一種容器中液體液位的測量方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及智能測量領域，特別涉及一種容器中液體液位的測量方法。
【背景技術】
[0002]目前換流站在運行中的換流變壓器、平波電抗器油枕油位表基本有三種類型:(I)浮球杠桿式油位表；(2)玻璃管油位計；(3)浮子液壓式油位表。由于換流變、平波電抗器運行時油溫變化幅度較大(20°C_100°C左右)油枕油位變化的幅度相對也大，因此油枕油位和換流變的充油量、油溫及油的膨脹系數(shù)有著密切的關系，如果判斷不準確容易發(fā)生變壓器迫停事故。前面兩種油位表安裝于換流變油枕底部，由于油枕太高，又被箱體擋住，現(xiàn)場巡視時不能直觀檢查到油位，不能判斷油溫變化與油枕實際油位的對應油位，當油枕油位突變至超低油位時才能發(fā)出接點告警信號。第三種油位表可以在換流變巡視走道監(jiān)視到油位，但由于壓力傳遞毛細管的溫度補償及變壓器油溫變化引起的油位變化不能直接判斷油位是否正確。但以上三種油位表存在共同的缺點:(I)檢修、校驗需要變壓器停運時進行，定期校驗、檢修工作量大(安裝運行后一般不進行校驗維護)。(2)油枕油位與變壓器的溫度變化不能明確顯示和預告警。
[0003]在現(xiàn)代生活及工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常會遇到利用儲存罐類容器保存液體，如水、油等，對儲存罐中的液體儲有量或者液位進行測量，測量方法大多數(shù)使用機械式(浮球)傳動感應。還有一種方法，使用單個壓強傳感器檢測壓強，通過公式P = Pfh的變換，h=P/pg計算得到容器中液體的液位。其中壓強P通過測量得到，密度P是直接使用的常溫下的密度值。而實際上密度P隨著溫度的變化會發(fā)生變化。高度h會隨著密度P發(fā)生變化，因此使用單個壓強傳感器測量，再經(jīng)過計算得到的高度h精度低。
[0004]因此，需要提供一種測量精度高，同時又可以將檢測結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)字/模擬信號直接使用或者將測量結(jié)果直接顯示出來的容器中液體液位的測量方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種容器中液體液位的高精度測量方法。本發(fā)明提供以下技術方案:
[0006]—種容器中液體液位的測量方法，該方法包括以下步驟:
[0007]A、在容器的側(cè)壁上選取兩點，分別為上測量點和下測量點，上測量點在上面，下測量點在下面，分別安裝壓強傳感器測量上測量點和下測量點的壓強值；
[0008]B、通過上測量點和下測量點的壓強值及上測量點和下測量點間的垂直距離計算出液面距離上測量點的高度，計算公式為hl=Plh2/(P2-Pl);
[0009]其中
[0010]Pl為上測量點的壓強值；
[0011]P2為下測量點的壓強值；
[0012]hi為上測量點距離液面的高度；
[0013]h2為上測量點和下測量點之間的垂直距離，該垂直距離在確定上測量點和下測量點位置時或者在安裝上測量點壓強傳感器和下測量點壓強傳感器時直接測量得到。
[0014]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述上測量點低于容器中液體液位的下限值。下限值是指容器中液體的液位低于該值時將會發(fā)生異常情況，或者說發(fā)生不良后果，所以需要保證容器中液體的液位在任何時刻都要高于該下限值。如果出現(xiàn)容器中液體液位低于該下限值，則可能出現(xiàn)液體液位低于上測量點的情況，導致上測量點的壓強傳感器無法測量到上測量點的液體壓強值，無法準確計算出液體液位。
[0015]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述下測量點與容器底部的距離h3在安裝下測量點壓強傳感器時直接測量得到，容器中液體液位通過hl、h2和h3相加得到容器中液體的準確液位。
[0016]本發(fā)明有如下優(yōu)點:
[0017]1、本發(fā)明方法通過測量容器中液體兩個不同高度(深度)的壓強值，從而計算得到準確的液位高度，測量精度高，誤差小，有效避免了溫度、密度等因素引起的測量誤差；
[0018]2、本發(fā)明方法通過測量容器中液體兩個不同高度(深度)的壓強值，從而計算得到準確的液位高度，同時可以將該計算結(jié)果通過各種方式顯示出來，也可以將該計算結(jié)果作為觸發(fā)信號使用，如報警信號，當該測量值低于某一設定的數(shù)值時，觸發(fā)報警信號，提醒工作人員采取相應措施，實現(xiàn)全自動測量，智能顯示。
[0019]3、本發(fā)明方法測量容器中液體液位時，如果發(fā)現(xiàn)測量容器中液體壓強的壓強傳感器發(fā)生故障，無需相關系統(tǒng)停止工作，可直接進行修復。如在電力變壓器中，一旦因為檢測儀器的問題，停止變壓器的運行，將會給生活和工業(yè)生產(chǎn)帶來很大的影響。而本發(fā)明方法的對應檢測硬件出現(xiàn)問題時，電力變壓器無需停止工作，即可進行檢測硬件的修復工作，能夠保證電力變壓器或者類似需要進行容器液位測量的系統(tǒng)長時間可靠運行。
【附圖說明】
[0020]圖1本發(fā)明測量方法計算原理圖。
【具體實施方式】
[0021]下面對該工藝實施例作詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍作出更為清楚明確的界定。
