專利名稱：軟體罐液位測量儀及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液位測量技術(shù)，特別是涉及一種對軟體罐的液位進(jìn)行非接觸式測量的儀表及方法。
背景技術(shù)：
軟體罐是一種柔性、可折疊的容器，運(yùn)輸、貯存體積小，展開、撤收快速，主要用于臨時儲存油、水、化學(xué)試劑等液態(tài)介質(zhì)，在地方和部隊有廣泛的應(yīng)用。根據(jù)軟體罐所用材料的強(qiáng)度和儲存液態(tài)介質(zhì)的不同，每個軟體罐都有一個最大容量或最大液位高度，當(dāng)超過最大容量或最大液位高度時，可能會引起軟體罐的破裂，導(dǎo)致儲存的液態(tài)介質(zhì)外溢，造成危險。因此，監(jiān)測罐內(nèi)液體的體積或液位就非常必要。但是，軟體罐由于其獨(dú)特的柔性，罐體尺寸隨著儲存液體的多少而發(fā)生變化，對罐內(nèi)液體的體積或液位的測量不能采用常規(guī)鋼質(zhì)罐的方式?，F(xiàn)有的有關(guān)對軟體油罐內(nèi)液體液位的測量方法主要分為五種(1)拉繩法，將繩子拉伸到罐體頂部，并與罐體頂部相切，然后在罐體兩側(cè)安裝標(biāo)尺，通過標(biāo)尺直接讀取到罐體內(nèi)液位的高度，通過計算可知罐內(nèi)液體的體積；該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡便、成本低，缺點(diǎn)是如果罐體過大，測量的誤差大。(2)流量計法，通過對軟體罐安裝雙向流量計，分別計量流進(jìn)軟體罐和流出軟體罐的流量，從而確定罐內(nèi)液體的體積；由于軟體罐頂部有排氣孔，對于易揮發(fā)液體容量的測量存在一定的不確定性。(3)激光測量法，通過激光對置于罐頂?shù)墓獍蟹瓷浯_定光入射角度，然后根據(jù)激光安裝的基準(zhǔn)高度可計算出軟體罐內(nèi)的液位；該方法所需儀器設(shè)備費(fèi)用昂貴。(4)懸錘法，例如中國專利CN 100547363C公開一種軟體罐液位測量儀及測量方法，通過測量軟體罐罐體頂部與罐體底部之間的高度變化來反映存儲在軟體罐中介質(zhì)液位的高度值。在軟體罐頂部安裝軟體罐液位測量儀，該測量儀由可伸縮式拉繩機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、角度傳感器、重錘和殼體構(gòu)成，可伸縮式拉繩機(jī)構(gòu)的拉繩下端連接重錘，可伸縮式拉繩機(jī)構(gòu)通過傳動機(jī)構(gòu)與角度傳感器連接。測量時將拉繩和重錘伸進(jìn)軟體罐內(nèi)，重錘垂至罐底； 隨著軟體罐內(nèi)液位的變化，罐體頂部與罐體底部之間的高度產(chǎn)生變化，角度傳感器測出罐體高度的位移電信號，即可反映軟體罐中介質(zhì)液位的變化。該方法要求重錘和拉繩伸入軟體罐內(nèi)，如果軟體罐內(nèi)液體具有腐蝕性、易燃易爆性，該測量方式對于軟體罐內(nèi)的介質(zhì)液體存放不利且裝置繁瑣。(5)傳感器直接投入法，將壓力傳感器直接投入軟體罐內(nèi)的底部，通過測出軟體罐內(nèi)靜壓力從而確定軟體罐的液位；該法所使用的傳感器需直接與罐內(nèi)液體相接觸，如果罐內(nèi)儲存易燃易爆等物質(zhì)，對罐內(nèi)液體的防爆不利。此外，如果罐內(nèi)儲存的液體變化或者環(huán)境溫度變化時，液體的密度相應(yīng)發(fā)生變化，為準(zhǔn)確測量需對儀器進(jìn)行相應(yīng)的校正，從而造成使用過程的不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的主要是為了克服以上幾類測量方法的不足，提供一種不僅具有測量簡單、精度高、成本低、安裝方便等特點(diǎn)，而且可滿足野外、防爆場所、低溫等惡劣環(huán)境要求的軟體罐液位測量儀及其測量方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是利用連通器原理，將軟體罐的液位高度用其他液體的液位高度來替代，然后利用高精度壓力傳感器來間接測量軟體油罐的液位。