CN112050075A - 一种低温液体充装量控制装置及其充装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低温液体充装量控制装置及其充装方法。本发明通过对低温液体槽车主轴应变进行测量，并结合主轴水平度检测，得到低温液体槽车实际装载量。利用低温液体槽车传动轴在弹性变形范围内应变与外界承重呈线性关系的特性，在低温液体槽车传动轴与轮胎结合部附近设置应变传感器，该传感器可测量低温液体槽车主传动轴应变，并将数据无线传输回接收终端，可快速、准确地测量低温液体槽车装载量。本发明不同与常规低温液体槽车称重方法，可减小低温液体槽车在液体灌装场地内的活动空间以及省去液体灌装场地地磅设置空间，提高液体灌装场地空间利用效率。

Description

一种低温液体充装量控制装置及其充装方法
技术领域
本发明属于低温液体称重技术领域，涉及一种低温液体槽车低温液体充装量控制装置及其充装方法。
背景技术
目前，主流的低温液体充装量控制依靠地磅实现，工业上低温液体主要依靠低温液体槽车运输，本发明以低温液体槽车为例说明，但不局限于低温液体槽车。低温液体槽车进入液体灌装区域后需先行进到地磅区域，称量空车载重，然后进入液体灌装区域，等液体灌装完成后，再回到地磅称重区域，称量实际装载量。整个灌装过程在槽车称重上消耗时间较多，再则由于需要多次往返灌装区域和地磅称重区域，由于一般液体灌装区域占地不会很大，导致低温液体槽车在往返灌装区域和地磅称重区域之间有诸多不便，影响灌装效率。在灌装繁忙时段，甚至可能出现拥堵现象。为了提高低温液体槽车灌装效率，压缩槽车在液体灌装前后的称重时间，需要开发大型低温液体槽车实时称重***，实现液体灌装过程实时称重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低温液体充装量控制装置及其充装方法，通过对大型低温液体槽车(不局限于大型低温液体槽车)主轴应变进行测量，并结合主轴水平度检测，得到低温液体槽车实际装载量。
利用低温液体槽车传动轴在弹性变形范围内应变与外界承重呈线性关系的特性，在大型低温液体槽车传动轴与轮胎结合部附近设置应变传感器，该传感器可测量大型低温液体槽车主传动轴应变，并将数据无线传输回接收终端(台式电脑、手持便携电脑等)，可快速、准确地测量低温液体槽车装载量。本发明不同与常规低温液体槽车称重方法(地磅)，可减小低温液体槽车在液体灌装场地内的活动空间以及省去液体灌装场地地磅设置空间，提高液体灌装场地空间利用效率。本发明装置适用但不局限于大型低温液体槽车。
一种低温液体充装量控制装置包括应变传感器、应变片、信号放大器、数据存储器、无线发射装置、数据解算器、车载载重显示装置、便携终端、液体灌装控制室内设备、水平试验台、槽车水平度检测仪、无线信号接收器；水平试验台水平设置于地面，中部设置旋转轴，能够沿旋转轴转动；水平试验台上设置有槽车固定装置；应变传感器、应变片同轴设置在车轮主轴靠近车轮侧，应变传感器与应变片电连接；应变传感器用于接收、传输应变片电压信号，应变片用于测量主轴因承受车辆载重导致的弹性变形；槽车水平度检测仪与应变传感器、应变片同轴安装，并与应变传感器、应变片轴向错开设置，用来检测车辆与所接触地面的水平倾角；应变传感器通过信号放大器与数据存储器电连接，应变传感器数据通过信号放大器传输给数据存储器；槽车水平度检测仪与数据解算器、无线信号接收器无线连接，将槽车所接触地面的水平倾角测量信号传输给数据解算器和无线信号接收器；
数据存储器与无线发射装置电连接，无线发射装置将存储数据转换成无线信号；无线发射装置与数据解算器、无线信号接收器电连接，无线信号接收器与便携终端、液体灌装控制室内设备电连接，无线信号接收器接收信号后，将数据下载到便携终端、液体灌装控制室内设备；车载载重显示装置与数据解算器电连接，用于显示低温液体槽车储罐中的液体灌装量。
进一步的，所述的槽车水平度检测仪与应变片、应变传感器轴向错开50～70cm设置。
进一步的，所述的液体灌装控制室内设备包括数据打印机和终端电脑。
用于上述装置的低温液体充装方法，具体包括如下步骤：
