CN107990961A - 一种可测量多个液位的防爆型磁致伸缩液位计 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可测量多个液位的防爆型磁致伸缩液位计，包括液位计表头，在液位计表头的下端设置有与也为计表头通信的电子仓，电子仓的下端连接有测量杆，测量杆上套设有多个不同密度的浮球；在测量杆的下端还设置有用以防止浮球脱落的卡箍。本发明用于油气开采、石化生产过程等易燃易爆环境下对各种储罐液位自动测量，并将测量结果通过多种通讯方式进行远传。
Description
技术领域
本发明属于液位测量技术领域，涉及用以测量液位的液位计，尤其是一种可测量多个液位的防爆型磁致伸缩液位计。
背景技术
在石油天然气开采及石化行业等易燃易爆环境，对油罐油量的测量大多采用人工爬罐，投尺进行测量。用带有重锤的米制钢带卷尺或带有刻度的标尺计量，手工记录读数，人工查表换算，最后得到油量数据。这种测量方法不仅劳动强度大，同时存在不安全因素，也无法保证精度。电容式、扩散硅压力式液位计测量，由于这类传感器零漂移严重，测量偏差大，长期工作稳定性差。机械式浮子液位计，因经常出现钢带卡死现象，所以都没有得到广泛的应用。雷达液位计，由于天线容易受到凝结水影响，导致测量错误。同时，以上测量仪表只能对单个液面或单一介质液位测量，对于油、水分层的储罐无法对油、水分别测量。
磁致伸缩液位计具有精度高、可同时测量多个液位，环境适应性强、安装方便等特点，广泛应用于液位测量，并逐渐取代了其它传统的液位计，成为液位测量中的精品。因此，研发一种可测量多个液位的防爆型磁致伸缩液位计，对于解决油气开采、石化行业等易燃易爆环境多液位自动测量具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种可测量多个液位的防爆型磁致伸缩液位计，其用于油气开采、石化生产过程等易燃易爆环境下对各种储罐液位自动测量，并将测量结果通过多种通讯方式进行远传。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
这种可测量多个液位的防爆型磁致伸缩液位计，包括液位计表头，在液位计表头的下端设置有与液位计表头通信的电子仓，所述电子仓的下端连接有测量杆，所述测量杆上套设有多个不同密度的浮球；在测量杆的下端还设置有用以防止浮球脱落的卡箍。
进一步，上述测量杆的上端通过安装螺纹与电子仓连接。
进一步，上述测量杆为316不锈钢钢管，在测量杆上套装有密封的聚四氯乙烯管。
进一步，上述浮球为聚四氯乙烯浮球。
进一步，上述液位计表头采用防爆结构设计，液位计表头包括有隔爆外壳，在隔爆外壳的前面板设置有液晶显示屏和磁感应按键；在隔爆外壳的两侧各设置有第一螺纹安装引线口和第二螺纹安装引线口。
进一步，上述磁感应按键设置在液晶显示屏的下方。
进一步，上述浮球内孔四周均匀分布有多个能够形成永磁环形磁场的磁铁；所述测量杆内设置有波导丝；所述浮球随液面高低上下移动，遇到测量杆内波导丝上周期性脉冲电流磁场后，浮球磁场与电流磁场相互作用扭曲在波导丝上形成微弱的机械振动，通过机械振动返回时间，得到浮球位置，进而得到液位高度。
进一步，上述电子仓内设置有电子仓电路板，所述电子仓电路板包括处理器，所述处理器连接有电源管理及防护单元、ESD防护单元、TDC单元、DC升压单元和脉冲电流单元；所述电源管理及防护单元还与DC升压单元、脉冲电流单元、信号采集单元和信号整形单元连接；所述TDC单元还连接有信号整形单元的输出端，信号整形单元的输入端连接有信号采集单元的输出端，信号采集单元输入有机械波；DC升压单元的输出连接至脉冲电流的输入；脉冲电流单元还连接有馈线以及来自测量杆(3)的波导丝。
进一步，上述液位计表头内设置有表头电路板，所述表头电路板包括处理器以及与处理器连接的电源管理单元、信号输出单元、有线通讯单元、无线通信单元、显示及按键单元以及ESD单元；所述电源管理单元连接有电池；所述信号输出单元、有线通信单元以及电源管理单元分别连接至接线板，所述接线板为带浪涌防护的接线板。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用隔爆型结构设计，测量杆和浮球经过加强防腐处理，防爆、防水、耐高压，适合室外及野外安装使用。
