一种旋转式磁力浮球液位计的检测方法及其检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种旋转式磁力浮球液位计的检测方法及其检测系统，包括转杆推动液位计浮球匀速转动；转杆的横轴与液位计的旋转中心同轴心；压力传感器实时测出液位计浮球转动方向上的阻力Fβ和角度传感器实时测出浮球的转动角度β；构建转动角度β与浮球阻力判定曲线图；实测阻力值Fβ与判定曲线进行比较；转动角度β与液位计指针指示值进行比较。有益效果是：由于转杆匀速转动，使压力传感器实时、准确测出液位计转动方向上的阻力，方便判断使用性能，保证测量速度与精度；角度传感器测出浮球转角和读取液位计指示装置示值变化的图像，将测量到的数据传输给信息处理器进行处理，通过显示仪表显示检测数据，判定差值是否满足精度要求。
【专利说明】
-种旋转式磁力浮球液位计的检测方法及其检测系统
技术领域
[0001] 本发明设及一种液位计，特别是设及一种汽车罐车用旋转式磁力浮球液位计的检 测方法及其检测系统。
【背景技术】
[0002] 用于液化气体运输的汽车罐车有多个安全考核指标，其中的液位计是其罐车用Ξ 大安全附件之一，液位计在罐车充装介质时，测量和显示液位高度，防止超装，保证密封安 全可靠。液化气体罐车用旋转式磁力浮球液位计，它的工作原理是当容器充入或排出被测 介质时，不诱钢浮球随着液位的变动上升或下降，带动传动轴转动，与其相连的磁钢在磁偶 合的作用下，使装在法兰座内的指针，在刻度盘上指出液位高度。
[0003] 目前，国内此类液位计的检测方法有液位计水箱检测装置和模拟液位检测。检测 内容包括液位计的示值误差、回差、设定点误差、切换差。上述液位计水箱检测采用的是对 准被检看标准的方法，即W被检液位计为准读取检测装置上的液位。存在的问题是，水箱检 测方法稳定，但检测采用介质为水，在两种介质的密度不同时，检测前的比重调整和检测结 果的修正繁琐，会存在一定的误差，而且运样的检测都必须到指定地点才能完成。液化气体 汽车罐车用旋转式磁力浮球液位计一般要检测液位计操作是否灵活、指针是否灵敏准确， 检验指示是否准确，否则要进行校正;上述检测多是压力容器检验人员在现场进行模拟液 位检测即用手动的办法转动浮球，用钢卷尺测量浮球的位移量作为实际液位，同时记录液 位计的示值进行检测。存在的问题是，手动操作力度W及操作方法不一致等因素均会导致 误判，导致检测不准，而且对液位计的旋转阻力无法测量，更是无法达到调整校正的要求。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，克服已有技术缺陷，提供一种检测速度快、精度高 的液位计检测方法及其检测装置。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：一种旋转式磁力浮球液位计的检测方法，包括W下 步骤：
[0006] A.安装有压力传感器的转杆推动液位计浮球匀速转动；
[0007] B.转杆的横轴与液位计的旋转中屯、同轴屯、；
[000引C.转动过程中压力传感器实时测出液位计浮球转动方向上的阻力Fe和角度传感 器实时测出浮球的转动角度β;
[0009] D.构建转动角度β与浮球阻力判定曲线图；
[0010] Ε.实测阻力值Fe与判定曲线进行比较，判断液位计是否满足使用要求；
[0011] F.转动角度β与液位计指针指示值进行比较，判定差值是否满足精度要求。
[0012] 所述转动方向上浮球转动角度β所对应的测量阻力Fe计算满足如下关系式
[0013]
[0014] 其中:Fe-β角时所对应的阻力值，单位N;
[0015] β-浮球转动角度；
[0016] R一浮球半径，单位mm;
[0017] L-转杆中屯、点C到力传感器与浮球切点A的距离，单位mm;
[0018] h-为浮球浸入液体的垂直高度，单位mm;
[0019] P-为工作介质的密度，单位kg/m3;
[0020] g-常数9.807N/kg。
