一种基于油罐液位测量方法的研究

　　1　引　　言

　　对于大型油罐的液位测量,由于测量环境的限制,测量参数的准确性成为当今生产急需解决的问题。以往的测量方法,如伺服式、雷达式、超导式、静压式等均存在不同程度的缺点,主要是精度低、有机械可动部件、可靠性差、安装维护不便,缺乏人身安全保障等。针对这种状况,本文提出了液位测量的双差压方法(一个差压计测量密度变化,另一个差压计测量液位变化),较好地解决了温度变化条件下,油罐液位高度的在线检测。从而较好地解决了在易燃、易爆环境下,安全可靠地进行油罐液位高度的在线检测。

　　2　工作原理

　　由于普通的差压法只能测量单一量,当液位高度和密度同时为变化量时,将会产生较大的误差。基于以上缺点,系统用双差压法来减小或完全消除这种双变量(液位高度和密度)所带来的测量误差,提高液位测量的精度。其工作原理图如图1所示

　　图中:

　　Bd—密度测量差压计　　Bh—液位测量差

　　Hd—固定液位测量范围　H—实际液位值

　　DH—有效液位测量范围　　Z8—单片机

　　恒定液位条件下,差压与密度呈线性关系,即:

　　式中,ΔPd—恒定液位间距Hd下的差压值;Hd—常量。

　　在恒定液位间距下,有最大密度ρmax时,其最大差压值为:

　　密度测量差压计最大量程的输出为:

　　式中,Zd——表示密度ρ的变化量。

　　同理。液位测量差压计在最高液位Hdmax和最大密度ρmax情况下,其最大差压值为:

　　此时液位测量差压计最大量程的输出为:

　　将上述(5)式和式(3)两个差压信号相除得:

　　其中,k=(Hd/Hmax)为比例系数。

　　从式(6)可知,双变量函数Zh=f(H,ρ)经过单片机程序运算,消去了其中的密度变量ρ,只剩下含有单值的液位变量H。因此,由各种原因引起的密度变化所带来的液位测量误差将消除或减小。

　　双差压计液位测量方法需要测定下列参数:

　　(1)确定有效液位测量范围DH。上限:Hmax=Hmix+DH;下限:>0。取Hmax=600cm,Hmix=50cm。

　　(2)确定恒定液位值Hd,用以测量密度变化,即Hd≤Hmix。选择较大的Hd=50cm,有利于改善测量灵敏度。取ρ=0.57g/cm3,液位高度H=480cm时,　Zd=95%,Zh=73%

　　(3)确定差压计最大量程ΔPdmax,ΔPhmax和比例系数k。取ρmax=0.6g/cm3,则k=Hd/Hmax=0.0833ΔPdmax=2.94kPa,ΔPhmax=35.28kPaΔPh=H·ρ·g=26.81kPa;ΔPd=Hd·ρ·g=2.793kPa　Z=k×ΔPh/ΔPd=79.97%。即当前液位高度为满量程的79.97%。

　　3　测量电路的设计

　　测量电路由发射端、接收端和微机处理组成。