所述軟體罐液位測量儀設(shè)有儲液裝置、壓力傳感器、高度測量竿、三通和液位顯示儀；所述儲液裝置設(shè)于軟體罐體頂部，在儲液裝置中預(yù)存儲有指示液體，壓力傳感器和高度測量竿放置在地面上，儲液裝置、壓力傳感器和高度測量竿三者通過三通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，儲液裝置依次通過第1軟管和第1閥門與三通的一出口連接，壓力傳感器依次通過第2軟管和第2 閥門與三通的第二出口連接，高度測量竿依次通過第3軟管和第3閥門與三通的第三出口連接；壓力傳感器的輸出信號端與液位顯示儀電連接。所述儲液裝置可采用圓環(huán)柱形容器、圓柱形容器、方形容器、錐形容器或者其它形狀的容器等。所述儲液裝置可采用敞口的儲液裝置，或頂部設(shè)有與大氣相連通的閥門，且底部與軟管相通的儲液裝置等。所述高度測量竿為帶有刻度的直桿，通過三通的一通路出來的軟管安裝于高度測量竿上，當(dāng)3個閥門均打開時，由于連通器的原理可直接從高度測量竿上讀出液位的值，從而與壓力傳感器測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，對軟體罐液位測量儀進(jìn)行校準(zhǔn)。所述三通用于將軟管內(nèi)的液路分支。所述軟管可采用PU管、PA管、PTFE管、硅膠管等高分子材料軟管，軟管的長度可根據(jù)軟體罐的高度和尺寸大小進(jìn)行調(diào)整。所述指示液體可以是水、防凍液、燃料油、硅油、二甲基硅油等液態(tài)物質(zhì)，指示液體可以為無色或者根據(jù)需要采用不同的顏色，具體應(yīng)用時可根據(jù)使用的環(huán)境溫度進(jìn)行選擇。所述閥門是用于切斷軟管內(nèi)指示液體通路，閥門可采用手動閥、氣動閥、電動閥或電磁閥等。所述液位顯示儀用于顯示壓力傳感器所測量的液位高度，液位顯示儀也可通過計算機(jī)處理系統(tǒng)采集軟體罐液位值輸出的電信號，計算出軟體罐液體介質(zhì)的容量值。所述儲液裝置用于儲存指示液體，當(dāng)軟體罐內(nèi)介質(zhì)液位升高時，儲液裝置內(nèi)指示液體流入軟管內(nèi)，當(dāng)軟體罐內(nèi)介質(zhì)液位降低時，軟管內(nèi)的指示液體流入儲液裝置內(nèi)。儲液裝置放在軟體罐體頂部，壓力傳感器和高度測量竿置于地面，儲液裝置、壓力傳感器和高度測量竿三者通過三通和軟管實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，通過閥門實(shí)現(xiàn)管內(nèi)指示液體的通斷。指示液體預(yù)先存儲于儲液裝置中，隨著罐體升高，指示液體將流到軟管內(nèi)。壓力傳感器輸出信號連接到液位數(shù)字顯示儀。針對軟體罐的特性，通過測量軟體罐罐頂部與罐底部之間的高度變化來反映軟體罐中存儲液體介質(zhì)液位高度值的變化。本發(fā)明采用的具體原理是在軟體罐頂部放一儲液裝置，儲液裝置底部與一根軟管相連，軟管的中間部位與軟體罐底部相平，與軟體罐連通的另一端置于一高度測量竿上，軟管內(nèi)充滿指示液體，并兩端通大氣。當(dāng)軟體罐頂部高度變化時，通過連通器的原理，置于高度測量竿上的軟管內(nèi)液位的高度即可反映出軟體罐液位的高度。同時軟管內(nèi)由指示液體所產(chǎn)生靜壓力也發(fā)生變化，如果在軟管中間部位安裝壓力傳感器，由壓力傳感器可測量軟管內(nèi)壓力的變化值從而測量出軟體罐內(nèi)液體介質(zhì)的液位。由于壓力傳感器測量的信號變化是軟體罐中液位變化的反映，可通過專用的儀表或者計算機(jī)處理系統(tǒng)將壓力傳感器的信號進(jìn)行計算從而得出軟體罐內(nèi)液體介質(zhì)的體積值(容量值)。