[0021] 旋转式磁力浮球液位计的检测系统，包括，撑杆机构、旋转机构、信号处理器、显示 仪表和视频记录仪;所述撑杆机构和旋转机构通过夹座连接为一体，所述旋转机构通过筒 体中屯、位置，撑杆机构偏屯、筒体中屯、位置;所述信号处理器接收处理传感器信号和视频记 录仪读取的液位计指示数据，并与显示仪表连接，将处理结果通过显示仪表进行显示。
[0022] 所述撑杆机构包括内方管、外方管、偏屯、扳手和弹黃压头;所述内方管的一端穿入 中空的外方管，内方管的另一端形成有弯曲；所述外方管一侧端部形成有弯曲，弯曲的内部 安装有弹黃压头;外方管另一侧端部的相向的两侧面形成有贯通孔，贯通孔两侧安装有吊 耳，偏屯、扳手送入两个吊耳之间，通过横轴将偏屯、扳手与外方管结合为一体;所述偏屯、扳手 与内方管之间通过防滑垫抵紧与内方管的接触面。
[0023] 所述旋转机构包括，套管、减速器、轴承、轴承杆、转杆、压力传感器、角度传感器； 所述套管的一端连接减速器，套管的内部两端设置有轴承，轴承杆穿过两端轴承分别与减 速器的输出轴和转杆的一端连接，所述转杆的另一端滑动连接有压力传感器;在所述套管 上安装有角度传感器，接收记录轴承杆的转动角度。
[0024] 本发明的有益效果是：由于手动摇柄减速带动转杆匀速转动，使压力传感器实时、 准确测出液位计转动方向上的阻力，方便判断使用性能，保证测量速度与精度;角度传感器 测出浮球转角和读取液位计指示装置示值变化的图像，将测量到的数据传输给信息处理器 进行处理，通过显示仪表显示检测数据，判定差值是否满足精度要求。该结构简单、安装调 试方便，无需校验介质，检测液位计的速度快、精度高，校验及标定简捷可行。
【附图说明】
[0025] 图1是是浮球受力分解示意图；
[00%]图2是浮球F浮判定曲线图；
[0027]图3是检测装置示意图；
[002引图4是检测系统的原理框图；
[0029] 图5是撑杆机构示意图；
[0030] 图6是旋转机构示意图；
[0031 ]图7是检测装置在筒体内部的结构示意图；
[0032] 图8是检测装置在筒体内部使用状态示意图。
[0033] 图中；
[0034] 1.撑杆机构 2.旋转机构 3.信号处理器
[00巧]4.显示仪表 5.视频记录仪 6.夹座
[0036] 7.浮球 8.筒体 9.浮球杆。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明：
[0038] 如图1和图2所示，本发明旋转式磁力浮球液位计的检测方法，包括W下步骤：
[0039] A.安装有压力传感器的转杆推动液位计浮球匀速转动；
[0040] B.转杆的横轴与液位计的旋转中屯、同轴屯、，即浮球与转杆的相对位置固定，转杆 的旋转角度与浮球的旋转角度相同，压力传感器的触头只对浮球有一个推动力，即推动力 与浮球垂直；
[0041] C.转动过程中压力传感器实时测出液位计浮球转动方向上的阻力Fe和角度传感 器实时测出浮球的转动角度β;
[0042] 液位计浮球测量阻力Fe的与所受浮力F浮的关系式如下：
[0043] 在检测过程中力传感器测量的转动方向的阻力为Fe，如将浮球看成是质点，浮球 质点阻力值F2可由公式（1)求得。
[0044] F2 = cos 目时 (1)
[0045] 其中Θ角即为浮球杆9与转杆25的角度，可通过旋转中屯、点C到触头切点A的距离L 和浮球半径R求得，计算过程见公式(2)。
[0048] 浮球7在介质的作用下产生旋转力矩，在均匀慢速的情况下，浮球所受浮力力矩与 浮球组件的重力力矩达到力矩平衡。
[0049] 浮球浮力可由排开液体的体积求得：
[0化0] F浮=v排pg
(斗）
[0053] 公式中h为浮球浸入液体的垂直高度。
[0054] 当h = 2則寸浮球受到最大的浮力
[0055] 理论上要保证浮球始终能漂浮，就要满足实际所受浮力
[0056] F浮 <FSmax (6)
[0057] 根据力矩平衡原理浮球中屯、质点阻力F2与浮球所受浮力F浮可通过浮球转动角度0 建立关系式；
[0060]由公式(6)(7)可得当转角在削寸，测量阻力Fe要满足W下要求：
[0064] 其中:Fe-β角时所对应的阻力值，单位:N;
