專利名稱：多路液位測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及液位測量技術(shù)，特別涉及油類等液體貯罐內(nèi)液位測量裝置。
目前，廣泛采用靜壓法測量容器內(nèi)液位?？捎枚喾N方法測得容器內(nèi)液柱的靜壓，繼而換算出對應(yīng)的液位高度。利用鐘罩充氣憋壓采樣即是最常使用的方法之一。這是將鐘罩置于容器底部，由一條通風(fēng)管線向鐘罩內(nèi)充氣，待罩內(nèi)氣壓與液壓平衡，憋住氣壓，就能用諸如振動筒式壓力儀表測得此時的平衡氣壓，于是得到液體壓力值。常用的壓力儀表如蘭州恒達計量計術(shù)咨詢服務(wù)部制造的《LHWY－微機貯罐計量儀》，這是當(dāng)前頗受重視的鐘罩法測液位中所用的壓力儀表。

圖1示出這種壓力儀表的結(jié)構(gòu)框圖。借助振動筒式壓力變送單元，將來自鐘罩的氣壓信號引入該計量儀，經(jīng)微處理器控制并顯示被測氣壓值。還可通過其中的標(biāo)準(zhǔn)RS－232C串行通訊接口，實現(xiàn)儀器與計算機直接通訊，或打印制表等。
借助這種計量儀，利用鐘罩法對貯罐內(nèi)液體產(chǎn)品計量／監(jiān)測，可分為單罐測量和多罐測量兩種方式。圖2示出使用該計量儀，經(jīng)切換，對多個(做為示意，圖中畫出2個貯罐)液體貯罐測量的示意圖。如果選擇對其中1號罐施行測量，可先打開手閥130和140，這時其它閥全部關(guān)閉，對1號鐘罩充氣，待氣壓與液壓平衡后，關(guān)閉手閥140，即可通過與之相連的貯罐計量儀150讀得該罐罐內(nèi)的液體靜壓。余仿此，則實現(xiàn)一臺貯罐計量儀對多個貯罐的液壓(位)測量。
采用上述鐘罩充氣憋壓采樣與貯罐壓力儀表相結(jié)合的測量液位方法和裝置，要求風(fēng)管線及各切換手閥有嚴(yán)格的密封，任何輕微的漏氣都將造成較大的測量誤差。如有漏氣，則既使所用貯罐壓力儀表的精度高達0.1％，整個測量系統(tǒng)的精度往往也只能達到0.3％－0.5％。另外，上述這種多罐測量系統(tǒng)的重要操作環(huán)節(jié)——閥的切換，以及所用壓力儀表的頻繁排空清零均由人工操作，不僅切換周期長(每切換一點需充氣平衡30秒)，也不能實現(xiàn)自動監(jiān)測。而且由于所用計量儀表屬非防爆結(jié)構(gòu)，計量儀表只能遠離罐區(qū)放置，這就使得所用引壓風(fēng)線很長，既增加投資，也使系統(tǒng)復(fù)雜化。這種方法也不適宜對諸如汽油、稠油(渣油、原油等)的測量，前者易揮發(fā)，后者易堵塞風(fēng)管特別是所用的貯罐計量儀不能實現(xiàn)多臺聯(lián)網(wǎng)，難于滿足大量液罐自動數(shù)據(jù)采集及與計算機聯(lián)網(wǎng)的要求。
本實用新型的目的在于提供一種可在包括油罐在內(nèi)的罐區(qū)現(xiàn)場使用的高精度多路液位測量裝置。本裝置可與計算機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)罐區(qū)液位的集中數(shù)據(jù)處理。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型的多路液位測量裝置由液位繼動器和多路壓力測量儀兩部分構(gòu)成其中液位繼動器將液柱靜壓信號精確地等值地轉(zhuǎn)換成氣壓信號；多路壓力測量儀本身具有微機控制和自校正及數(shù)據(jù)遠傳功能。本裝置將多臺貯罐的液位繼動器輸出氣壓信號接到同一臺多路壓力測量儀進行切換控制和測量顯示，進而多臺本實用新型的裝置又可由上位計算機集中數(shù)據(jù)處理。
本實用新型裝置所用的液位繼動器為最新設(shè)計的單膜兩室型液位繼動器，即由一個聚脂材料制成的膜片將上下環(huán)室分隔成受壓室A和B將該液位繼動器安裝在液罐底部，受壓室A接收液壓信號，受壓室B接收氣壓信號。膜片中央有硬芯，硬芯中心有擋板，檔板的正上方裝有噴咀。噴咀、擋板的工作保證膜片兩面壓力嚴(yán)格平衡，從而將液壓值精確地等值轉(zhuǎn)換為氣壓信號、送入所述多路壓力測量儀測量、顯示和處理。
