专利名称：储油罐液位及油品密度在线检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油罐液位及油品密度检测系统的设计方法，尤指本发明采用了油液静压与编码盘相结合的设计方法，使得这一全新的检测系统在液位(0～50)m量程内，检测精度达到误差小于±1mm，密度值精度达到0.25‰，温度监测精度误差小于0.5℃。
背景技术：
我国的经济飞速发展，在这种形势下对石油的消耗量猛增，对石油的储存和管理就是一紧迫的问题，怎样科学的储存和科学的管理就是石油行业的当务之急。
近年来，储油罐的容量和数量不断增加，已相继出现5×104m3、10×104m3的大储油罐。它的出现，无论是数量上的增加或容量上的增加最根本的要求是，必须用计算机控制和管理，从技术要求来看，大型储油罐要实现计算机控制和管理，需要解决液位、密度、温度、油水界面等参数的检测。计量工作中最重要的是对石油密度进行精确的测定，而储油罐液位的自动计量检测是首要的关键问题。可知大储油罐的出现对于液位计量测定要求更高。例如10×104m3的大储油灌，高度为50m，若液位测量误差是±1cm，则对应的将是±50加仑的误差。
采用静压、超声波、雷达等原理设计的测量系统是目前社会上比较常用的测量设备。但总的来说都存在以下几个方面问题测量精度不能满足当前情况的在线计量的要求或结构和装配工艺复杂，造价过高等问题。例如液位是油品的密度，温度，成分等参变量的函数，这些参变量的变化都会改变液位测量点的差压，如果采用差压、压力变送器传统的测量方法，由于差压的变化，而会得出虚假的液位测量值。
利用超声波脉冲，遇到被测介质发射和接收的时间差计算液位的非接触式测量系统，它的安装要求非常高，还得保持一定的盲区空间，发射功率受到限制，测量范围一般不大于10m。
利用微波，遇到被测介质发射和接收的时间差来间接测量液位。雷达液位计很适合于高污染度或高粘度的产品，测量精度较高，受环境影响小，但是测量油水界面较困难，价格比较高。
总之，国内油品计量监测系统，技术上功能单一，对所需参数的测量也无切实可行的解决办法，使油品的计量工作误差较大，国外的一些产品，在长期保持高精度等问题上也不理想，并且价格昂贵，不适应我国国情。因此，这就需要能有效地，适合我国国情的解决这一油品在线监测系统的设计。
发明内容
根据背景技术所述，本发明的目的在于提供一种拉线式位移光电编码器与静压检测相结合的测量系统。根据油罐本体结构分浮盘或浮球两种安装方式，其上安装有两个静压传感器和一个温度传感器用以感测浮盘下一定距离的液位高度和温度值，同时位移光电编码器通过其拉线装置实时监测传感装置的位移，利用两个静压传感器的实测值叠加可得精确液位值，经过计算可得液体的密度，再通过实测温度值换算出修正后的油液密度值。所测得的原始数据经过接线装置传输给计算机系统，最后通过显示设备，以图象和数字示出所需的参数，实现对油罐中的油品进行科学控制和管理。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的一种储油罐液位及油品密度在线检测系统，主要由静压传感器P1(1)，静压传感器P2(2)，温度传感器T(3)，浮盘(或浮球)(4)，拉线式位移光电编码器(5)，接线装置(6)，控制柜(7)和计算机系统(8)组成，其中油罐(9)中的液面上设置一浮盘(4)，在浮盘(4)上连接有静压传感器P1(1)，静压传感器P2(2)和温度传感器T(3)，静压传感器P1(1)与静压传感器P2(2)之间，静压传感器P1(1)设置在静压传感器P2(2)之上，并保持一定的固定距离ΔH，静压传感器P1(1)与静压传感器P2(2)设置在浮盘(4)下方一定距离之内，浮盘(4)与拉线式位移光电编码器(5)的拉线(51)连接，电测信息流经电缆(61)通过接线装置(6)，控制柜(7)中的模拟量输入模块AI(71)，模拟量输入模块AI(72)，编码器接口模块(73)，CPU模块(74)至计算机系统(8)。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优点和效果1、本发明提供的设计方法适合我国国情，比较精确的实现油品在线计量参数的测量，为油品的生产监控，储运，销售等环节提供了可靠的手段。
2、本发明是一全新的方法，结构组成简单，少量的传感器解决了多变量参数的工程测量问题，是一油品测量系统的优化设计。使得液位在(0～50)m量程内监测精度达到误差小于±1mm，密度监测精度达到0.25‰，温度监测精度达到误差小于0.5℃。
3、本发明的技术成果可用于罐群区、加油站、油码头、炼油厂等工程领域。对于在陆地和海洋石油的开采、储运、加工等领域，以及环境保护工程中具有广阔的应用前景。
4、本发明结构设置简单，造价低廉，使用维护修理简易。