[0065] β-浮球转动角度；
[0066] R一浮球半径，单位mm;
[0067] L 一转杆中屯、点巧Ij力传感器与浮球切点A距离，单位mm;
[0068] h-为浮球浸入液体的垂直高度，单位mm;
[0069] P-为工作介质的密度，单位kg/m3;
[0070] g-常数9.807N/kg。
[0071] 当满足公式(9)的条件下，浮球的转动阻力不会影响液位计的使用性能，转角与理 论浮力最大值见图2。
[0072] 由公式(9)知，因浮球的半径R、介质密度P、转杆25的旋转中屯、点C到触头与浮球切 点A的距离L是固定值，F浮只与浮球杆9的转角即浮球的转动角度时?关。由于此类液位计的 转角度β在小于20°和大于160°的情况下都算作液位监测盲区，在盲区里的测量阻力F1会远 小于公式(9)的要求，我们检测时也对盲区的角度加 W限定。因力的转换是把浮球看成一个 质点，在实际检测过程中，实际测量值都小于判定曲线值，运主要是厂家在设计时充分考虑 了此类液位计的使用环境和使用性质。在满足液位计测量和显示液位高度、W防止超装的 前提下调整了液位计的配重，也就是很大程度上减小了浮球重力力矩。
[0073] D.构建转动角度与浮球阻力判定曲线图；只要在转角即寸的阻力Fe满足公式(9)要 求，当实测阻力值Fe未超过判定曲线(值)时，即可判定旋转式磁力浮球液位计的浮球转动 阻力满足使用要求。
[0074] E.在判定满足使用要求后，可W通过多个点位的转动角度β与液位计指针指示值 进行比较，判定液位计示值误差、回差、设定点误差、切换差，差值是否满足精度要求。
[0075] 旋转式磁力浮球液位计的检测方法的工作原理是:利用检测机构中的力传感器推 动液位计浮球均匀慢速转动，转动过程中记录浮球所受阻力Fe和浮球转动角度β，通过公式 构建转动角度0与浮球阻力判定曲线图。根据浮球力矩平衡原理及浮力理论阔值判断液位 计的转动阻力是否满足使用要求，w此替代用介质校验的过程。而且检验标准中要求检测 的液位计示值误差、回差、设定点误差、切换差，可W依据液位计自身结构的特点利用对准 被检看标准的方法就能完成，采用浮球的转动角度和读取液位计指示装置示值变化的图像 即可进行检测，运样的检测方法精度更为准确。
[0076] 如图3和图4所示，本发明旋转式磁力浮球液位计的检测系统，包括，撑杆机构1、旋 转机构2、信号处理器3、显示仪表4和视频记录仪5;所述撑杆机构1和旋转机构2通过夹座6 连接为一体，所述旋转机构2通过筒体8中屯、位置，撑杆机构1偏屯、筒体8中屯、位置;所述信号 处理器3接收处理传感器信号和视频记录仪5读取的液位计指示数据，并与显示仪表4电连 接，将处理结果通过显示仪表4进行显示;其中，视频记录仪5的安装位置，要使得液位计指 示盘和指针能够垂直、清晰记录。
[0077] 如图5所示，所述撑杆机构1包括内方管11、外方管12、偏屯、扳手13和弹黃压头15; 所述内方管11的一端穿入中空的外方管12;内方管11的另一端形成有弯曲；所述外方管12 一侧端部形成有弯曲，弯曲的内部安装有弹黃压头15,内方管和外方管的一端制成弯曲状， 因此可将该伸缩撑杆机构安装在偏离筒体的中屯、位置，方便其它需要安装在筒体中屯、部的 部件安装;外方管12另一侧端部的相向的两侧面形成有贯通孔，贯通孔两侧安装有吊耳，偏 屯、扳手13送入两个吊耳之间，通过横轴16将偏屯、扳手13与外方管12结合为一体;所述偏屯、 扳手13与内方管11之间通过防滑垫14抵紧与内方管11的接触面，内外方管的紧固由于采用 偏屯、扳手，使压紧力最大化，外方管的弹黃压头增大撑杆的顶压力，从而都增加使用中设备 的稳定性。
[0078] 如图6至图8所示，所述旋转机构2包括，套管21、减速器22、轴承23、轴承杆24、转杆 25、压力传感器26、角度传感器27;所述套管21的一端连接减速器22,套管21的内部两端设 置有轴承23,轴承杆24穿过两端轴承23分别与减速器22的输出轴和转杆25的一端连接，手 摇减速器间接带动转杆转动，保证转杆的转速保持匀速，使压力传感器的检测减少因转速 不稳带来的不确定度，测量精度大大提高;所述转杆25的另一端连接有压力传感器26,在匀 速转动中压力传感器触头推动液位计浮球转动，测量液位计的旋转阻力；在所述套管21上 安装有角度传感器27，记录液位计的转动角度，即轴承杆的转角。