壓力傳感器的信號可用于數(shù)據(jù)傳輸，高度測量竿上的測量值還可作為壓力傳感器的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點(diǎn)1)所述軟體罐液位測量儀不與軟體罐內(nèi)儲存的液體介質(zhì)接觸，符合防爆要求；軟體罐液位測量儀組件中只有壓力傳感器和液位顯示儀需要供電，對于易燃易爆的軟體罐， 壓力傳感器和液位顯示儀外殼采用防爆殼體以達(dá)到防爆要求。2)由于儲液裝置的橫截面積比軟管的橫截面積大很多，因此可減少因儲液裝置內(nèi)液面變化帶來的誤差。3)所述軟體罐液位測量方法具有操作簡單、精度高、成本低、安裝方便等特點(diǎn)，可以直接用于軟體罐的液位測量和液體介質(zhì)的體積(或者容量)測量。由于采用的測量方式不與儲存的液體介質(zhì)直接接觸，不受所測液體介質(zhì)的影響，不受使用環(huán)境條件的限制。本發(fā)明可方便用于燃油、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等易燃、易爆、有毒、有腐蝕性液態(tài)介質(zhì)的液位高度和體積 (或容積)的測量。


圖1是本發(fā)明所述軟體罐液位測量儀實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。以下以軟體罐液位測量為例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。參見圖1，所述軟體罐液位測量儀設(shè)有儲液裝置1、壓力傳感器2、高度測量竿3、三通4和液位顯示儀5 ；儲液裝置1設(shè)于軟體罐體P頂部，在儲液裝置1中預(yù)存儲有指示液體，壓力傳感器2和高度測量竿3放置在地面上，儲液裝置1、壓力傳感器2和高度測量竿3三者通過三通4實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，儲液裝置1依次通過第1軟管11和第1閥門12與三通4的一出口連接，壓力傳感器2依次通過第2軟管21和第2閥門22與三通4的第二出口連接，高度測量竿3依次通過第3軟管31和第3 閥門32與三通4的第三出口連接；壓力傳感器2的輸出信號端與液位顯示儀5電連接。由于第1軟管11與第2軟管21形成的通道管線兩端通大氣，隨著軟體罐高度的變化使第2軟管21內(nèi)的指示液體的高度發(fā)生變化，同時3根軟管11、21、31形成的通道內(nèi)指示液體所產(chǎn)生的靜壓強(qiáng)也發(fā)生變化，由壓力傳感器2感應(yīng)到的壓力變化從而來顯示軟體罐P內(nèi)液位的變化。當(dāng)?shù)?閥門12和第2閥門22均打開，第3閥門32關(guān)閉時，第1軟管11和第2軟管21形成通道，由連通器原理可以直接在高度測量竿3上測量出軟體罐P的液位。當(dāng)?shù)?閥門12和第3閥門32均打開，第2閥門22關(guān)閉時，第1軟管11和第3軟管31形成通道，由壓力傳感器2可測量出軟體罐P的液位，壓力傳感器2的信號傳送到液位顯示儀5，并在液位顯示儀5上顯示出來。當(dāng)?shù)?閥門12、第2閥門22和第3閥門32均打開時，第1軟管11、第2軟管21 和第3軟管31形成通道，由連通器原理可以直接在高度測量竿3測量出軟體罐P的液位，由壓力傳感器2可測出軟體罐P的液位，壓力傳感器2的信號傳送到液位顯示儀5，并在液位顯示儀5顯示出來。在本實(shí)施例中，高度測量竿3與壓力傳感器2測量的液位值可以相互校正，確保測量結(jié)果精準(zhǔn)。壓力傳感器2用于測量軟管內(nèi)指示液體靜壓力的量從而反映出液位的高度，壓力傳感器2測量的信號可用于數(shù)據(jù)傳輸，傳輸方式可以為有線或者無線。測量時，選安裝并調(diào)試好所述軟體罐液位測量儀，在儲液裝置中預(yù)存儲指示液體； 打開3個閥門，直接從高度測量竿上讀出液位的值與壓力傳感器測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，對軟體罐液位測量儀進(jìn)行校準(zhǔn)。