油水分界面检测装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种用于测量油罐内油水组成的测量装置，包括：用于检测油水分界面液位高度的第一液位检测器，用于检测上层油液位高度的第二液位检测器，和控制器，其中所述控制器将第一和第二液位检测器所得到的油水分界面液位测量信号和油液位测量信号相减，由此得到油罐内油水组成。
【专利说明】油水分界面检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于测量大型油罐中的油水各自的组成的测量装置和方法。
【背景技术】
[0002]大型油罐通常在炼油厂、油田、油库以及其他工业中用来储存原油或其他石油产品，容量通常为100立方米以上，由罐壁、罐顶、罐底及其他附件组成。
[0003]目前还存在一种情况就是，油罐中存有液态其他杂质，通常为水。因此，需要测得油罐中油水各自的组成数量，这样就可以更准确地得到油罐中实际原油产品的数量，避免使用过程中，水掺入到原油产品中。但是，现有技术中，尚没有一种有效的测得油水各自组成的方法。
[0004]由于原油产品的易燃易爆性，需要采用无电测量装置来测量油罐中存储液体的液位，克服电测带来的火灾隐患。
[0005]综上所述，需要一种测量精确且安全的油水组成测量装置和方法。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种测量精确且安全的油水组成测量装置，一种用于测量油罐内油水组成的测量装置，包括:用于检测油水分界面液位高度的第一液位检测器，用于检测上层油液位高度的第二液位检测器，和控制器，
[0007]其中所述第一液位检测器包括:第一浮子、第一对链轮、第一法兰、第一光纤传感器、第一光码盘、第一输入光纤、第一输出光纤、第一牵引链、第一平衡锤和第一光电检测器件，
[0008]所述第二液位检测器包括:第二浮子、第二对链轮、第二法兰、第二光纤传感器、第二光码盘、第二输入光纤、第二输出光纤、第二牵引链、第二平衡锤和第二光电检测器件，
[0009]其中，测量过程中，
[0010]所述第一牵弓丨链的一端伸入油罐内部,一端位于油罐外部,并且由内到外依次连接油罐内部的第一浮子和第一对链轮中的一个链轮、以及位于油罐外部的第一对链轮中的另一个链轮和第一平衡锤，位于油罐外部的另一个链轮与第一光纤传感器的主轴连接，通过第一牵引链的传动，第一浮子的上下运动被传递到第一光纤传感器中的光学编码器，转换为光学编码器的转动，当光学编码器内的第一光码盘因被测液位变化而转动时，它对第一输入光纤探头内的红外光分别进行调制，使之成为交变光，调制后的光信号沿第一输出光纤传输至第一光电检测器件，由此获得油水分界面液位测量信号，
[0011]所述第二牵弓丨链的一端伸入油罐内部,一端位于油罐外部,并且由内到外依次连接油罐内部的第二浮子和第二对链轮中的一个链轮、以及位于油罐外部的第二对链轮中的另一个链轮和第二平衡锤，位于油罐外部的另一个链轮与第二光纤传感器的主轴连接，通过第二牵引链的传动，第二浮子的上下运动被传递到第二光纤传感器中的光学编码器，转换为光学编码器的转动，当光学编码器内的第二光码盘因被测液位变化而转动时，它对第二输入光纤探头内的红外光分别进行调制，使之成为交变光，调制后的光信号沿第二输出光纤传输至第二光电检测器件，由此获得油液位测量信号，
[0012]所述控制器将所得到的油水分界面液位测量信号和油液位测量信号相减，并根据油罐内部尺寸计算得到油罐内油水组成，
[0013]其中，第一和第二浮子均为空心圆柱状，直径2r，高度h，壁厚δ，材料密度Υ，浮子浸入油中高h。，油密度Y。,浮子浸入水中高11￥，水密度yw，Y0 < Yw,平衡锤的牵引力F，h=hw+h0，
[0014]则第一浮子满足下式:
【权利要求】