[0022]如附圖1本發(fā)明測量方法計算原理圖所示，圖中為一盛裝液體的容器，需要準確測量其液面高度。圖中Pl位置為上測量點，P2位置為下測量點，Pl為上測量點壓強傳感器測量的壓強值，P2為下測量點壓強傳感器測量的壓強值，hi為上測量點距離液面的高度，h2為上測量點和下測量點之間的垂直距離，h3為下測量點到容器底部的距離，h2和h3在確定上測量點和下測量點位置時，或者安裝上測量點壓強傳感器和下測量點壓強傳感器時，通過使用標尺等工具直接測量，得到固定的值，并存儲到測量系統(tǒng)中，供系統(tǒng)計算液位的準確高度時使用。
[0023]由圖1中的關系可以得到以下兩公式:
[0024]Pl=pghl (I)
[0025]P2 = pg(hl+h2) (2)
[0026]由式(I)和(2)得到pg = Pl/hl=P2/(hl+h2) (3)
[0027]由式(3)得到hl=Plh2/(P2-Pl) (4)
[0028]其中:p為容器中液體的密度，單位為kg/m3;
[0029]常數(shù)g為9.8N/kg;
[0030]壓強P為帕斯卡，單位為N/m2;
[0031]式(4)中，h2是在傳感器安裝時經(jīng)過測量得到的固定值，Pl和P2壓強數(shù)據(jù)是根據(jù)兩個壓強傳感器輸出的模擬量(4?20mA)，通過模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換單元，由單片機計算得到壓強值的實時變化數(shù)據(jù)。
[0032]將已經(jīng)得到的數(shù)據(jù)h2、Pl和P2帶入式(4)中，計算得出hi的高度數(shù)據(jù)。計算得到hi的高度后，再與原始得到的h2和h3的值相加，得到容器中液位的準確高度。該液位值可以作為觸發(fā)信號，比如當測量到液位值等于某確定值時，可以直接觸發(fā)報警器報警，以提醒工作人員進行相應措施。也可以將測量得到的液位通過顯示屏顯示的方式，顯示于工作場所的指定位置。還可以將測量值以模擬量或者數(shù)字量，采用需要的方式發(fā)送到任何指定的地方，比如控制中心、計算機、手機等。
[0033]通過該方式，有效將影響液體液位檢測的密度、溫度等因素屏蔽掉，使得油位的測量精度僅僅與壓強的測量精度相關。
[0034]通過本發(fā)明方法可以得出上測量點或者下測量點到上端液面的高度，因此，使用本發(fā)明方法，在實際應用中可在地面測量出半空中容器中液體液面的高度。即通過在地面上的容器部分或者管道，可以直接測量出安裝于高處的容器中液體的液面高度。
[0035]在得到式(3)時，可以得到結(jié)論:通過本發(fā)明測量方法，測量液體的高度(深度)與液體的密度沒有任何關系，也就是當溫度影響液體密度變化時，同樣可以測量到液面到傳感器位置的準確高度或者深度。
[0036]文中的容器中液體液位即表示容器中液體的高度，或者說是容器中液體的液面到容器底部的高度。
[0037]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】之一，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本領域的技術人員在本發(fā)明所揭露的技術范圍內(nèi)，可不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種容器中液體液位的測量方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: A、在容器的側(cè)壁上選取兩點，分別為上測量點和下測量點，上測量點在上面，下測量點在下面，分別安裝壓強傳感器測量上測量點和下測量點的壓強值； B、通過上測量點和下測量點的壓強值及上測量點和下測量點間的垂直距離計算出液面距離上測量點的高度，計算公式為hl=Plh2/(P2-Pl); 其中 Pl為上測量點的壓強值； P2為下測量點的壓強值； hi為上測量點距離液面的高度； h2為上測量點和下測量點之間的垂直距離，該垂直距離在確定上測量點和下測量點位置時或者在安裝上測量點壓強傳感器和下測量點壓強傳感器時直接測量得到。2.根據(jù)權利要求1所述的一種容器中液體液位的測量方法，其特征在于:所述上測量點低于容器中液體液位的下限值。3.根據(jù)權利要求1所述的一種容器中液體液位的測量方法，其特征在于:所述下測量點與容器底部的距離h3在安裝下測量點壓強傳感器時直接測量得到，容器中液體液位通過h1、h2和h3相加得到容器中液體的準確液位。
【專利摘要】本發(fā)明涉及智能測量領域。本發(fā)明提供了一種容器中液體液位的測量方法，包括以下步驟：A、在容器的側(cè)壁上選取兩點，分別為上測量點和下測量點，上測量點在上面，下測量點在下面，分別安裝壓強傳感器測量上測量點和下測量點的壓強值；B、通過上測量點和下測量點的壓強值及上測量點和下測量點間的垂直距離計算出液面距離上測量點的高度，計算公式為h1＝P1h2/(P2-P1)；其中P1為上測量點的壓強值；P2為下測量點的壓強值；h1為上測量點距離液面的高度；h2為上測量點和下測量點之間的垂直距離。本發(fā)明方法通過測量容器中液體兩個不同高度的壓強值，從而計算得到準確的液位高度，測量精度高，誤差小，有效避免了溫度、密度等因素引起的測量誤差。
【IPC分類】G01F23/18
【公開號】CN105466521
【申請?zhí)枴緾N201610018071
【發(fā)明人】馬振淵, 郭開亞
【申請人】蘇州鑫瑞電氣有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2016年1月11日