专利名称：一种球罐中液化气重量的测量方法
技术领域：
本发明涉及的是一种球罐中液化气重量的测量方法，属于测量控制技术领域。
背景技术：
目前，球罐中液化气重量常见的测量方法，是利用差压法原理测量液化气的液位高度，即用差压变送器测量球罐上下部位的压差，按压差＝液位高度×液化气密度×重力加速度的公式，根据液化气的组份确定一个液化气密度值，计算出球罐中液的液位高度，进而计算出球罐中液化气的体积，并根据上述所确定的液化气密度计算出球罐中液化气的重量。
此方法的缺陷在于由于液化气的密度随温度变化较大，加之液化气组份的不确定性较大，其密度变化可达20％。在这种情况下采用普通差压法测量球罐中液化气的液位本身误差就较大，换算成容积后再乘以一个不正确的密度而给液化气重量测量计算结果带来更大的误差。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在的缺陷，提出一种用于球罐中液化气重量的测量方法，本发明的技术解决方案测量方法的步骤依次分一、用差压变送器DBC测量液化气球罐底部与顶部间的压差ΔP以及用雷达液位计DBL测量球罐中液态液化气的液面高度H，并转换成4～20mA的电流信号；二、代表上述压差ΔP及液面高度H的电流信号通过第一、第二防爆安全栅DFA1、DFA2转换为电压信号，接入到工业控制计算机IPC内的模拟量数据采集卡A/D上；三、工业控制计算机IPC计算球罐中液化气的重量W；球罐中液化气的重量W＝W1+W2，式中的W1是球罐中液态液化气的重量，W2是气态液化气重量，W1＝V1×ρ1，W2＝V2×ρ2，式中的V1是球罐中液态液化气体积，ρ1是液态液化气的密度，V2是球罐中气态液化气体积，ρ2是球罐中气态液化气的密度，V1＝π×H2×(R-H÷3)，V2＝π×R3×4÷3-V1，式中的π是圆周率，R是液化气球罐的半径，H是球罐中液态液化气的液面高度，ρ1＝ΔP÷H÷G，ρ2＝6607×P÷T，式中的ΔP是液化气球罐底部与顶部间的压差，G是当地的重力加速度，P是球罐的内的绝对压力，T是液化气的绝对温度。
当球罐中液态液化气较多时，气态液化气的重量所占比例很小，可以忽略不计；而当球罐中液态液化气较少时，气态液化气的重量所占比例就较大，如果忽略此部份的重量就会对液化气的总重量测量计算结果带来较大的误差。但因ρ2较小，为简化计算，可将ρ2作定值计算。
本发明与现有技术相比具有如下优点测量精度高，可得到球罐中液化气的真实密度值，液位测量结果可靠。
附图1是本发明的流程图。
附图2是本发明的实施例图。
图中的ΔP是液化气球罐底部与顶部间的压差；H是球罐中液态液化气的液位高度；CUF1、CUF2、CUF3是第一、第二、第三除法器；CNF1、CNF2、CNF3、CNF4、CNF5、CNF6是第一至第六乘法器；G是当地的重力加速度；JAF是加法器；JNF1、JNF12是第一、第二减法器；R是球罐半径；PF是平方器；RF是立方器；π是圆周率；A是常数；ρ2是气态液化气密度；W是液化气总重量。DBC是电动差压变送器，用于测量液化气球罐底部与顶部间的压差ΔP；DBL是雷达液位计，用于测量球罐中液态液化气的液位；DFA1、DFA2是第一、第二防爆安全栅，用于控制室仪表与现场防爆仪表之间的连接，保证正常的信号传输，限制能量的传输；A/D是模拟量数据采集卡，插在IPC工业控制计算机中，用于采集模拟量；BH1、BH2是计算机软件实现的标度变换功能，将0～100％的各种模拟量变换为与变送器量程对应的工程量；IPC是工业控制计算机。
具体实施例方式
对照附图1，球罐中液化气重量的测量方法的步骤依次分为一、用差压变送器(DBC)测量液化气球罐底部与顶部间的压差ΔP以及用雷达液位计(DBL)测量球罐中液态液化气的液面高度H，分别转换成4～20mA的电流信号二、代表上述压差ΔP及液面高度H的电流信号通过第一、第二防爆安全栅(DFA1、DFA2)转换为电压信号，接入到工业控制计算机IPC内的模拟量数据采集卡(A/D)上；三、工业控制计算机IPC计算球罐中液化气的重量W；球罐中液化气的重量W＝W1+W2，式中的W1是球罐中液态液化气的重量，W2是气态液化气重量，W1＝V1×ρ1，W2＝V2×ρ2，式中的V1是球罐中液态液化气体积，ρ1是液态液化气的密度，V2是球罐中气态液化气体积，ρ2是球罐中气态液化气的密度，
V1＝π×H2×(R-H÷3)，V2＝π×R3×4÷3-V1，式中的π是圆周率，R是液化气球罐的半径，H是球罐中液态液化气的液面高度，ρ1＝ΔP÷H÷G，ρ2＝6607×P÷T，式中的ΔP是液化气球罐底部与顶部间的压差，G是当地的重力加速度，P是球罐的内的绝对压力，T是液化气的绝对温度。为简化计算，将ρ2作定值计算。
