CN105547415A

CN105547415A - Lng液位测量装置

Info

Publication number: CN105547415A
Application number: CN201510934822.1A
Authority: CN
Inventors: 姜澜; 余彦武; 王鹏; 王素梅; 曹强
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2016-05-04

Abstract

本发明提供了一种LNG液位测量装置。根据本发明的LNG液位测量装置，包括固定在LNG罐体上并沿罐体深度方向延伸的定位管，和设置在定位管内的并沿定位管浮动的浮子，以及设置在定位管顶端的并与定位管密封连接的激光测距仪。本发明通过设置定位管及浮子，浮子漂浮在液面，定位管限制浮子的运动并减小浮子的波动，使得激光测距仪可以精确测量浮子与激光测距仪的距离，进而精确测量罐体里LNG液位。

Description

LNG液位测量装置

技术领域

本发明属于LNG存储技术领域，具体而言，涉及一种LNG液位测量装置。

背景技术

LNG是液化天然气(LiquefiedNaturalGas)的简称，其主要成分是甲烷。它是通过先将气田生产的天然气净化处理，再经超低温(-162℃)常压液化得到的。LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，LNG的重量仅为同体积水的45％左右。天然气液化后可以大大节约储运空间，而且具有热值大、性能高等特点，是国家重点发展的清洁高效能源。

LNG通常保存在保温隔热的密封储罐中，通常需要安装液位测量装置来实时监测储罐内的LNG储量。目前最常用的LNG液位测量装置是差压式液位计，它的结构包括分别安装于储罐最底端与最顶端的两个压力传感器，测量方法是通过测量储罐最底端与最上端的压力差，然后根据液体压强与深度的对应关系来计算LNG的深度，也就是液位。该方法结构简单，成本低，效果好。但是缺点是测量精度不高，误差大。这是由于LNG虽然是常压储存，但是由于外界传热导致LNG会发生部分气化，从而在储罐内产生一定的气压，该气压会随着加注、下料等操作以及外界环境温度的变化而发生波动，在临界情况下还会出现剧烈的沸腾现象，造成较大的压力波动，从而影响测量准确性。另外，由于LNG在储罐内会出现分层现象，即不同深度上液体的密度也不同，使得计算结果会出现误差。最关键的问题是储罐内的气体压强远远大于液体深度产生的压强好几个数量级，气体压强的波动也远远大于液位深度的压强，这样就会导致通过两个较大的压强作差得到的结果误差很大。

发明内容

本发明的提供了一种能够精确测量LNG液位测量装置。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。

本发明提供了一种LNG液位测量装置，包括固定在LNG罐体上并沿罐体深度方向延伸的定位管，和设置在定位管内的并沿定位管浮动的浮子，以及设置在定位管顶端的并与定位管密封连接的激光测距仪。

进一步地，测量装置还包括法兰，定位管顶端固定设置在法兰上；激光测距仪密封固定在法兰上。

进一步地，法兰上设置有与定位管同轴的安装孔，安装孔中设置有石英玻璃窗，激光测距仪与石英玻璃窗对应设置。

进一步地，石英玻璃窗为双层窗，且双层窗之间抽真空。

进一步地，包括将石英玻璃窗压紧固定在法兰上的窗口上压板，法兰与石英玻璃窗之间，双层窗之间，以及石英玻璃窗与窗口上压板之间分别通过密封圈密封。

进一步地，包括直角转接板，激光测距仪固定在直角转接板上，直角转接板固定在窗口上压板上。

进一步地，定位管包括管体，管体设置有多个通孔。

本发明的有益效果是：本发明通过设置定位管及浮子，浮子漂浮在液面，定位管限制浮子的运动并减小浮子的波动，使得激光测距仪可以精确测量浮子与激光测距仪的距离，进而精确测量罐体里LNG液位。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明所提出的测量装置的整体结构示意图；