步骤一、水平状态下，对应变传感器和槽车水平度检测仪进行调校，使得应变标定零点和水平度检测标定零点；
步骤1.1需将水平试验台台面调整至水平位置，然后将待注液槽车行驶至水平验台台面并固定看，此时低温液体槽车位于水平位置；查看槽车水平度检测仪是否位于零点，如果不是，则需要调校槽车水平度检测仪使得水平度检测标定零点；然后查看应变传感器反馈的车辆空载载重，并做记录；
此处槽车空载载重并不能确定正确性，此数值的准确性需在后续步骤中验证；
步骤1.2、槽车水平度检测仪水平度检测标定零点后，缓慢在低温液体槽车重心上方逐级增加标准质量；每增加一级标准质量，记录下相应的应变传感器反馈的车辆载重读数，直至达到低温液体槽车规定载重量；
步骤1.3、观察不同载重水平下，应变传感器反馈的车辆载重与空载载重差值是否为添加的标准质量重量；如果是，则应变传感器反馈的车辆空载载重正确，此时车载载重显示装置显示零点；如果不是，则需要对应变传感器反馈的车辆载重与空载载重差值与所添加标准质量重量之间差值进行显示补偿，将车载载重显示装置人工调整为显示零点；
步骤1.4、缓慢逐级撤去所施加的标准质量，每撤去一级，相应记录应变传感器反馈的车辆载重读数，直至撤去所有施加的标准质量；观察记录数据，应变传感器反馈的车辆载重与空载载重差值是否为添加的标准质量重量；如果是，则表明车载载重显示装置显示零点正确；如果不是，则需要对应变传感器反馈的车辆载重与空载载重差值与所添加标准质量重量之间差值进行显示补偿，将车载载重显示装置人工调整为显示零点；
步骤1.5、等到所施加的标准质量全部撤去后，需要再次查看槽车水平度检测仪显示读数，如果为零，则表明步骤1.1水平度检测标定零点正确；如果不是，则需要再次重复步骤1.1，并重复标准质量施加和撤去步骤1.2～步骤1.4，直至应变传感器反馈的车辆载重和槽车水平度检测仪显示零点正确，即应变标定零点和水平度检测标定零点；
步骤二、在完成步骤一水平状态调校后，对斜面状态下应变传感器和槽车水平度检测仪进行调校；
步骤2.1低温液体槽车空载条件下，在竖直面内缓慢转动水平试验台台面，直至台面与水平方向呈15～20°角，观察此时应变传感器和槽车水平度检测仪显示读数，如若应变传感器显示零，槽车水平度检测仪显示水平试验台实际转动度数，则表明应变传感器、槽车水平度检测仪零点调校完成；如果二者之一显示不准确，则需重复步骤一；
步骤2.2对低温液体槽车施加竖直方向的标准质量，缓慢在低温液体槽车重心上方逐级增加标准质量；每增加一级标准质量，记录下相应的应变传感器反馈的车辆载重读数，直至达到低温液体槽车规定载重量，观察不同载重水平下，应变传感器反馈的车辆载重与空载载重差值是否为添加的标准质量重量，如果是，则斜面条件下应变传感器反馈的车辆空载载重正确；如果不是，则需要重复步骤一、步骤2.1；
步骤2.3缓慢逐级撤去竖直方向的标准质量，每撤去一级，相应记录应变传感器反馈的车辆载重读数，直至撤去所有施加的标准质量；观察记录数据，应变传感器反馈的车辆载重与空载载重差值是否为添加的标准质量重量；如果是，则表明斜面条件下应变传感器反馈的车辆空载载重正确；如果不是，则需要重复步骤一、步骤2.1、步骤2.2；
步骤三、完成应变传感器和槽车水平度检测仪调校后，对待注液低温液体槽车进行载重量称量；槽车进入灌装区域，开始通过充装流路对低温液体槽车进行液体灌装；随着液体进入槽车液体储罐，应变片测量车轴由于液体装载重量引起的应变，并将测量数据传送给应变传感器；
步骤四、应变传感器通过信号放大器实时将应变数据传递给数据存储器；数据存储器中存储数据通过无线发射装置转化成无线信号，分别传递给无线信号接收器和数据解算器；槽车水平度检测仪将测量到的槽车地面水平倾角反馈给数据解算器，与应变数据一起作为数据解算器输入参数；数据解算器通过模糊PID反馈运算得到低温液体槽车储罐的中液体灌装量，并通过电连接反馈给车内的车载载重显示装置；
通过便携终端，操作人员能够远程监控液体灌装过程；液体灌装信息传输至液体灌装控制室内设备，液体灌装控制室内设备接收到低温液体槽车储罐满液信号后，通过终端电脑迅速自动切断充装流路。