对照附图2，电动差压变送器的型号为1151DP-461/293防爆型，测量范围为0～64KPa，输出信号范围为4～20mA；雷达液位计的型号为SITRANSLR400防爆型，测量范围为0～7m，输出信号范围为4～20mA，安装在球罐顶部，所显示值为以顶部为基准，即球罐中液位最高时显示为0，液最低时显示为7m(100％)；IPC为台湾产磐仪IPC-830工业控制计算机，CPU为P4 1.8G，256M内存，40G硬盘；模拟量数据采集卡A/D为8通道12位，每一通道采样周期0.1秒，本实施例中使用2个通道；DFA为防爆安全栅，选用DFA-1100型。
常数A为1.3333；圆周率π取3.1416；球罐的内的绝对压力按0.7MPa、液化气的温度按300°K计算出气态液化气密度ρ2为15.4Kg/m3；当地的重力加速度G取9.8m/s2实施例，液化气球罐的半径R为3.5m；当液位计输出为10.4mA(40％)时测得的差压变送器输出为9.76mA(36％)。
具体测量方式用差压变送器DBC测出的液化气球罐底部与顶部间的压差ΔP转换成9.76mA的电流信号，用雷达液位计DBL液态液化气的液面高度H转换成10.4mA的电流信号，上述二信号通过第一、第二防爆安全栅DFA1、DFA2分别转换为2.44V、2.6V的电压，通过插在工业控制计算机中的模拟量数据采集卡A/D进入工业控制计算机IPC，标度变换BH1将压差信号变换为23040Pa、标度变换BH2将液位高度H信号变换为以球罐下部为基准的4.2m的液位高度信号；经第一除法器CUF1实现压差ΔP为24000Pa除以液面高度4.2m，得到5714.3，再由第二除法器CUF2除以重力加速度9.8，得到液态液化气的密度ρ1为559.8Kg/m3。
将球罐半径R(3.5m)，送第一减法器JNF1减去液态液化气液面高度(4.2m)经第三除法器CUF3除以3后的值(1.4)，所得差为2.1，再与液态液化气的液面高度H(4.2m)经平方器PF平方运算后的值(17.64)一同送第一乘法器CNF1相乘，所得积为37.044，再进入第二乘法器CNF2乘以圆周率π(3.1416)，即得到球罐中液态液化气的体积V1为116.38m3。
将液态液化气的密度ρ1(559.8Kg/m3)与球罐中液态液化气的体积V1(116.38m3)送入第三乘法器CNF3相乘即得到球罐中液态液化气的重量W1为65150kg。
将球罐半径R(3.5m)送立方器RF进行立方运算，得42.875，再送第四乘法器CNF4乘以圆周率π(3.1416)，其积为134.7，送第五乘法器CNF5乘以常数A(1.3333)，所得球罐总体积为179.60，再送第二减法器JNF2减去液态液化气的体积V1(116.38m3)，即得罐中气态液化气的体积V2为63.22m3。
将气态液化气的体积V1(63.22m3)送第六乘法器CNF6乘以气态液化气密度ρ1(15.4Kg/m3)，即得到气态液化气重量W2为974Kg。
将液态液化气的重量W1(65150kg)与气态液化气重量W2(974Kg)一同送加法器JAF相加，即得到球罐中液化气的总重量为66124Kg。
权利要求
1.一种球罐中液化气重量的测量方法，其特征是它的测量方法的步骤依次分一、用差压变送器(DBC)测量液化气球罐底部与顶部间的压差ΔP，用雷达液位计(DBL)测量球罐中液态液化气的液面高度H，并转换成4～20mA的电流信号；二、代表上述压差ΔP及液面高度H的电流信号通过第一、第二防爆安全栅(DFA1、DFA2)转换为电压信号，接入到工业控制计算机IPC内的模拟量数据采集卡A/D上；三、工业控制计算机(IPC)计算球罐中液化气的重量W；球罐中液化气的重量W＝W1+W2，式中的W1是球罐中液态液化气的重量，W2是气态液化气重量，W1＝V1×ρ1，W2＝V2×ρ2，式中的V1是球罐中液态液化气体积，ρ1是液态液化气的密度，V2是球罐中气态液化气体积，ρ2是球罐中气态液化气的密度，V1＝π×H2×(R-H÷3)，V2＝π×R3×4÷3-V1，式中的π是圆周率，R是液化气球罐的半径，H是球罐中液态液化气的液面高度，ρ1＝ΔP÷H÷G，ρ2＝6607×P÷T，式中的ΔP是液化气球罐底部与顶部间的压差，G是当地的重力加速度，P是球罐的内的绝对压力，T是液化气的绝对温度。
全文摘要
本发明是一种球罐中液化气重量的测量方法，测量方法的步骤分用差压变送器测量液化气球罐底部与顶部间的压差以及用雷达液位计测量球罐中液态液化气的液面高度H，并转换成4～20mA的电流信号；代表上述压差ΔP及液面高度H的电流信号通过第一、第二防爆安全栅转换为电压信号，接入到工业控制计算机IPC内的模拟量数据采集卡A/D上；工业控制计算机IPC计算球罐中液化气的重量W；球罐中液化气的重量W＝W1+W2，W1＝V1×ρ1，W2＝V2×ρ2，V1＝π×H
文档编号G01G17/00GK1746636SQ20051009484
公开日2006年3月15日 申请日期2005年10月17日 优先权日2005年10月17日
发明者孙世荣, 张广明, 林锦国 申请人:南京工业大学