成上、下限報警和控制的比較功能；u5是74LS00與非門，由u5構(gòu)成兩個雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，一個用于報警輸出和解除報警，另一個用于上、下限液位控制，Rw3，Rw1，Rw12為平衡電位器；Rw5，Rw6為輸出電流零點(4mA)調(diào)整電位器；Rw7，Rw10為遷移電位器；Rw9為比例運算電位器；Rw13為單檢測桿的基準(zhǔn)輸入調(diào)整電位器；Rw14，Rw15分別為上、下限報警設(shè)定電位器；Rw16，Rw17分別為上、下限控制設(shè)定電位器；UP31113為電壓數(shù)字顯示表頭；T2，T2為電壓電流轉(zhuǎn)換管；T3～T6為開關(guān)量輸出功率管；ZK1為報警解除按鈕；ZK2，ZK3液面手動控制按妞；K2，K3分別為上、下限報警設(shè)定開關(guān)，K4，K5分別為上、下限控制設(shè)定開關(guān)。K1為單／雙桿切換開關(guān)。
關(guān)于圖(4)所示的浮力式智能液位計的說明將雙桿浮力液位出兩路的4～20mA電流信號經(jīng)I／V轉(zhuǎn)換器變成1－－5V的電壓信號，送A／D變換器由單片機采集數(shù)據(jù)并進行處理，實時給出被測容器內(nèi)的液位、比重、容量和重量值，送數(shù)字顯示器顯示數(shù)值和CRT顯示圖形，通過鍵盤召喚打印有關(guān)歷史和當(dāng)前數(shù)據(jù)，也可方便地設(shè)置上、下限報警值，輸出繼電器觸點參與程控系統(tǒng)，將處理完的液位等信號經(jīng)D／A變換輸出4～20mA電流信號，以便記錄和對相關(guān)參數(shù)的連續(xù)調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求1.一種涉及石化、電力、食品等工業(yè)領(lǐng)域的浮力式液位計，包括可固定在容器上的殼體(11)，殼體(11)內(nèi)設(shè)置的液位數(shù)字顯示表頭(9)，轉(zhuǎn)換電路板(8)，以及封裝固定在殼體內(nèi)的力敏頭(7)，其特征在于還具有檢測桿(1)，檢測桿(1)懸掛在力敏頭(7)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力式液位計，其特征在于可制成雙檢測桿構(gòu)造，即殼體內(nèi)設(shè)置兩個力敏頭，兩根檢測桿分別懸掛在兩個力敏頭上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的浮力式液位計，其特征在于兩根檢測桿的自重分別大于自身所受滿容器液體的最大浮力。兩根檢測桿上段截面相等，檢測桿(2)下段連接有截面大于上段的薄板，兩根檢測桿經(jīng)配重后重量相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力式液位計，其特征在于密封墊(3)由緊固螺母(5)緊固在檢測桿上部肩臺上，用連接銷(6)把檢測桿懸掛在力敏頭上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的浮力式液位計，其特征在于所述的液位數(shù)字顯示表頭(9)，信號輸入端和表頭基準(zhǔn)輸入端分別與轉(zhuǎn)換電路板(8)相接，表頭信號輸入端電連接于轉(zhuǎn)換電路板(8)中的相對于檢測桿(1)所受浮力乘以兩檢測桿折算長度差的電壓信號，基準(zhǔn)輸入端電連接于轉(zhuǎn)換電路板(8)中的相對于檢測桿(2)與檢測桿(1)所受浮力差的電壓信號，由電壓數(shù)字表頭作除法運算。
專利摘要本實用新型提供了一種用于測量各種液體容器液位的浮力式液位計。它包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)置的液位數(shù)字顯示表頭，轉(zhuǎn)換電路板，以及封裝固定于殼體內(nèi)的力敏頭，特點是檢測桿懸掛在力敏頭上。該液位計應(yīng)用浮力原理，把具有一定重量的檢測桿懸掛在力敏頭上，檢測桿桿身懸吊于容器中，用所受浮力測量液位。定比重時用單檢測桿，變比重時用雙檢測桿，具有精度高，響應(yīng)快，抗干擾能力強，無機械位移，安全可靠，維護量小等獨特性能。
文檔編號G01F23/22GK2167360SQ9320976
公開日1994年6月1日 申請日期1993年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月9日
發(fā)明者沈繼忱, 李仁爽, 王振生, 趙景林 申請人:吉林市東電自控技術(shù)開發(fā)公司