[0079] 本发明旋转式磁力浮球液位计的检测系统的工作原理是：当撑杆机构在筒体内的 位置调整好后，下压弹黃压头，再扳动偏屯、扳手增大偏屯、轮距压紧防滑垫，进而限制内方管 与外方管的相对线性位移。在安装后通过弹黃预紧力增大伸缩撑杆的顶压力，增加稳定性。 测量时减速器手摇柄带动转杆转动，转杆上的压力传感器推动液位计浮球转动，完成浮球 的往复行程一次，在转动过程中压力传感器能实时测出液位计转动方向上的阻力，角度传 感器测出浮球转角和读取液位计指示装置示值变化的图像，将测量到的数据传输给信息处 理器进行处理，通过显示仪表显示检测数据。
【主权项】
1. 一种旋转式磁力浮球液位计的检测方法，其特征在于，包括以下步骤： A. 安装有压力传感器的转杆推动液位计浮球勾速转动； B. 转杆的横轴与液位计的旋转中心同轴心； C. 转动过程中压力传感器实时测出液位计浮球转动方向上的阻力Fe和角度传感器实时 测出浮球的转动角度β; D. 构建转动角度β与浮球阻力判定曲线图； Ε.实测阻力值Fe与判定曲线进行比较，判断液位计是否满足使用要求； F.转动角度β与液位计指针指示值进行比较，判定差值是否满足精度要求。2. 根据权利要求1所述的旋转式磁力浮球液位计的检测方法，其特征在于，所述转动方 向上浮球转动角度β所对应的测量阻力Fe计算满足如下关系式其中:Fe-β角时所对应的阻力值，单位N; β-浮球转动角度； R-浮球半径，单位mm; L一转杆中心点C到力传感器与浮球切点A的距离，单位mm; h-为浮球浸入液体的垂直高度，单位mm; P一为工作介质的密度，单位kg/m3; g-常数9.807N/kg。3. 用于权利要求1所述的旋转式磁力浮球液位计的检测系统，其特征在于，包括，撑杆 机构（1)、旋转机构(2)、信号处理器(3)、显示仪表(4)和视频记录仪(5);所述撑杆机构（1) 和旋转机构（2)通过夹座(6)连接为一体，所述旋转机构（2)通过筒体中心位置，撑杆机构 (1)偏心筒体中心位置;所述信号处理器(3)接收处理传感器信号和视频记录仪(5)读取的 液位计指示数据，并与显示仪表(4)连接，将处理结果通过显示仪表(4)进行显示。4. 根据权利要求3所述的旋转式磁力浮球液位计的检测系统，其特征在于，所述撑杆机 构（1)包括内方管（11)、外方管（12)、偏心扳手（13)和弹簧压头（15);所述内方管（11)的一 端穿入中空的外方管（12)，内方管（11)的另一端形成有弯曲；所述外方管（12)-侧端部形 成有弯曲，弯曲的内部安装有弹簧压头（15);外方管（12)另一侧端部的相向的两侧面形成 有贯通孔，贯通孔两侧安装有吊耳，偏心扳手（13)送入两个吊耳之间，通过横轴（16)将偏心 扳手（13)与外方管（12)结合为一体;所述偏心扳手（13)与内方管（11)之间通过防滑垫（14) 抵紧与内方管（11)的接触面。5. 根据权利要求3所述的旋转式磁力浮球液位计的检测系统，其特征在于，所述旋转机 构(2)包括，套管(21)、减速器(22)、轴承(23)、轴承杆(24)、转杆(25)、压力传感器(26)、角 度传感器（27);所述套管（21)的一端连接减速器（22)，套管（21)的内部两端设置有轴承 (23 )，轴承杆(24)穿过两端轴承(23)分别与减速器(22)的输出轴和转杆(25)的一端连接， 所述转杆(25)的另一端滑动连接有压力传感器(26);在所述套管(21)上安装有角度传感器 (27)，接收记录轴承杆的转动角度。
【文档编号】G01F23/38GK105823529SQ201610266834
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】赵秋洪, 黄小宇, 王恒, 赵聪, 高鹏, 姜斌, 牛卫飞, 王泽军
【申请人】天津市特种设备监督检验技术研究院