一种伺服式动态差压密度计的制作方法

1.本实用新型涉及密度测量的技术领域，特别是涉及一种伺服式动态差压密度计。


背景技术：

2.在石油化工成品油储运行业多采用质量交接，这就需要既知道罐内液体的体积也要知道液体质量。有些液体由于组分复杂，会出现密度在高度轴上的分层现象，也就是重组分液体下沉，较轻组分上浮，由于密度分层会影响油的品质和油品交接的质量计量，所以油库还要把控储罐内液体密度分层情况，需要经常测量储罐内不同深度处的液体密度。
3.在大型液体储罐比如油罐内储液体密度自动计量中，目前储罐液体密度自动测量通常有两种方法，第一种方法是“静压法”，即在储罐有一定高度差的两点固定位置安装两个压力变送器，通过压强和密度的换算关系计算出两个固定压力变送器之间的液体密度，以此来代表整罐液体的密度。第二种方法是通过在罐顶安装伺服密度计，伺服密度计携带通过谐振原理或音叉原理能直接测量液体密度的传感器探入罐内不同深度对密度进行直接测量。
4.实际应用中由于罐内液体密度有分层现象，也就是在不同液体深度处的密度是有差别的，第一种安装定点压力变送器的方法显然无法测量这种液体不同深度处的密度分层情况，第二种方法通过直接测量液体密度的传感器测量液体密度，因密度传感器结构精密，容易受结蜡、污染附着等环境因素影响密度测量，因结构复杂导致生产成本很高且维护频繁。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种伺服式动态差压密度计，以解决上述现有技术存在的问题，使液体罐内液体的密度能够实现自动在线测量，且监测数据更准确。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
7.本实用新型提供了一种伺服式动态差压密度计，包括壳体、控制单元、转盘机构、电缆、编码器和检测器，所述壳体内转动设置有所述转盘机构，所述电缆的一端绕设于所述转盘机构上且与所述控制单元连接、另一端上连接所述检测器，所述编码器设置于所述壳体内，所述电缆绕过所述编码器并带动所述编码器转动，所述转盘机构和所述检测器分别与所述控制单元电连接，所述检测器能够检测液体不同深度处的压强。
8.优选的，所述壳体内设置有导向轮，所述导向轮上设置有测力传感器，所述电缆绕设于所述导向轮上，所述测力传感器与所述控制单元电连接。
9.优选的，所述壳体上设置有数据传输用的通讯接口，所述通讯接口与所述控制单元电连接。
10.优选的，所述转动机构包括伺服电机和转盘，所述电机连接所述转盘的轴，所述转盘上绕设所述电缆，所述伺服电机与所述控制单元电连接，所述电缆为钢尺电缆。
11.优选的，所述检测器包括压力变送器和温度传感器，所述压力变送器和所述温度
传感器分别与所述控制单元电连接。
12.优选的，所述壳体的电缆的出线口上设置有用于与液体罐连接的法兰。
13.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
14.本实用新型能够自动在线测量液体储罐内液体的密度，可测量储罐内液体深度轴上不同深度处多点密度，实现对密度分层情况的实时把控，密度测量精度高，结构简单，成本低，售后维护量小，对结蜡和污染物附着不敏感，无需人工蹬罐取样测量，大大降低了劳动强度和人工成本，也大大降低了样品转移所带来的温度组变化和组分挥发等影响，能够更好的反应储罐内液体的真实情况。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型伺服式动态差压密度计的结构示意图；
17.其中：100-伺服式动态差压密度计，1-壳体，2-编码器，3-控制单元，4-伺服电机，5-转盘，6-钢尺电缆，7-检测器，8-压力变送器，9-温度传感器，10-通讯接口，11-导向轮，12-法兰，13-液体罐。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.本实用新型的目的是提供一种伺服式动态差压密度计，以解决现有技术存在的问题，使液体罐内液体的密度能够实现自动在线测量，且监测数据更准确。