本實用新型裝置所用的多路壓力測量儀系在一防爆箱內(nèi)裝有多路標(biāo)準(zhǔn)壓力信號發(fā)生器、電磁氣閥、氣電轉(zhuǎn)換器和微計算機組成。
其中多路標(biāo)準(zhǔn)壓力信號發(fā)生器系將多個浮球壓力裝置安裝在同一塊管路板上，由同一氣源供氣。每個浮球裝置進氣通道入口處裝有孔徑各異的恒節(jié)流孔板，并配以固定的、質(zhì)量各不相同的砝碼，砝碼的重量與節(jié)流孔板的孔徑配合，可輸出恒定的標(biāo)準(zhǔn)壓力信號，信號穩(wěn)定性好，精度高。
將多個貯罐的液位繼動器輸出氣壓信號及多個標(biāo)準(zhǔn)壓力信號經(jīng)電磁氣閥切換，逐個送入氣電轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成電信號后送入微計算機，實現(xiàn)數(shù)字顯示及對液位信號自校正，消除氣電轉(zhuǎn)換器及模數(shù)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換誤差。
其中電磁氣閥及與之配套使用的電子采樣開關(guān)的數(shù)量等于本實用新型裝置中液位繼動器與標(biāo)準(zhǔn)壓力信號及一個氣源壓力監(jiān)測信號的數(shù)目總和。它們共用一個氣電轉(zhuǎn)換器，并由邏輯控制電路依序切換和控制各套電磁氣閥的動作。
所述微計算機采用MC－51系列單片機為核心的最小配置，其中CPU為8031，EPROM為2764，8K只讀存儲器。除能控制本裝置的切換操作及數(shù)字顯示外，還可通過RS－232C串行通信口與上位計算機數(shù)字通信。
采用本實用新型的多路液位測量裝置可實現(xiàn)多路貯罐液位的測量及自校正，并且利用本裝置的可互連的串行通信口實現(xiàn)與計算機的一對多的通訊僅就液位測量而言，本裝置可將測量精度提高到0.15％，并擴大顧使用范圍，能對包括汽油、原油、渣油在內(nèi)的油類及其它液體貯罐廣泛適用。本裝置可置于罐區(qū)現(xiàn)場使用。由于本裝置具有自動切換能力并能與計算機實現(xiàn)一對多通訊，可實現(xiàn)對大量液罐(比如240個)集中數(shù)據(jù)采集與監(jiān)督，投資也比現(xiàn)有裝置減少1／2至3／4。
以下結(jié)合附圖通過具體實例詳細描述本實用新型的具體實施方式
。其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)LHWY微機貯罐計量儀的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是使用圖1計量儀的多罐測量系統(tǒng)示意圖；圖3是本實用新型多路液位測量裝置實施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是圖3所示實施例中單膜液位繼動器的結(jié)構(gòu)剖面圖；圖5是圖3所示實施例中多路壓力測量儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5所示壓力測量儀的俯視圖；圖7是圖5所示壓力測量儀中多路標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是圖5所示壓力測量儀中微計算機原理圖；圖9是圖8所示微計算機線路圖；圖10表示多臺本實用新型多路液位測量裝置與上位計算機通訊接口線路圖。
對照圖3，示出按照本實用新型的12路貯罐液位測量裝置實施例的結(jié)構(gòu)框圖。圖中用點劃線標(biāo)出的方框1表示多個液位繼動器，本例中即1＃至12＃，分別安裝在第1＃至12＃待測貯罐的底部，將各貯罐的液柱壓力信號轉(zhuǎn)換成氣壓信號待測?？蛑?3＃表示提供氣源壓力監(jiān)測信號的裝置，它是個氣阻分壓元件，把氣源壓力0.14兆帕分壓為小于0.1兆帕的壓力值，隨前述各液位繼動器的輸出壓力信號(0－0.1兆帕)一起送入微計算機，以監(jiān)測氣源的波動情況。
