CN110017883A - 一种磁致伸缩液位计和测量压力容器液体液位的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种磁致伸缩液位计和测量压力容器液体液位的方法，所述磁致伸缩液位计包括：探测杆、测量装置、浮子、变送器装置、热电偶、信号电缆、压力变送器和计算装置；其中，所述测量装置安装在压力容器一侧，所述探测杆***所述测量装置内，所述探测杆上安装有所述浮子，所述变送器装置与所述探测杆的一端相连；所述热电偶安装在所述压力容器的下部；所述压力变送器通过取压管路与所述压力容器相连；所述计算装置通过所述信号电缆分别与所述压力变送器、所述热电偶和所述变送器装置相连，可以针对测量过程中由于被测液体密度随温度变化而引起的测量误差进行补偿计算，能够避免测量误差，具有精度高、灵敏度高等优点。

Description

一种磁致伸缩液位计和测量压力容器液体液位的方法
【技术领域】
本发明涉及容器液位测量技术领域，尤其涉及一种磁致伸缩液位计和测量压力容器液体液位的方法。
【背景技术】
在现今的企业生产中，磁致伸缩液位计被广泛应用于火电厂锅炉汽包、除氧器、高压加热器、低压加热器和凝汽器的液位测量。测量时，磁致伸缩液位计的电路单元产生电流脉冲，该脉冲沿着探测杆中的磁致伸缩线向下传输，并产生一个环形的磁场。在探测杆外配有浮子，浮子沿探测杆随容器内液位的变化而上下移动。由于浮子内装有的磁力线会同时产生一个磁场，当电流磁场与浮子磁场相遇时，产生“返回”脉冲，将“返回”脉冲与电流脉冲的时间差转换成脉冲信号，从而计算出浮子的实际位置，测得液位。
发明人在实现本发明的过程中发现，在实际生产过程中，容器的温度在不断变化，容器内液体的密度也会随着温度的变化而不断变化，即液体在容器内的液位会发生改变，但由于浮子的磁力线高度是固定的，从而导致浮子的磁力线高度与液位的距离发生改变，进而产生液位测量值与液位实际值的误差。
【发明内容】
有鉴于此，本发明实施例提供了一种磁致伸缩液位计和测量压力容器液体液位的方法，用以解决现有技术中液位测量值与液位实际值存在误差的问题。
本发明实施例第一个方面提供了一种磁致伸缩液位计，包括：探测杆、测量装置、浮子、变送器装置、热电偶、信号电缆、压力变送器和计算装置；其中，所述测量装置安装在压力容器一侧，所述探测杆***所述测量装置内，所述探测杆上安装有所述浮子，所述变送器装置与所述探测杆的一端相连，所述变送器装置、所述探测杆和所述浮子用于测量所述压力容器内液体液位和所述测量装置内的液体温度；所述热电偶安装在所述压力容器的下部，用于测量所述压力容器内的液体温度；所述压力变送器通过取压管路与所述压力容器相连，用于测量所述压力容器的压力；所述计算装置通过所述信号电缆分别与所述压力变送器、所述热电偶和所述变送器装置相连，用于根据采集到的所述压力容器的压力、所述压力容器内的液体温度和所述测量装置内的液体温度，对所述压力容器内的液体液位进行温度补偿计算。
进一步地，所述变送器装置内设置有磁致伸缩变送器和温度变送器，所述探测杆内嵌入有磁致伸缩线和热电偶丝，所述磁致伸缩线的一端与所述磁致伸缩变送器相连，所述热电偶丝与所述温度变送器相连。
进一步地，所述磁致伸缩变送器设置有压电传感器，所述磁致伸缩线的一端与所述磁致伸缩变送器中的所述压电传感器相连。
进一步地，所述磁致伸缩变送器设置有计时电路。
进一步地，所述浮子内嵌有磁力线。
进一步地，所述浮子的形状为圆柱形。
本发明实施例第二个方面提供了一种测量压力容器液体液位的方法，应用于磁致伸缩液位计，包括：记录产生电流脉冲的第一时间信息和接收到返回脉冲的第二时间信息；根据所述第一时间信息和所述第二时间信息确定压力容器内液体的测量液位；测量所述压力容器的压力参数、所述压力容器内液体的第一温度参数和测量装置内液体的第二温度参数；基于预设的温度补偿模型，根据所述压力参数、所述第一温度参数和所述第二温度参数和所述液体的测量液位，确定所述压力容器内液体的实际液位。
进一步地，所述基于预设的温度补偿模型，根据所述压力参数、所述第一温度参数和所述第二温度参数和所述液体的测量液位，确定所述压力容器内的液体实际液位包括：获取所述压力参数下，所述第一温度参数对应的所述压力容器内液体的第一密度和所述第二温度参数对应的所述测量装置内液体的第二密度；将所述第一密度、所述第二密度和所述液体的测量液位输入至所述预设的温度补充模型中，计算得到所述压力容器内液体的实际液位。