20.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
21.如图1所示：本实施例提供了一种伺服式动态差压密度计100，包括壳体1、控制单元3、转盘机构、电缆、编码器2和检测器7，壳体1内转动设置有转盘机构，电缆的一端绕设于转盘机构上且与控制单元3连接、另一端上连接检测器7，编码器2设置于壳体1内，电缆绕过编码器2并带动编码器2转动，转盘机构和检测器7分别与控制单元3电连接，检测器7能够检测液体不同深度处的压强。
22.壳体1内设置有导向轮11，导向轮11上设置有测力传感器，电缆绕设于导向轮11上，测力传感器与控制单元3电连接。检测器7包括压力变送器8和温度传感器9，压力变送器8和温度传感器9分别与控制单元3电连接，考虑液体密度与温度密切相关，压力变送器8上还装有温度传感器9，继而实现密度和温度的同时测量。壳体1上设置有数据传输用的通讯接口10，通讯接口10与控制单元3电连接。
23.转动机构包括伺服电机4和转盘5，伺服电机4连接转盘5的轴，转盘5上绕设电缆，
伺服电机4与控制单元3电连接，电缆为钢尺电缆6，控制单元3可控制伺服电机4的正转或反转，从而带动钢尺电缆6和检测器7上升或下降，并通过钢尺电缆6可得知上升或下降的距离。壳体1的电缆的出线口上设置有用于与液体罐13连接的法兰12。其中，钢尺电缆6为均匀厚度的扁尺形结构，其芯部为标有长度刻度的钢带尺，钢带尺外敷设绝缘层，在钢带尺两侧的绝缘层内包裹两根导体导线，绝缘层为耐油聚四氟乙烯材质，钢尺电缆6既是检测器7的牵引绳，也是长度计量装置，还是控制单元3与检测器7电气、信号的通路。
24.本实施例的伺服式动态差压密度测量方法，基于上述的伺服式动态差压密度计100，控制单元3控制伺服电机4转动，压力变送器8通过钢尺电缆6从罐口竖直伸入液体罐13内，同时利用编码器2对伸出电缆的长度进行计量并将计量数据传输给控制单元3，每次测量两组不同深度的两个点的压强并传输给控制单元3，控制单元3利用液体压强和密度的换算关系p＝ρgh，计算出此深度差内的液体平均密度，重复多次不同深度的液体区域进行检测，便能够得到整个液体罐13内的液体平均密度，再通过通讯接口10将数据传出。压力变送器8在测压的同时，温度传感器9能够检测出不同深度的液体区域温度。
25.以某一深度差内的液体平均密度为例，首先测量深度h1处的压强p1和温度t1，然后检测器7向下移动至深度h2处，测量深度h2处的压强p2和温度t2。检测器7在潜入液体的瞬间，检测器7的测量数值会发生突变，此时，编码器2记录一个电缆长度l0，检测器7向下移动至液体深度h1处时，编码器2记录一个电缆长度l1，则h1＝l
1-l0，同理得到h2的数值。其中ρ为两深度(液位)之间液体的平均密度，g为重力加速度常量，t为两高度之间液体的平均温度，深度h1和h2可通过钢尺电缆6在移动时带动编码器2转动，采集编码值来精确定位检测器7的具体深度值，其推算过程如下：
26.p1＝ρgh1；深度h1处测得的压强(公式1)
27.p2＝ρgh2；深度h2处测得的压强(公式2)
28.公式2减公式1得：
29.p
2-p1＝ρgh
2-ρgh1；(公式3)
30.公式3换算得：
31.p
2-p1＝ρ(gh
2-gh1)；(公式4)
32.公式4换算得：
33.ρ＝(p
2-p1)/(gh
2-gh1)；(公式5)
34.平均温度计算：
35.t＝(t1+t2)/2；(公式6)
36.本实施例能够自动在线测量液体储罐内液体的密度，可测量储罐内液体深度轴上不同深度处多点的密度，实现对密度分层情况的实时把控，密度测量精度高，可通过通讯接口10实现远程在线实时测量和数远传。结构简单，成本低，售后维护量小，对结蜡和污染物附着不敏感，无需人工蹬罐取样测量，大大降低了劳动强度和人工成本，也大大降低了样品转移所带来的温度组变化和组分挥发等影响，能够更好的反应储罐内液体的真实情况。
37.本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。