圖中點劃線標(biāo)出的方框2為多路標(biāo)準(zhǔn)壓力信號發(fā)生器，在本例中為三路情況，即分別給出0.097兆帕，0.055兆帕和0.01兆帕三種標(biāo)準(zhǔn)壓力信號，供微計算機選用，逐個對測量值進行校正，獲得精確的液壓值。
圖中點劃線標(biāo)出的方框3中共示出16個電磁氣閥，分別與前述液位繼動器的輸出氣口、氣源壓力監(jiān)測信號和標(biāo)準(zhǔn)壓力信號發(fā)生器各輸出氣口相連，在微計算機5控制下，依序切換各信號，送入氣電轉(zhuǎn)換器4將各氣壓信號轉(zhuǎn)換成電信號，送入微計算機5進行測量、校正和顯示。進而，本實施例的微計算機5的串行口RS－232C及遠程數(shù)據(jù)收發(fā)器將測得的液壓值遠傳至上位計算機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中處理。
其中多路標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器2、電磁氣閥3、氣電轉(zhuǎn)換器4和微計算機5裝入一個防爆箱內(nèi)，組成多路壓力測量儀。
對照圖5和圖6示出一個多路壓力測量儀的結(jié)構(gòu)示意圖。其中防爆箱體10和防爆箱蓋9組成防爆箱。箱體10內(nèi)裝有左右兩組電磁氣閥20，每組8個，由管路板17內(nèi)的管路互相連通，并與箱體10上的氣接頭23相通，用“O”形圈16密封。箱體10中間固定有氣電轉(zhuǎn)換器21三個氣容13安置在箱體10外面的下部防爆箱體10與多路標(biāo)準(zhǔn)信號箱體11鑄造成一體，里面布置有三個標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器(浮球裝置)12。
防爆箱蓋9內(nèi)裝有微計算機線路板6，遠程數(shù)據(jù)收發(fā)器8和電源變壓器7。
對照圖4，示出本實用新型多路液位測量裝置一個實施例的液位繼動器剖面圖，它由上環(huán)室22、下環(huán)室23、上蓋19和過濾器18疊合而成，上、下環(huán)室之間由聚脂膜片24分隔成A、B兩個受壓室，受壓器的幾何尺寸相同。
膜片24的上、下表面分別有上硬芯25和下硬芯26。截面為“T”型的上硬芯的凸臺部分套入下硬芯的中心孔內(nèi)，上硬芯凸臺部分的中心孔內(nèi)裝有擋板27，擋板可在上硬芯的中心孔內(nèi)滑動。
上環(huán)室中心處有噴咀23，噴咀恰在擋板上方，噴咀氣孔孔徑為1毫米，其一端開口與受壓室B相通，另一端開口經(jīng)放空通道與大氣相通。
迷宮式過濾器18中布置有進氣通道，輸出通道和放空通道。進氣通道中部依次裝有過濾片29和微孔節(jié)流板30，板上有一個孔徑為0.3毫米的節(jié)流孔。壓縮空氣沿進氣通道經(jīng)過濾片29過濾，以保證氣源的純凈，再經(jīng)微孔節(jié)流板30可精確地調(diào)節(jié)和控制進入受壓室B的氣流流量，以靈敏地響應(yīng)受壓室A中輸入液壓信號的變化，有效地保證了輸出信號與輸入信號的精確等值性。
環(huán)室外圓尺寸為φ120毫米，內(nèi)徑為80毫米。整個繼動器可直接沉入貯罐底部，以支腿支撐。也可將支腿換成法蘭，在罐底側(cè)壁開口，把繼動器的A受壓室通過法蘭與該開口相連。
在圖7所示的多路標(biāo)準(zhǔn)壓力信號發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖中，包括三個浮球裝置12，它們裝在一塊管路板31上，由同一氣源供氣。各浮球裝置進氣通道與噴咀芯32相接的入口處各裝有孔徑不同的恒節(jié)流節(jié)流孔板33。圖中由左至右各浮球裝置節(jié)流孔板的孔徑依次為0.5毫米、0.4毫米、0.3毫米。每個浮球裝置各有自己的輸出接頭，并各與一氣容13相通。氣容13均為150毫米×80毫米×60毫米的長方體容器，通過管線與管路板31相連。