(2)本发明表头具备液晶显示屏，可现场实时显示测量结果，液晶屏配备有LED背光，夜间或光线不良情况下显示清晰可见。具备磁感应操作按键，现场维护检修方便。
(3)本发明具备RS485通讯接口、具备ZigBee无线通讯接口、具备两线制4-20mA电流输出、具备双路三线制4-20mA电流输出，可根据现场情况灵活选择合适的通讯方式。
(4)本发明采用螺纹安装，现场安装拆卸灵活方便。
(5)本发明测量杆及浮球可承受高压(最高10Mp)，可用于承压罐液位测量。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为图1的右视图；
图3为本发明的表头结构示意图；
图4为本发明的电子仓内电路功能框图；
图5为本发明表头内电路功能框图；
图6为本发明其中一种实施例的浮球4结构剖视图。
其中：1为表头；2为电子仓；3为测量杆；4为浮球；5为卡箍；6为安装螺纹；1.1为隔爆外壳；1.2为液晶显示屏；1.3为磁感应按键；1.4为第一螺纹安装引线口；1.5为第二螺纹安装引线口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1-3：本发明的可测量多个液位的防爆型磁致伸缩液位计，包括液位计表头1，在液位计表头1的下端设置有与液位计表头1通信的电子仓2，电子仓2的下端连接有测量杆3，测量杆3上套设有多个不同密度的浮球4；在测量杆3的下端还设置有用以防止浮球4脱落的卡箍5。
测量杆3的上端通过安装螺纹6与电子仓2连接。测量杆3为316不锈钢钢管，在测量杆3上套装有密封的聚四氯乙烯管。
浮球4为聚四氯乙烯浮球。浮球4内孔四周均匀分布有多个能够形成永磁环形磁场的磁铁。
如图6所示，本发明其中一种实施例中，浮球包括球体4.1，在球体4.1内设置有套管4.2，套管4.2穿过球体4.1的球心，套管4.2的两端穿出球体4.1；在球体4.1内部的套管4.2周壁上设置有磁铁4.3。球体4.1由两块半球体上下拼接构成。以上两块半球体的拼接缝所在平面与所述套管4.2的轴线垂直。两块半球体均为聚四氯乙烯半球体。磁铁3是套设在套管2上的磁环。
本发明的测量杆3内设置有波导丝；所述浮球4随液面高低上下移动，遇到测量杆内波导丝上周期性脉冲电流磁场后，浮球4磁场与电流磁场相互作用扭曲在波导丝上形成微弱的机械振动，通过机械振动返回时间，得到浮球位置，进而得到液位高度。
液位计表头1采用防爆结构设计，液位计表头1包括有隔爆外壳1.1，在隔爆外壳1.1的前面板设置有液晶显示屏1.3和磁感应按键1.3；在隔爆外壳1.1的两侧各设置有第一螺纹安装引线口1.4和第二螺纹安装引线口1.5。磁感应按键1.3设置在液晶显示屏1.3的下方。
本发明的电子仓2采用隔爆设计，材质为316不锈钢，抗腐蚀耐久性好，与液位计表头1采用螺纹安装，可随时拆卸。电子仓2内装有电路板，包括电流激励驱动、信号调理采集、处理计算等功能。位于本发明电子仓2内的电子仓电路板具体功能框图如图4所示：包括处理器，处理器连接有电源管理及防护单元、ESD防护单元、TDC单元、DC升压单元和脉冲电流单元，其中电源管理及防护单元还与DC升压单元、脉冲电流单元、信号采集单元和信号整形单元连接。TDC单元还连接有信号整形单元的输出端，信号整形单元的输入端连接有信号采集单元的输出端，信号采集单元输入有机械波。DC升压单元的输出连接至脉冲电流的输入。脉冲电流单元还连接有馈线和波导丝。
本发明的液位计表头1内装有电路板包括浪涌防护、液晶显示(带背光)及磁感应应按键、电源管理及防护和通讯模块。具体如图5所示，液位计表头1内设置的表头电路板包括处理器以及与处理器连接的电源管理单元、信号输出单元、有线通讯单元、无线通信单元、显示及按键单元以及ESD单元；电源管理单元连接有电池；信号输出单元、有线通信单元以及电源管理单元分别连接至接线板，接线板为带浪涌防护的接线板。