图2是本发明所提出的测量装置的局部剖面视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

本发明的LNG液位测量装置包括：激光测距仪1，直角转接板2，光窗上压板3，安装法兰4，定位管5和浮子6。激光测距仪1与直角转接板2通过螺钉连接并固定，直角转接板2又通过螺钉与光窗上压板3连接在一起，使得激光测距仪1的发射和接收窗口正好处于光窗上压板3的中心通孔处；光窗上压板3的中心通孔周围有一圈沉头孔31，安装法兰4的中心是一个台阶形通孔，用于安装石英玻璃光窗7，这样激光测距仪1发射的激光可以透过石英玻璃光窗7到罐体内部的浮子6上测量液位，同时又不影响罐体的密封性。为了更好地实现保温功能，石英玻璃光窗7是一个双层玻璃结构，双层玻璃之间被抽成了真空。双层玻璃光窗7与光窗上压板3和安装法兰4之间采用密封垫圈8进行密封，安装法兰4上与沉头孔31对应位置上有一圈螺纹孔41，使得可以通过螺钉对光窗上压板3和安装法兰4之间的光窗进行压紧和密封。安装法兰4的最外沿也有一圈通孔，用于将液位测量装置通过螺栓固定到罐体上的法兰接口。安装法兰4的底面和定位管5的上端焊接在一起，定位管5与石英玻璃光窗7是同轴的，这样能保证激光能平行于定位管5的轴线在定位管5内传播。浮子6被安装在定位管5内，是一个空心的柱状结构，可以浮在LNG表面，浮子6与定位管5保持合适的间隙，使得浮子6既可以接收来自激光测距仪1的激光信号，又可以在定位管5内随着液位的变化自由升降而不被定位管5卡住；由于浮子6被限制在定位管5内，即使液面发生较剧烈的波动，定位管5也可以有效地隔离和抑制这种液面波动。激光测距仪1发射的激光透过石英玻璃光窗7到达浮子6的上表面之后，发生漫反射，反射光被激光测距仪接受后并进行解算就可以测量激光测距仪到浮子之间的距离，再根据罐体的总深度，就可以得到罐体内LNG的液位。定位管5的管壁上开了一系列通孔51，这是为了连通定位管5内外的气压，使管内外的液面始终一致，注意最上面的通孔51一定要尽量接近法兰4的下沿。定位管的长度依据罐体的深度确定，确保定位管的下沿与罐体底部的距离不超过1.5cm。定位管下沿还有一个挡片用于防止浮子6从定位管5中脱离。

本发明的LNG液位测量装置中，光窗上压板3，安装法兰4和定位管5都是由不锈钢材料制成，可以很好地耐低温，石英玻璃光窗也具有优良的机械性能和温度适应性。该发明的主要传感设备激光测距仪1与其他部件之间是分体连接的，可以随时拆下单独维修或者更换，而不需要将整个测量装置取下，具有良好的可维护性。

激光测距仪直接测量得到的是测距仪前端与浮子之间的距离h，由于测距仪前端到储罐底部的总深度H是可以提前测量并且固定不变的，只需要用总深度H减去直接测量值h就可以得到LNG储罐内的液位。由于定位管5对LNG的液面波动具有限制作用，本发明的测量装置能够很好地降低测量结果的波动。本发明的液位测量精度可以达到±1mm，测量深度最大可以100米。本发明直接测量LNG的液位，并不需要通过其他物理量进行转换，因而测量结果稳定可靠，而且不需要提前标定和校准。本发明测量速度快，可以达到每秒刷新30次。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种LNG液位测量装置，其特征在于，包括固定在LNG罐体上并沿罐体深度方向延伸的定位管，和设置在所述定位管内的并沿所述定位管浮动的浮子，以及设置在所述定位管顶端的并与所述定位管密封连接的激光测距仪。

2.根据权利要求1所述的LNG液位测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括法兰，所述定位管顶端固定设置在法兰上；所述激光测距仪密封固定在所述法兰上。

3.根据权利要求2所述的LNG液位测量装置，其特征在于，所述法兰上设置有与所述定位管同轴的安装孔，所述安装孔中设置有石英玻璃窗，所述激光测距仪与所述石英玻璃窗对应设置。

4.根据权利要求3所述的LNG液位测量装置，其特征在于，所述石英玻璃窗为双层窗，且所述双层窗之间抽真空。

5.根据权利要求4所述的LNG液位测量装置，其特征在于，包括将所述石英玻璃窗压紧固定在所述法兰上的窗口上压板，所述法兰与所述石英玻璃窗之间，所述双层窗之间，以及所述石英玻璃窗与所述窗口上压板之间分别通过密封圈密封。

6.根据权利要求1所述的LNG液位测量装置，其特征在于，包括直角转接板，所述激光测距仪固定在所述直角转接板上，所述直角转接板固定在所述窗口上压板上。

7.根据权利要求1所述的LNG液位测量装置，其特征在于，所述定位管包括管体，所述管体设置有多个通孔。