进一步的，步骤四中应变数据和槽车地面水平倾角能够同时反馈给无线信号接收器，通过无线信号接收器传输给便携终端或者液体灌装控制室内设备。
附图说明
图1为本发明构成示意图；
图2为本发明数据采集、传输示意图；
图3为本发明数据零点调校示意图；
图中各序号所示组成部分的明晰如下：低温液体槽车1、槽车储罐2、主轴3、槽车承重构件4、车轮5、应变传感器6、应变片7、信号放大器8、数据存储器9、无线发射装置10、数据解算器11、车载载重显示装置12、便携终端13、数据打印机14、终端电脑15、水平试验台16、槽车水平度检测仪17、无线信号接收器18。
具体实施方式
如图1所示，一种低温液体充装量控制装置，包括应变传感器6、应变片7、信号放大器8、数据存储器9、无线发射装置10、数据解算器11、车载载重显示装置12、便携终端13、数据打印机14、终端电脑15、水平试验台16、槽车水平度检测仪17、无线信号接收器18。
低温液体槽车1自重、液体储罐2自重，液体储罐2内装载液体重量通过车辆自身承重部件4传递到主轴3，并由主轴传递给车轮5，通过车轮5与地面接触为整车提供支撑。
在车轮5主轴3靠近车轮侧固定有主轴应变片7，用来测量主轴因承受车辆载重(低温液体槽车1自重、液体储罐2自重，液体储罐2内装载液体重量)导致的弹性变形。主轴应变片7附近安装有主轴应变传感器6，固定在主轴3上，用来接收主轴应变片7电压信号，并传输到外部。
车轮5主轴3靠近车轮侧，与主轴应变片7和主轴应变传感器6在轴向错开50～70cm，布置有槽车水平度检测仪17，用来检测车辆1所接触地面的水平倾角。
如图2所示，主轴应变片7将应变信号传递给主轴应变传感器6，由主轴应变传感器6通过信号放大器8传输给数据存储器9。槽车主轴水平度检测仪17将槽车1所接触地面的水平倾角测量信号传输给数据解算器和无线信号接收器18。车载载重显示装置12与数据解算器11电连接，用于显示低温液体槽车1储罐2的中液体灌装量。
无线信号接收器18接收信号后，将数据下载到便携终端13，或者液体灌装控制室内设备(数据打印机14、终端电脑15)。
数据存储器9通过无线发射装置10将存储数据转换成无线信号，有两条传输路径：①数据解算器11，②无线信号接收器18。对于路径①，主轴应变数据(来自主轴应变传感器6)进入数据解算器11，与槽车水平度数据(来自槽车水平度检测仪17)一起通过编码解算出槽车实际载重。对于路径②，无线信号接收器18接收到主轴应变信号后，将数据下载到便携终端13，或者液体灌装控制室内设备(数据打印机14、终端电脑15)。
为保证本装置载重测量准确性，启用前需对应变传感器6和槽车水平度检测仪17进行相应调校。水平试验台16保持水平，将空载槽车固定在水平试验台16，通过相应操作得到应变标定零点和水平度检测标定零点。
如图3所示，基于上述装置，为能够实现对大型低温液体槽车载重的准确测量，有如下充装方法,具体包括如下步骤：
步骤一、水平状态下对应变传感器6和槽车水平度检测仪17进行调校，以保证低温液体槽车空载时仪器显示零点准确性。调校低温液体槽车仪器显示零点前，需将水平试验台16台面调整至水平位置，然后将低温液体槽车1行驶至水平试验台16台面并固定。
步骤1.1首先查看低温液体槽车位于水平位置时，槽车水平度检测仪17是否位于零点，如果不是，则需要调校槽车水平度检测仪17显示零点；然后查看应变传感器6反馈的车辆空载载重，并做记录。此处槽车空载载重并不能确定正确性，此数值的准确性需在后续步骤中验证。
步骤1.2等到槽车水平度检测仪17显示水平方向后，缓慢在低温液体槽车1重心上方逐级增加标准质量，每一级标准质量800Kg(不局限于此数值，依据低温液体槽车实际载重量差异而不同)。每增加一级标准质量，记录下相应的应变传感器6反馈的车辆载重读数，直至达到低温液体槽车规定载重量。
步骤1.3观察不同载重水平下，应变传感器6反馈的车辆载重与空载载重差值是否为添加的标准质量重量。如果是，则应变传感器6反馈的车辆空载载重正确，可设置为显示零点；如果不是，则需要对应变传感器6反馈的车辆载重与空载载重差值与所添加标准质量重量之间差值进行显示补偿。