进一步地，所述预设的温度补充模型包括：其中，h表示所述压力容器内的液体的实际液位，ρ1表示所述压力容器内液体的第一密度，ρ表示所述测量装置内液体的第二密度，L表示所述压力容器内液体的测量液位，H表示浮子内嵌磁力线的高度，m表示浮子质量，r表示浮子半径。
进一步地，所述方法还包括：将所述压力容器内的液体实际液位转换为液位电信号并输出。
与现有的常规磁致伸缩液位计相比，本发明实施例提供的磁致伸缩液位计和基于所述磁致伸缩液位计测量压力容器液体液位的方法可以针对测量过程中由于被测液体密度随温度变化而引起的测量误差进行补偿计算，能够避免测量误差，具有精度高、灵敏度高等优点。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例所提供的磁致伸缩液位计结构示意图；
图2是本发明实施例所提供的测量压力容器液体液位的方法流程图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
实施例一
如附图1所示，本发明实施例提供一种磁致伸缩液位计，包括：探测杆10、测量装置20、浮子30、变送器装置40、热电偶50、信号电缆60、压力变送器70和计算装置80。
其中，测量装置20安装在压力容器的一侧，探测杆10***测量装置20内，探测杆10上安装有浮子30，浮子30的密度要小于所述压力容器内液体的密度，从而能够浮在所述液体表面，浮子30可以沿探测杆10随液位的变化而上下移动；变送器装置40与所述探测杆10的一端相连，通过变送器装置40、探测杆10和浮子30来测量所述压力容器内液体液位和测量装置20内的液体温度；热电偶50安装在所述压力容器的下部，用于测量所述压力容器内的液体温度；压力变送器70通过取压管路与所述压力容器相连，用于测量所述压力容器的压力；计算装置80通过信号电缆60分别与压力变送器70、热电偶50和变送器装置40相连，用于根据采集到的所述压力容器的压力、所述压力容器内的液体温度和测量装置20内的液体温度，对所述压力容器内的液体液位进行温度补偿计算。
具体地，变送器装置40内设置有磁致伸缩变送器和温度变送器，进一步地，探测杆10内嵌入有磁致伸缩线和热电偶丝，所述磁致伸缩线的一端与所述磁致伸缩变送器相连，另一端沿探测杆10向下延伸，所述热电偶丝与所述温度变送器相连。所述热电偶丝用于测量测量装置20内的液体温度，所述温度变送器将测量装置20内的液体温度转换为温度电信号并进行输出，从而在外接显示屏上显示液体的温度。可选地，所述温度电信号的电流范围在4-20mA。
具体地，浮子30的形状可以为圆柱形，浮子30内嵌有磁力线，所述磁力线产生第一磁场。所述磁致伸缩变送器用于发出电流脉冲信号，并通过所述磁致伸缩变送器中的计时电路记录发出所述电流脉冲信号的第一时间，所述电流脉冲信号沿着与所述磁致伸缩变送器相连的磁致伸缩线向下传播，在此过程中产生向下运动的第二磁场。所述第一磁场与所述第二磁场相遇时，两个磁场相互作用使浮子30周围的磁场发生改变，磁致伸缩线基于磁场的改变在浮子30所在的位置产生扭应力波，所述扭应力波以已知的速度从浮子30所在的位置沿着磁致伸缩线向上下两端传送，直到所述磁致伸缩变送器采集到所述扭应力波，并将所述扭应力波转化为返回脉冲，所述计时电路记录接收到所述返回脉冲的第二时间。
可选地，所述磁致伸缩变送器设置有压电传感器，所述磁致伸缩线的一端与所述磁致伸缩变送器内的所述压电传感器相连。所述压电传感器可以用于采集所述扭应力波，并将所述扭应力波转化为返回脉冲。
所述第二时间与所述第一时间的时间差，即为所述扭应力波从浮子所在位置传播到压力容器顶端所需要的时间，且由于扭应力波的传播速度已知(扭应力波在波导材料中的传播速度约为2830m/s)，即可计算得到浮子的位置，也就是所述压力容器内的液体液位。
然而，由于测量过程中液体液位会随着压力容器内的温度的变化而变化，浮子内的磁力线高度又是固定不变的，从而导致浮子的磁力线高度与液位的距离发生改变，需要对计算的到的液体液位进行温度补偿。
具体地，计算装置80通过信号电缆60接收到所述压力容器的压力、测量装置20内的液体温度和所述压力容器内的液体温度，并通过预先设定的温度补偿模型对所述液体液位进行温度补偿。