當(dāng)軟體罐內(nèi)介質(zhì)液位升高時，儲液裝置內(nèi)指示液體流入軟管內(nèi)，當(dāng)軟體罐內(nèi)介質(zhì)液位降低時，軟管內(nèi)的指示液體流入儲液裝置內(nèi)。隨著罐體升高，指示液體將流到軟管內(nèi)。 壓力傳感器輸出信號連接到液位數(shù)字顯示儀。針對軟體罐的特性，通過測量軟體罐罐頂部與罐底部之間的高度變化來反映軟體罐中存儲液體介質(zhì)液位高度值的變化。當(dāng)軟體罐頂部高度變化時，置于高度測量竿上的軟管內(nèi)液位的高度hi即可反映出軟體罐液位的高度h2。 同時軟管內(nèi)由指示液體所產(chǎn)生靜壓力也發(fā)生變化，高度測量竿上的測量值還可作為壓力傳感器的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。液位顯示儀顯示壓力傳感器所測量的液位高度，液位顯示儀也可通過計算機(jī)處理系統(tǒng)采集軟體罐液位值輸出的電信號，計算出軟體罐液體介質(zhì)的容量值。
權(quán)利要求
1.軟體罐液位測量儀，其特征在于設(shè)有儲液裝置、壓力傳感器、高度測量竿、三通和液位顯示儀；所述儲液裝置設(shè)于軟體罐體頂部，在儲液裝置中預(yù)存儲有指示液體，壓力傳感器和高度測量竿放置在地面上，儲液裝置、壓力傳感器和高度測量竿三者通過三通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)， 儲液裝置依次通過第1軟管和第1閥門與三通的一出口連接，壓力傳感器依次通過第2軟管和第2閥門與三通的第二出口連接，高度測量竿依次通過第3軟管和第3閥門與三通的第三出口連接；壓力傳感器的輸出信號端與液位顯示儀電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的軟體罐液位測量儀，其特征在于所述儲液裝置采用圓環(huán)柱形容器、圓柱形容器、方形容器、錐形容器或者其它形狀的容器。
3.如權(quán)利要求1所述的軟體罐液位測量儀，其特征在于所述儲液裝置采用敞口的儲液裝置；或頂部設(shè)有與大氣相連通的閥門，且底部與軟管相通的儲液裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的軟體罐液位測量儀，其特征在于所述高度測量竿為帶有刻度的直桿。
5.如權(quán)利要求1所述的軟體罐液位測量儀，其特征在于所述軟管采用PU管、PA管、 PTFE管或硅膠管高分子材料軟管。
6.如權(quán)利要求1所述的軟體罐液位測量儀，其特征在于所述指示液體選自水、防凍液、 燃料油、硅油或二甲基硅油。
7.如權(quán)利要求1所述的軟體罐液位測量儀，其特征在于所述閥門選自手動閥、氣動閥、 電動閥或電磁閥。
全文摘要
軟體罐液位測量儀及其測量方法，涉及一種液位測量技術(shù)。提供一種不僅具有測量簡單、精度高、成本低、安裝方便等特點(diǎn)，而且可滿足野外、防爆場所、低溫等惡劣環(huán)境要求的軟體罐液位測量儀及其測量方法。設(shè)有儲液裝置、壓力傳感器、高度測量竿、三通和液位顯示儀；所述儲液裝置設(shè)于軟體罐體頂部，在儲液裝置中預(yù)存儲有指示液體，壓力傳感器和高度測量竿放置在地面上，儲液裝置、壓力傳感器和高度測量竿三者通過三通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，儲液裝置通過第1軟管和第1閥門與三通的一出口連接，壓力傳感器通過第2軟管和第2閥門與三通的第二出口連接，高度測量竿通過第3軟管和第3閥門與三通的第三出口連接；壓力傳感器的輸出信號端與液位顯示儀電連接。
文檔編號G01F23/02GK102252730SQ20111015666
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者周華, 師佳, 張衛(wèi)華, 李萬利, 楊建雄 申請人:中國人民解放軍總后勤部油料研究所, 廈門大學(xué)