步骤1.4缓慢逐级撤去所施加的标准质量，每撤去一级，相应记录应变传感器6反馈的车辆载重读数，直至撤去所有施加的标准质量。观察记录数据，应变传感器6反馈的车辆载重与空载载重差值是否为添加的标准质量重量。如果是，则表明设置的显示零点正确；如果不是，则需要对应变传感器6反馈的车辆载重与空载载重差值与所添加标准质量重量之间差值进行显示补偿。
步骤1.5等到所施加的标准质量全部撤去后，需要再次查看槽车水平度检测仪17显示读数，如果为零，则表明先前设置的显示零点正确；如果不是，则需要再次设置显示零点，并重复标准质量施加和撤去步骤1.2～步骤1.4，直至应变传感器6反馈的车辆载重和槽车水平度检测仪17显示零点正确。
步骤二、在完成步骤一水平状态调校后，对斜面状态下应变传感器和槽车水平度检测仪进行调校；完成低温液体槽车1水平状态下的应变传感器6和槽车水平度检测仪17显示零点调校后，进一步验证斜面条件下的应变传感器6和槽车水平度检测仪17显示正确性。
步骤2.1、在空载条件下，并且应变传感器6、槽车水平度检测仪17水平显示零点已调校，在竖直面内缓慢转动水平测试台16台面，直至台面与水平方向成α角度(15～20°)，观察此时应变传感器6和槽车水平度检测仪17显示读数，如若应变传感器6显示零，槽车水平度检测仪17显示水平试验台16实际转动度数，则表明应变传感器6、槽车水平度检测仪17零点调校完成。如果二者有一个数据显示不准确，则需重复步骤一，直至低温液体槽车空载时，在水平和斜面条件下应变传感器6、槽车水平度检测仪17数值均能准确显示。
步骤2.2、对低温液体槽车1施加竖直方向的标准质量，缓慢在低温液体槽车1重心上方逐级增加标准质量，每一级标准质量800Kg(不局限于此数值，依据低温液体槽车实际载重量差异而不同)。每增加一级标准质量，记录下相应的应变传感器6反馈的车辆载重读数，直至达到低温液体槽车规定载重量，观察不同载重水平下，应变传感器6反馈的车辆载重与空载载重差值是否为添加的标准质量重量，如果是，则斜面条件下应变传感器6反馈的车辆空载载重正确；如果不是，则需要重复步骤一、步骤2.1，直至找到合适的显示零点。
步骤2.3、缓慢逐级撤去竖直方向的标准质量，每撤去一级，相应记录应变传感器6反馈的车辆载重读数，直至撤去所有施加的标准质量。观察记录数据，应变传感器6反馈的车辆载重与空载载重差值是否为添加的标准质量重量。如果是，则表明斜面条件下应变传感器6反馈的车辆空载载重正确；如果不是，则需要重复步骤一、步骤2.1、步骤2.2，直至找到合适的显示零点。
步骤三、调校好应变传感器6和槽车水平度检测仪17显示零点后，用于低温液体槽车载重量称量。低温液体槽车1进入灌装区域，通过充装流路进行液体灌装。随着液体进入槽车1液体储罐2，应变片7测量车轴由于液体装载重量引起的应变，并将测量数据传递给应变传感器6。
应变传感器6通过信号放大器8实时将应变数据传递给数据存储器9。数据存储器9中存储数据通过无线发射装置10转化成无线信号，分别传递给无线信号接收器18和数据解算器11。
槽车水平度检测仪17将测量的槽车地面水平倾角反馈给数据解算器11，与应变数据一起作为数据解算器11输入参数，通过模糊PID反馈运算得到低温液体槽车1储罐2的中液体灌装量，并反馈给车内的车载载重显示装置12。
应变数据和槽车地面水平倾角可以同时反馈给无线信号接收器18，通过无线信号接收器18传输给便携终端13，或者输入液体灌装控制室内设备(数据打印机14，终端电脑15)。通过便携终端13，操作人员可远程监控液体灌装过程。液体灌装信息传输给液体灌装控制室，可提高液体灌装安全性，当液体灌装控制室内设备接收到低温液体槽车1储罐2满液信号后，可通过终端电脑15迅速自动切断充装流路，防止因操作人员不在岗位导致灌装事故。

Claims (5)

1.一种低温液体充装量控制装置，其特征在于：包括应变传感器、应变片、信号放大器、数据存储器、无线发射装置、数据解算器、车载载重显示装置、便携终端、液体灌装控制室内设备、水平试验台、槽车水平度检测仪、无线信号接收器；
