一种测定水泥储罐内物料面位置的方法及超声波测定装置与流程

本发明涉及石油钻探技术领域，特别是涉及一种测定水泥罐内物料面位置的方法及超声波测定装置。

背景技术：

水泥储罐是混拌和储存水泥等粉状物料的柱型球顶密闭容器，由于工作时需承受一定压力，全部由金属焊接而成，物料混拌和进出依靠压缩空气使之完全气化掺混并随气体进出。长期以来，在罐外探知罐内物料面位置全靠榔头敲击罐壁，通过不同回声判断物料面位置。经常敲击造成罐外漆皮脱落，罐面凹凸不平，罐体受伤，且当罐内物料面超出人体高度时(水泥储罐高一般为6.5米)，无法通过敲击判断物料面位置,并且现行文件规定，明确禁止敲击罐壁。随着现代科技的发展，可以利用激光、声波测距技术在罐内准确探测到静物料面位置，省力可靠。但工作时压缩空气使物料气化，罐内粉尘弥漫，严重干扰激光、声波的传播，造成测距定位不准甚至无法实施。本发明意在发明一种从罐外探测罐内物料面方法，不必敲击罐壁，不受罐内粉尘影响，通过判断罐体声波振幅变化即可得知罐内物料面位置，减轻操作人员劳动强度，准确可靠，经济实用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用声波传播特性在固井水泥物料罐外测出罐内物料面位置的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种测定水泥储罐内物料面位置的方法，步骤一：建立被测罐体基本标识信息；步骤二：设置超声波发射波为定向纵波和同向指示激光束并发射；步骤三：操作超声波测定装置接收信息；步骤四：根据超声波显示器上显示振幅变化明显时确定激光所指罐壁位置为罐内物料面位置并做记录。

所述步骤三开启滤波单元，使所接收反射光波为首波。

超声波测试距离为超声波发射、接收测定装置距水泥储罐为15米以内。

一种超声波测定装置，包括开关a1、超声波接收显示屏a2、电源a3、超声波发射、接收口a4、激光束发射射口a5。

所述超声波发射、接收器a设有滤波单元。

所述滤波单元独立设置。

本发明的有益效果是：1)利用观测超声波振幅变化代替人工敲击判断，不伤及罐壁及罐表，对人身无伤害，安全可靠；2)不受罐高限制，可随时测量，省时省力；3)罐外测量，不受罐内粉尘干扰，静态动态时都能测量，测量装置不用定期维护，结果准确，结构简单，使用方便，经济实用。

附图说明

图1是水泥储罐结构示意图，

图2是超声波测定罐内物料面示意图，

图3是超声波测定装置接收显示屏示意图,

图4是超声波测定装置发射示意图,

图5是反射波接收示意图。

其中：

1、罐体2、进灰口3、进气口4、气化室

5、气化床6、压力表7、出灰口

a、超声波测定装置a1、开关

a2、超声波接收显示屏a3、电源

a4、超声波发射、接收口a5、激光束发射射口

具体实施方式

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：

如图1所示水泥储罐，是利用压缩空气实现水泥混拌、输入、输出的钢制压力容器，包括：罐体1、进灰口2、进气口3、气化室4、气化床5、压力表6和出灰口7，工作时立于施工现场，罐内储有物料时，罐内存储的物料将会影响罐体振幅。

如图2至图4所示，超声波测定装置a，包括：开关a1、超声波接收显示屏a2、电源a3、超声波发射、接收口a4、激光束发射射口a5，电源是超声波发射接收部分、显示屏的动力源；开关是测量装置工作的控制元件，通过开启、断开开关，实现测量的受控工作；超声波发射部分用于发射一定频率纵向超声波，由超声波源产生(成品)，被隔音材料屏蔽，仅能从发射孔向外发送；反射波接收部分接收经过罐壁反射、携带罐壁信息的反射波，并通过其内的滤波检测器单元，留下首波，剔除迟到波(可以与石油测井中已使用设备共享)；显示部分用于将接收的反射波首波振幅显示在显示屏上；激光束发送部分受开关控制发送激光束，用以指示超声波达到的位置。当需要测定罐内物料位置时，操作人员站在距罐5到15米距离位置，优选8米，手持该装置，启动开关，自上而下竖直扫描罐体，超声波发射装置同时向罐壁发射束状定向超声波和激光束，由于操作人员距罐距离远远小于声波传播速度，并且罐壁的凹凸不平，接收装置可立即接收到罐体的反射波，并将反射波振幅显示在显示屏上，振幅变化时激光束所指罐体位置即为罐内物料面。

超声波在固井水泥物料罐外测出罐内物料面位置的原理如下：

水泥储罐是利用压缩空气实现水泥混拌、输入、输出的钢制压力容器，工作时立于施工现场，罐内储有物料时，罐内存储的物料将会影响罐体振幅。测定罐内物料位置时，在距罐5到15米，利用一能定向发送纵向超声波、并能同时同向伴波发射激光束的装置沿竖直方向自上而下扫描罐体，超声波冲击罐壁引起罐体振动，反射波带着罐体振动信息返回并被接收装置接收，将罐体振幅显示在显示屏上，由于罐内物料影响罐体振动，改变了超声波振幅，使物料面上下反射波振幅明显变化，振幅变化明显时激光所指罐壁位置即为罐内物料面。

滤波单元是使超声波测定装置所接收到的反射光波为罐壁反射的首波，可以独立设置，也可以设置在超声波测定装置上，和超声波发射、接收装置均为市售产品制定。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种测定水泥储罐内物料面位置的方法，步骤一：建立被测罐体基本标识信息；步骤二：设置超声波发射波为定向纵波和同向指示激光束并发射；步骤三：操作超声波测定装置接收信息，此时开启滤波单元，使所接收反射光波为首波；步骤四：根据超声波显示器上显示振幅变化明显时确定激光所指罐壁位置为罐内物料面位置并做记录。本发明的有益效果是：利用观测超声波振幅变化代替人工敲击判断，不伤及罐壁及罐表，对人身无伤害，安全可靠；不受罐高限制，可随时测量，省时省力；罐外测量，不受罐内粉尘干扰，静态动态时都能测量，测量装置不用定期维护，结果准确，结构简单，使用方便，经济实用。

技术研发人员：陈光;吴晋波;覃毅;尹璇;刘梅;郭琪;时永会;田红军;韩毅
受保护的技术使用者：中国石油集团渤海钻探工程有限公司
技术研发日：2017.07.07
技术公布日：2017.11.10