首先，通过所述压力容器内的液体对应的密度查询表，确定在所述压力容器的压力下，所述压力容器内液体密度ρ1和测量装置20内液体密度ρ；再利用所述预设的温度补偿模型对所述液体液位进行温度补偿，得到所述压力容器内液体的实际液位。其中，h表示所述压力容器内的液体的实际液位，ρ1表示所述压力容器内液体的第一密度，ρ表示测量装置20内液体的第二密度，L表示所述压力容器内液体液位，H表示浮子内嵌磁力线的高度，m表示浮子质量，r表示浮子半径。
可选地，所述变送器装置40内的磁致伸缩变送器温度变送器将所述压力容器内液体的实际液位转换为液位电信号并进行输出，从而在外接显示屏上显示所述压力容器内液体的液位信息。可选地，所述液位电信号的电流范围在4-20mA。
本发明实施例提供了一种磁致伸缩液位计，包括：探测杆、测量装置、浮子、变送器装置、热电偶、信号电缆、压力变送器和计算装置；其中，所述测量装置安装在压力容器一侧，所述探测杆***所述测量装置内，所述探测杆上安装有所述浮子，所述变送器装置与所述探测杆的一端相连；所述热电偶安装在所述压力容器的下部；所述压力变送器通过取压管路与所述压力容器相连；所述计算装置通过所述信号电缆分别与所述压力变送器、所述热电偶和所述变送器装置相连。与现有的常规磁致伸缩液位计相比，本发明实施例提供的磁致伸缩液位计可以针对测量过程中由于被测液体密度随温度变化而引起的测量误差进行补偿计算，能够避免测量误差，具有精度高、灵敏度高等优点。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的测量压力容器液体液位的方法流程图，所述方法应用于实施例一提供的磁致伸缩液位计中。如图2所示，本发明实施例二提供的测量压力容器液体液位的方法，具体包括：
S201，记录产生电流脉冲的第一时间信息和接收到返回脉冲的第二时间信息。
具体地，磁致伸缩液位计中的磁致伸缩变送器发出电流脉冲信号，并通过所述磁致伸缩变送器中的计时电路记录发出所述电流脉冲信号的第一时间信息，所述电流脉冲信号沿着与所述磁致伸缩变送器相连的磁致伸缩线向下传播，在此过程中产生向下运动的第二磁场。所述第一磁场与所述第二磁场相遇时，两个磁场相互作用使磁致伸缩液位计中浮子周围的磁场发生改变，磁致伸缩线基于磁场的改变在所述浮子所在的位置产生扭应力波，所述扭应力波以已知的速度从所述浮子所在的位置沿着磁致伸缩线向上下两端传送，直到所述磁致伸缩变送器采集到所述扭应力波，并将所述扭应力波转化为返回脉冲，所述计时电路记录接收到所述返回脉冲的第二时间信息。
S202，根据所述第一时间信息和所述第二时间信息确定压力容器内液体的测量液位。
在本步骤中，计算所述第二时间信息与所述第一时间信息的时间差，即为所述扭应力波从所述浮子所在位置传播到压力容器顶端所需要的时间，且由于扭应力波的传播速度已知(扭应力波在波导材料中的传播速度约为2830m/s)，即可计算得到所述浮子的位置，也就是所述压力容器内液体的测量液位。
S203，测量所述压力容器的压力参数、所述压力容器内液体的第一温度参数和测量装置内液体的第二温度参数。
具体地，所述磁致伸缩液位计中的热电偶测量所述压力容器内液体的第一温度参数，所述磁致伸缩液位计中的压力变送器测量所述压力容器的压力，嵌入在所述磁致伸缩液位计中的探测杆内的热电偶丝测量所述磁致伸缩液位计中测量装置内液体的第二温度参数。
S204，基于预设的温度补偿模型，根据所述压力参数、所述第一温度参数和所述第二温度参数和所述液体的测量液位，确定所述压力容器内液体的实际液位。
具体地，获取所述压力参数下所述液体对应的密度表，在所述密度表中查询所述第一温度参数对应的所述压力容器内液体的第一密度和所述第二温度参数对应的所述测量装置内液体的第二密度；将所述第一密度、所述第二密度和所述液体的测量液位输入至所述预设的温度补充模型中，可选地，所述预设的温度补充模型包括：其中，h表示所述压力容器内的液体的实际液位，ρ1表示所述压力容器内液体的第一密度，ρ表示所述测量装置内液体的第二密度，L表示所述压力容器内液体的测量液位，H表示浮子内嵌磁力线的高度，m表示浮子质量，r表示浮子半径，计算得到所述压力容器内液体的实际液位。
可选地，所述方法还包括：将所述压力容器内的液体实际液位转换为液位电信号并输出。所述磁致伸缩液位计中的变送器装置可以将所述压力容器内液体的实际液位转换为液位电信号并进行输出，从而在外接显示屏上显示所述压力容器内液体的液位信息；也可以将所述测量装置内的液体温度转换为温度电信号并进行输出，从而在外接显示屏上显示液体的温度。