1.一种用于测量油罐内油水组成的测量装置，包括 用于检测油水分界面液位高度的第一液位检测器，用于检测上层油液位高度的第二液位检测器，和控制器， 其中所述第一液位检测器包括:第一浮子、第一对链轮、第一法兰、第一光纤传感器、第一光码盘、第一输入光纤、第一输出光纤、第一牵引链、第一平衡锤和第一光电检测器件，所述第二液位检测器包括:第二浮子、第二对链轮、第二法兰、第二光纤传感器、第二光码盘、第二输入光纤、第二输出光纤、第二牵引链、第二平衡锤和第二光电检测器件， 其中, 测量过程中， 所述第一牵弓丨链的一端伸入油罐内部，一端位于油罐外部，并且由内到外依次连接油罐内部的第一浮子和第一对链轮中的一个链轮、以及位于油罐外部的第一对链轮中的另一个链轮和第一平衡锤，位于油罐外部的另一个链轮与第一光纤传感器的主轴连接，通过第一牵引链的传动，第一浮子的上下运动被传递到第一光纤传感器中的光学编码器，转换为光学编码器的转动，当光学编码器内的第一光码盘因被测液位变化而转动时，它对第一输入光纤探头内的红外光分别进行调制，使之成为交变光，调制后的光信号沿第一输出光纤传输至第一光电检测器件，由此获得油水分界面液位测量信号， 所述第二牵弓丨链的一端伸入油罐内部，一端位于油罐外部，并且由内到外依次连接油罐内部的第二浮子和第二对链轮中的一个链轮、以及位于油罐外部的第二对链轮中的另一个链轮和第二平衡锤，位于油罐外部的另一个链轮与第二光纤传感器的主轴连接，通过第二牵引链的传动，第二浮子的上下运动被传递到第二光纤传感器中的光学编码器，转换为光学编码器的转动，当光学编码器内的第二光码盘因被测液位变化而转动时，它对第二输入光纤探头内的红外光分别进行调制，使之成为交变光，调制后的光信号沿第二输出光纤传输至第二光电检测器件，由此获得油液位测量信号， 所述控制器将所得到的油水分界面液位测量信号和油液位测量信号相减，并根据油罐内部尺寸计算得到油罐内油水组成， 其中， 第一和第二浮子均为空心圆柱状，直径2r，高度h，壁厚δ，材料密度Y，浮子浸入油中高h。，油密度Y。,浮子浸入水中高11￥，水密度Yw，Y0 < Yw,平衡锤的牵引力F，h=hw+h。，则第一浮子设计成满足下式:
r π (r2h-(r- δ )2(h~2 δ )) = ji r2hw y w+ π r\ Y +F (I),
Ti r2h y 0<r π (r2h-(r- δ )2 (h~2 δ )) < ji r2h y w(2), 则第二浮子设计成满足下式:
r τι (r2h- (r- δ )2 (h_2 δ )) = ji r2h0 y 0+F(3 )。
2.如权利要求1所述的油水分界面的测量装置，其中第一和第二光码盘是沿圆周刻出与液位变化相对应的至少1000个齿孔的薄盘。
3.如权利要求1所述的油水分界面的测量装置，其中所述第一和第二浮子的壁部厚度由上向下递增，或所述第一和第二浮子的下部做出薄肋支撑，或在第一和第二浮子空心中随机分布填充球形内容物。
4.一种用于测量油罐内油水组成的测量方法，其中包括如下步骤: 第一步，测量上层油液位高度:将第一浮子放入油罐，第一浮子在油水混合液中上下浮动，并且最终稳定于油面上， 通过第一牵引链的传动，第一浮子的上下运动被传递到第一光纤传感器中的光学编码器，转换为光学编码器的转动，并将调制成的光脉冲传送出去，经调制的光脉冲信号由第一输出光纤到达第一光电检测器，经过分析处理判断，得到最终液位数值，以及第二步，测量油水分界面液位高度: 将第二浮子放入油罐，第二浮子在油水混合液中上下浮动，并且最终稳定于油水分界 面， 通过第二牵引链的传动，第二浮子的上下运动被传递到光纤传感器中的光学编码器，转换为光学编码器的转动，并将调制成的光脉冲传送出去，经调制的光脉冲信号由2路输出光纤到达第二光电检测器，经过分析处理判断，得到最终液位数值， 第一和第二浮子均为空心圆柱状，直径2r，高度h，壁厚δ，材料密度Y，浮子浸入油中高h。，油密度Y。,浮子浸入水中高11￥，水密度Yw，Y0 < Yw,平衡锤的牵引力F，h=hw+h。，则第一浮子设计成满足下式:
r π (r2h-(r- δ )2(h~2 δ )) = ji r2hw y w+ π r\ Y +F(I),
Ti r2h y 0<r π (r2h-(r- δ )2 (h~2 δ )) < ji r2h y w(2), 则第二浮子设计成满足下式:
r τι (r2h- (r- δ )2 (h_2 δ )) = ji r2h0 y 0+F(3 )。
5.如权利要求4所述的油水分界面的测量方法，其中第一和第二光码盘是沿圆周刻出与液位变化相对应的至少1000个齿孔的薄盘。
6.如权利要求4所述的油水分界面的测量方法，其中所述第一和第二浮子壁部厚度由上向下递增，或第一和第二浮子的下部做出薄肋支撑，或在第一和第二浮子空心中随机分布填充球形内容物。
【文档编号】G01F23/40GK103674186SQ201310655341
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】祝连庆, 骆飞, 郭阳宽, 周哲海, 张荫民, 娄小平, 刘锋 申请人:北京信息科技大学