三個浮球裝置分別配以不同重量的砝碼。圖中從左至右三個砝碼的外徑均為60毫米，內(nèi)徑均為26毫米，高則分別為55毫米、27毫米、5.5毫米，與前述各裝置的節(jié)流孔徑配合，分別給出0.097兆帕、0.055兆帕、0.01兆帕的標(biāo)準(zhǔn)壓力信號。
本實施例的多路壓力測量儀中所用電磁氣閥系由螺管電磁力驅(qū)動擋板吸合噴咀，關(guān)斷氣路的電磁氣閥；所用氣電轉(zhuǎn)換器可為市售靈敏度高，分辨率高，線性好的擴散硅式壓力傳感器。
圖8和圖9給出本實施例所用壓力測量儀中微計算機的原理圖和線路圖。它采用MC－51系列單片機為核心，其中CPU為8031，主頻6MHZ。微計算機的運行程序儲存于8K的EPROM2764中。本機采用了八位鎖存器74LS373，用ALE鎖存信號把低八位地址鎖存在該片中。
為擴展隨機存貯器(RAM)及輸入、輸出(I／O)口，本機選用8155 RAM／IO可偏程擴展器。
圖中P1為電磁氣閥控制信號輸出口，控制十六個電磁氣閥經(jīng)4位鎖存／4－16譯碼器C4515鎖存譯碼，外設(shè)驅(qū)動電路MC1416驅(qū)動它們動作。
七塊寄存／譯碼／LED顯示器LCL002集寄存、譯碼、顯示功能于一身，實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示。前兩位顯示測量點號；后五位顯示測量值，每塊的數(shù)字碼由A、B、C、D四腳輸入，它們與8155PA口的0－3號腳相連。PA口的4、5、6腳經(jīng)三——八譯碼器控制各塊的選通。顯示器的BL腳可控制顯示亮度，高電位(＋5V)時滅，低電位時亮。
八個功能鍵K2－K9產(chǎn)生的操作信號，經(jīng)八位優(yōu)選編碼器C4532送至8155的PB口；中斷信號則從C4532的EO腳直接送至8031的P33腳。八鍵的任何一個動作，E0腳均產(chǎn)生中斷，CPU響應(yīng)中斷，隨即從PB口讀取鍵入碼，產(chǎn)生相應(yīng)的操作。
六個發(fā)光二極管E1－E6指出循環(huán)、定點、半循環(huán)工作方式和測量、液重、液高三種測量。它們由8155的PC口控制，外設(shè)驅(qū)動電路MC1416驅(qū)動。
氣電轉(zhuǎn)換后的電壓信號，由12位A／D轉(zhuǎn)換器7109轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并經(jīng)總線由P0口進入8031。A／D轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓由W1403A精密電壓基準(zhǔn)電源供給。
8031 P3口的P30、P31兩腳接有串行口RS232的電平轉(zhuǎn)換MC1488和MC1489，經(jīng)此兩片電路即可實現(xiàn)本液位測量裝置與上位計算機的數(shù)字通信利用圖10所示的接口線路，還可實現(xiàn)一臺上位計算機與多臺本實用新型液位測量裝置的主從式數(shù)字通信。
圖10給出利用MC1488、MC1489的門電路，把多臺本實用新型的多路液位測量裝置的串行口串聯(lián)起來，將上位計算機來的信號同時送到各臺裝置的串行輸入端，而每臺裝置的輸出，可經(jīng)MC1488的與非門相加后送至上位計算機。若上位計算機與罐區(qū)相距較遠，可在第一臺測量裝置與該上位機之間增設(shè)遠程數(shù)據(jù)收發(fā)器，使通信距離可達數(shù)公里之遙。