图1为本发明设计原理示意2为本发明液位测量流程示意3为本发明液位、密度检测装置接线示意中1-静传感器P1，2-静压传感器P2，3-温度传感器T，4-浮盘(或浮球)，5-拉线式位移光电编码器，51-拉线，6-接线装置，61-电缆，7-控制柜，71-模拟量输入模块AI，72-模拟量输入模块AI，73-编码器接口模块，74-CPU模块，75-计算机显示控制装置，8-计算机系统，9-油罐具体实施方式
由图1示出，一种储油罐液位及油品密度在线检测系统，主要由静压传感器P11，静压传感器P22，温度传感器T3，浮盘(或浮球)4，拉线式位移光电编码器5，接线装置6，控制柜7和计算机系统8组成，其中油罐9中的液面上设置一浮盘4，在浮盘4上连接有静压传感器P11，静压传感器P22和温度传感器T3，静压传感器P11与静压传感器P22之间，静压传感器P11设置在静压传感器P22之上，并保持一定的固定距离ΔH，静压传感器P11与静压传感器P22设置在浮盘4下方一定距离之内，浮盘4与拉线式位移光电编码器5的拉线51连接，电测信息流经电缆61通过接线装置6，控制柜7中的模拟量输入模块AI71，模拟量输入模块AI72，编码器接口模块73，CPU模块74至计算机系统8。
由图可知，为了测量油品的密度值，而在浮盘4下设置两个保持一定距离的静压传感器P11与静压传感器P22，并且下置浮盘4一定距离，可以去除液面的任何干扰和污染，保持液体稳定。两个静压传感器P11和P22还可测量液位。
另知，温度传感器T3的设置，可根据工作需要沿液罐高度方向分层多级设置温度传感器T3，用于修正油液温度、密度检测值。
由图2示出，其工作流程是静压传感器P11检测出液位L1，静压传感器P22检测出液位L2，由拉线式位移光电编码器5计算出静压传感器P22的高度值L3，再计算出液位H＝L2+L3。根据H、L1、L2用下式计算出油液的密度值ρ＝ΔP/g·ΔH
式中ρ—油液的密度值ΔP—静压传感器P2与静压传感器P1的静压差值g—重力加速度ΔH-ΔH＝L2-L1这些测量值的原始信息通过接线装置6，控制柜7中的模拟量输入模块AI71，模拟量输入模块AI72，编码器接口模块73，CPU模块74最后由显示控制装置75以图象和文字显示计量参数和控制参数。
由图3示出了液位、密度在线检测系统的接线情况，也可以看出信息流的流向情况。
另知，关于液位、密度测量的误差主要取决于静压传感器的测量误差和拉线盒的分辨率。由于静压传感器P1，P2安装在浮盘或浮球上，浸入液体的深度小于一米，在其量程为一米、精度为1‰的前提下，测量误差的示数小于±1mm，而模拟量模块的分辨率为0.25‰，因此数字化的液位值的误差小于±0.25mm；拉线盒旋转一周放出600mm长的线，而增量式编码器旋转一周发出10000个脉冲，这样拉线的分辨率为0.06mm/脉冲。
因此，液位测量装置的综合测量误差主要取决于静压传感器的测量误差。
另知，控制柜7和计算机显示控制装置75应设置于远离油罐9的安全区。
再知，本发明的技术方案中使用的液位、密度测量所用的设备清单防爆型拉线式位移光电编码器意大利Eltra的EX80A1000Z5L10×3PR+FE8000A隔离栅图尔克MK33-Li-EX0/24VDC静压传感器南京高华MB260本安型液位传感变送器，1m量程，1‰精度温度传感器北京瑞普韦尔WTTRF本安型温度传感变送器，量程-20℃～100℃CPU模块Wago 750-842增量编码器接口模块Wago 750-637模拟量输入模块Wago 750-454终端模块Wago 750-600
权利要求
1.一种储油罐液位及油品密度在线检测系统，主要由静压传感器P1(1)，静压传感器P2(2)，温度传感器T(3)，浮盘(或浮球)(4)，拉线式位移光电编码器(5)，接线装置(6)，控制柜(7)和计算机系统(8)组成，其特征在于油罐(9)中的液面上设置一浮盘(4)，在浮盘(4)上连接有静压传感器P1(1)，静压传感器P2(2)和温度传感器T(3)，静压传感器P1(1)与静压传感器P2(2)之间，静压传感器P1(1)设置在静压传感器P2(2)之上，并保持一定的固定距离ΔH，静压传感器P1(1)与静压传感器P2(2)设置在浮盘(4)下方一定距离之内，浮盘(4)与拉线式位移光电编码器(5)的拉线(51)连接，电测信息流经电缆(61)通过接线装置(6)，控制柜(7)中的模拟量输入模块AI(71)，模拟量输入模块AI(72)，编码器接口模块(73)，CPU模块(74)至计算机系统(8)。
2.根据权利要求1所述的储油罐液位及油品密度在线检测系统，其特征在于控制柜(7)和计算机显示控制装置(75)设置于远离油罐(9)的安全区。
3.根据权利要求1所述的储油罐液位及油品密度在线检测系统，其特征在于温度传感器T(3)的设置，可根据工作需要沿油罐高度分层多级设置温度传感器T(3)。
全文摘要
一种储油罐液位及油品密度在线检测系统，主要由静压传感器P
文档编号G01D21/02GK1746631SQ20041007433
公开日2006年3月15日 申请日期2004年9月10日 优先权日2004年9月10日
发明者高轶群, 刘娜 申请人:高轶群, 刘娜