本发明实施例提供了一种测量压力容器液体液位的方法，包括：记录产生电流脉冲的第一时间信息和接收到返回脉冲的第二时间信息；根据所述第一时间信息和所述第二时间信息确定压力容器内液体的测量液位；测量所述压力容器的压力参数、所述压力容器内液体的第一温度参数和测量装置内液体的第二温度参数；基于预设的温度补偿模型，根据所述压力参数、所述第一温度参数和所述第二温度参数和所述液体的测量液位，确定所述压力容器内液体的实际液位。本发明实施例提供的方法可以针对测量过程中由于被测液体密度随温度变化而引起的测量误差进行补偿计算，能够避免测量误差，具有精度高、灵敏度高等优点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种磁致伸缩液位计，其特征在于，包括：
探测杆、测量装置、浮子、变送器装置、热电偶、信号电缆、压力变送器和计算装置；
其中，所述测量装置安装在压力容器一侧，所述探测杆***所述测量装置内，所述探测杆上安装有所述浮子，所述变送器装置与所述探测杆的一端相连，所述变送器装置、所述探测杆和所述浮子用于测量所述压力容器内液体液位和所述测量装置内的液体温度；
所述热电偶安装在所述压力容器的下部，用于测量所述压力容器内的液体温度；
所述压力变送器通过取压管路与所述压力容器相连，用于测量所述压力容器的压力；
所述计算装置通过所述信号电缆分别与所述压力变送器、所述热电偶和所述变送器装置相连，用于根据采集到的所述压力容器的压力、所述压力容器内的液体温度和所述测量装置内的液体温度，对所述压力容器内的液体液位进行温度补偿计算。
2.根据权利要求1所述的磁致伸缩液位计，其特征在于，所述变送器装置内设置有磁致伸缩变送器和温度变送器，所述探测杆内嵌入有磁致伸缩线和热电偶丝，所述磁致伸缩线的一端与所述磁致伸缩变送器相连，所述热电偶丝与所述温度变送器相连。
3.根据权利要求2所述的磁致伸缩液位计，其特征在于，所述磁致伸缩变送器设置有压电传感器，所述磁致伸缩线的一端与所述磁致伸缩变送器中的所述压电传感器相连。
4.根据权利要求2所述的磁致伸缩液位计，其特征在于，所述磁致伸缩变送器设置有计时电路。
5.根据权利要求1-4任一项所述的磁致伸缩液位计，其特征在于，所述浮子内嵌有磁力线。
6.根据权利要求1-4任一项所述的磁致伸缩液位计，其特征在于：所述浮子的形状为圆柱形。
7.一种测量压力容器液体液位的方法，应用于磁致伸缩液位计，其特征在于，包括：
记录产生电流脉冲的第一时间信息和接收到返回脉冲的第二时间信息；
根据所述第一时间信息和所述第二时间信息确定压力容器内液体的测量液位；
测量所述压力容器的压力参数、所述压力容器内液体的第一温度参数和测量装置内液体的第二温度参数；
基于预设的温度补偿模型，根据所述压力参数、所述第一温度参数和所述第二温度参数和所述液体的测量液位，确定所述压力容器内液体的实际液位。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于预设的温度补偿模型，根据所述压力参数、所述第一温度参数和所述第二温度参数和所述液体的测量液位，确定所述压力容器内的液体实际液位包括：
获取所述压力参数下，所述第一温度参数对应的所述压力容器内液体的第一密度和所述第二温度参数对应的所述测量装置内液体的第二密度；
将所述第一密度、所述第二密度和所述液体的测量液位输入至所述预设的温度补充模型中，计算得到所述压力容器内液体的实际液位。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预设的温度补充模型包括：其中，h表示所述压力容器内的液体的实际液位，ρ1表示所述压力容器内液体的第一密度，ρ表示所述测量装置内液体的第二密度，L表示所述压力容器内液体的测量液位，H表示浮子内嵌磁力线的高度，m表示浮子质量，r表示浮子半径。
10.根据权利要求7-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述压力容器内的液体实际液位转换为液位电信号并输出。
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