测量杆3采用隔爆设计，316不锈钢材质，可耐高压(10Mp最大)，外套聚四氟乙烯管并密封加强防腐，可长期浸泡于有腐蚀性的液体内。内置磁致伸缩波导丝，与浮球4配合产生回波信号，检测出浮球位置(即液位)。浮球4外壳采用聚四氟乙烯材质，内置永久磁铁，抗腐蚀，耐高压，最多可同时配置三个不同密度的浮球。浮球4具体结构为：浮球4内孔四周均匀分布有多个能够形成永磁环形磁场的磁铁；测量杆3内设置有波导丝；浮球4随液面高低上下移动，遇到测量杆内波导丝上周期性脉冲电流磁场后，浮球4磁场与电流磁场相互作用扭曲在波导丝上形成微弱的机械振动，通过机械振动返回时间，得到浮球位置，进而得到液位高度。
卡箍5置于测量杆3的末端，用于限制浮球4不从测量杆3脱落。通过安装螺纹6实现现场灵活安装，安装可拆卸，方便检修维护。
本发明工作时，在波导丝上激励出脉冲电流，该电流沿波导丝传播时在其周围产生脉冲电流磁场，测量杆配有可上下移动的浮子，浮子内置一组永久磁铁。当脉冲电流磁场与浮子磁场相遇时，波导丝产生扭转波，这个扭转波以固定的速度沿波导丝传回并由检出机构检出。通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确地确定浮子所在的位置，即液面的位置。
综上所述，本发明磁致伸缩液位计适合于高精度要求的液位测量，也可应用于多种不同液体分界面位置测量。
Claims (9)
1.一种可测量多个液位的防爆型磁致伸缩液位计，其特征在于，包括液位计表头(1)，在液位计表头(1)的下端设置有与液位计表头(1)通信的电子仓(2)，所述电子仓(2)的下端连接有测量杆(3)，所述测量杆(3)上套设有多个不同密度的浮球(4)；在测量杆(3)的下端还设置有用以防止浮球(4)脱落的卡箍(5)。
2.根据权利要求1所述的可测量多个液位的防爆型磁致伸缩液位计，其特征在于，所述测量杆(3)的上端通过安装螺纹(6)与电子仓(2)连接。
3.根据权利要求1所述的可测量多个液位的防爆型磁致伸缩液位计，其特征在于，所述测量杆(3)为316不锈钢钢管，在测量杆(3)上套装有密封的聚四氯乙烯管。
4.根据权利要求1所述的可测量多个液位的防爆型磁致伸缩液位计，其特征在于，所述浮球(4)为聚四氯乙烯浮球。
5.根据权利要求1所述的可测量多个液位的防爆型磁致伸缩液位计，其特征在于，所述液位计表头(1)采用防爆结构设计，液位计表头(1)包括有隔爆外壳(1.1)，在隔爆外壳(1.1)的前面板设置有液晶显示屏(1.3)和磁感应按键(1.3)；在隔爆外壳(1.1)的两侧各设置有第一螺纹安装引线口(1.4)和第二螺纹安装引线口(1.5)。
6.根据权利要求5所述的可测量多个液位的防爆型磁致伸缩液位计，其特征在于，所述磁感应按键(1.3)设置在液晶显示屏(1.3)的下方。
7.根据权利要求1所述的可测量多个液位的防爆型磁致伸缩液位计，其特征在于，所述浮球(4)内孔四周均匀分布有多个能够形成永磁环形磁场的磁铁；所述测量杆(3)内设置有波导丝；所述浮球(4)随液面高低上下移动，遇到测量杆内波导丝上周期性脉冲电流磁场后，浮球(4)磁场与电流磁场相互作用扭曲在波导丝上形成微弱的机械振动，通过机械振动返回时间，得到浮球位置，进而得到液位高度。
8.根据权利要求1所述的可测量多个液位的防爆型磁致伸缩液位计，其特征在于，所述电子仓(2)内设置有电子仓电路板，所述电子仓电路板包括处理器，所述处理器连接有电源管理及防护单元、ESD防护单元、TDC单元、DC升压单元和脉冲电流单元；所述电源管理及防护单元还与DC升压单元、脉冲电流单元、信号采集单元和信号整形单元连接；所述TDC单元还连接有信号整形单元的输出端，信号整形单元的输入端连接有信号采集单元的输出端，信号采集单元输入有机械波；DC升压单元的输出连接至脉冲电流的输入；脉冲电流单元还连接有馈线以及来自测量杆(3)的波导丝。
9.根据权利要求1所述的可测量多个液位的防爆型磁致伸缩液位计，其特征在于，所述液位计表头(1)内设置有表头电路板，所述表头电路板包括处理器以及与处理器连接的电源管理单元、信号输出单元、有线通讯单元、无线通信单元、显示及按键单元以及ESD单元；所述电源管理单元连接有电池；所述信号输出单元、有线通信单元以及电源管理单元分别连接至接线板，所述接线板为带浪涌防护的接线板。
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