權(quán)利要求1.一種多路貯罐液位測量裝置，由液位繼動器和多路壓力測量儀組成，其特征在于-液位繼動器安裝在貯罐內(nèi)的底部，多個液位繼動器的輸出接口與一臺多路壓力測量儀相連；-所述液位繼動器均為單膜兩室型，由一個聚脂材料制成的膜片將上、下環(huán)室分隔成受壓室A和B，分別接收液壓信號和氣壓信號，膜片中央硬芯的中心有一檔板，檔板的正上方裝有噴咀；-所述壓力測量儀為一防爆箱內(nèi)裝有多路標(biāo)準(zhǔn)壓力信號發(fā)生器、電磁氣閥、氣電轉(zhuǎn)換器和微計算機；-所述多路標(biāo)準(zhǔn)壓力信號發(fā)生器是將多個浮球裝置與同一氣源相接，分別輸出，各浮球裝置進氣通道裝有孔徑各異的恒節(jié)流孔板，并配以不同質(zhì)量的固定砝碼；-氣源、各液位繼動器輸出接口及多路標(biāo)準(zhǔn)壓力信號發(fā)生器的各輸出接口各經(jīng)一電磁氣閥與一氣電轉(zhuǎn)換器相連，氣電轉(zhuǎn)換器與微計算機的模入口相連；-所述微計算機的CPU采用MC-51系列單片機8031，并經(jīng)RS-232C串行通訊口和遠程數(shù)據(jù)收發(fā)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳。
2.一種如權(quán)利要求1所述的多路液位測量裝置，其特征在于所說液位繼動器共12個，分別安裝在12臺液體貯罐內(nèi)的底部。
3.一種如權(quán)利要求1所述的多路液位測量裝置，其特征在于所說多路標(biāo)準(zhǔn)壓力信號發(fā)生器有三個浮球裝置，其節(jié)流板孔徑分別為0.5毫米、0.4毫米、0.3毫米；對應(yīng)地，分別配有高度為55毫米、27毫米、5.5毫米的砝碼，砝碼的外徑均為60毫米，內(nèi)徑均為26毫米。
4.一種如權(quán)利要求1所述的多路液位測量裝置，其特征在于所說液位繼動器的上環(huán)室外面有過濾器，過濾器中布置有進氣通道、輸出通道和放空通道，進氣通道中有過濾片和微孔節(jié)流板，板上有一個孔徑為0.3毫米的節(jié)流孔。
5.一種如權(quán)利要求4所述的多路液位測量裝置，其特征在于所述節(jié)流孔徑為0.3毫米。
6.一種如權(quán)利要求1、2、4、或5中任一項所述的多路液位測量裝置，其特征在于所述噴咀氣孔孔徑為1毫米，其一端開口與接受氣壓信號的受壓室B相通，另一端開口經(jīng)放空通道與大氣相通。
7.一種如權(quán)利要求3所述的多路液位測量裝置，其特征在于每個浮球裝置各與一氣容相通。
8.一種如權(quán)利要求7所述的多路液位測量裝置，其特征在于所說氣容均為150毫米×80毫米×60毫米的長方體容器。
9.一種如權(quán)利要求1、2、3、4、5、7或8中任一項所述的多路液位測量裝置，其特征在于所述微計算機的運行程序儲存于8K的EPROM 2764中；采用八位鎖存器74LS 373，用ALE鎖存信號把低八位地址鎖存在其中；選用8155 RAM／IO可編程擴展器，還有七塊寄存／譯碼／LED顯示器LCL002。
10.一種如權(quán)利要求6所述的多路液位測量裝置，其特征在于所述微計算機的運行程序儲存于8K的EPROM 2764中；采用八位鎖存器74LS373，用ALE鎖存信號把低八位地址鎖存在其中；選用8155 RAM／IO可編程擴展器，還有七塊寄存／譯碼／LED顯示器LCL 002。
專利摘要多路液位測量裝置用于包括油罐在內(nèi)的罐區(qū)現(xiàn)場高精度測量貯罐內(nèi)液位，并可與計算機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)大量貯罐液位數(shù)據(jù)的集中處理。它由液位繼動器和多路壓力測量儀構(gòu)成。其中液位繼動器為單膜兩室型；多路壓力測量儀由多路標(biāo)準(zhǔn)壓力信號發(fā)生器、電磁氣閥、氣電轉(zhuǎn)換器和微計算機裝在防爆箱內(nèi)組成。本測量裝置精度可達0.15％，適用于汽油、稠油等各種液體的液體測量和自校正。
文檔編號G01F23/14GK2166422SQ9322250
公開日1994年5月25日 申請日期1993年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月1日
發(fā)明者顧天驃 申請人:中國石化蘭州煉油化工總廠