水平试验台水平设置于地面，中部设置旋转轴，能够沿旋转轴转动；水平试验台上设置有槽车固定装置；
应变传感器、应变片同轴设置在车轮主轴靠近车轮侧，应变传感器与应变片电连接；应变传感器用于接收、传输应变片电压信号，应变片用于测量主轴因承受车辆载重导致的弹性变形；槽车水平度检测仪与应变传感器、应变片同轴安装，并与应变传感器、应变片轴向错开设置，用来检测车辆与所接触地面的水平倾角；应变传感器通过信号放大器与数据存储器电连接，应变传感器数据通过信号放大器传输给数据存储器；槽车水平度检测仪与数据解算器、无线信号接收器无线连接，将槽车所接触地面的水平倾角测量信号传输给数据解算器和无线信号接收器；
数据存储器与无线发射装置电连接，无线发射装置将存储数据转换成无线信号；无线发射装置与数据解算器、无线信号接收器电连接，无线信号接收器与便携终端、液体灌装控制室内设备电连接，无线信号接收器接收信号后，将数据下载到便携终端、液体灌装控制室内设备；车载载重显示装置与数据解算器电连接，用于显示低温液体槽车储罐中的液体灌装量。
2.如权利要求1所述的低温液体充装量控制装置，其特征在于：所述的槽车水平度检测仪与应变片、应变传感器轴向错开50～70cm设置。
3.如权利要求1所述的低温液体充装量控制装置，其特征在于：所述的液体灌装控制室内设备包括数据打印机和终端电脑。
4.一种低温液体充装方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤一、水平状态下，对应变传感器和槽车水平度检测仪进行调校，使得应变标定零点和水平度检测标定零点；
步骤1.1需将水平试验台台面调整至水平位置，然后将待注液槽车行驶至水平验台台面并固定看，此时低温液体槽车位于水平位置；查看槽车水平度检测仪是否位于零点，如果不是，则需要调校槽车水平度检测仪使得水平度检测标定零点；然后查看应变传感器反馈的车辆空载载重，并做记录；
此处槽车空载载重并不能确定正确性，此数值的准确性需在后续步骤中验证；
步骤1.2、槽车水平度检测仪水平度检测标定零点后，缓慢在低温液体槽车重心上方逐级增加标准质量；每增加一级标准质量，记录下相应的应变传感器反馈的车辆载重读数，直至达到低温液体槽车规定载重量；
步骤1.3、观察不同载重水平下，应变传感器反馈的车辆载重与空载载重差值是否为添加的标准质量重量；如果是，则应变传感器反馈的车辆空载载重正确，此时车载载重显示装置显示零点；如果不是，则需要对应变传感器反馈的车辆载重与空载载重差值与所添加标准质量重量之间差值进行显示补偿，将车载载重显示装置人工调整为显示零点；
步骤1.4、缓慢逐级撤去所施加的标准质量，每撤去一级，相应记录应变传感器反馈的车辆载重读数，直至撤去所有施加的标准质量；观察记录数据，应变传感器反馈的车辆载重与空载载重差值是否为添加的标准质量重量；如果是，则表明车载载重显示装置显示零点正确；如果不是，则需要对应变传感器反馈的车辆载重与空载载重差值与所添加标准质量重量之间差值进行显示补偿，将车载载重显示装置人工调整为显示零点；
步骤1.5、等到所施加的标准质量全部撤去后，需要再次查看槽车水平度检测仪显示读数，如果为零，则表明步骤1.1水平度检测标定零点正确；如果不是，则需要再次重复步骤1.1，并重复标准质量施加和撤去步骤1.2～步骤1.4，直至应变传感器反馈的车辆载重和槽车水平度检测仪显示零点正确，即应变标定零点和水平度检测标定零点；
步骤二、在完成步骤一水平状态调校后，对斜面状态下应变传感器和槽车水平度检测仪进行调校；
步骤2.1低温液体槽车空载条件下，在竖直面内缓慢转动水平试验台台面，直至台面与水平方向呈15～20°角，观察此时应变传感器和槽车水平度检测仪显示读数，如若应变传感器显示零，槽车水平度检测仪显示水平试验台实际转动度数，则表明应变传感器、槽车水平度检测仪零点调校完成；如果二者之一显示不准确，则需重复步骤一；
步骤2.2对低温液体槽车施加竖直方向的标准质量，缓慢在低温液体槽车重心上方逐级增加标准质量；每增加一级标准质量，记录下相应的应变传感器反馈的车辆载重读数，直至达到低温液体槽车规定载重量，观察不同载重水平下，应变传感器反馈的车辆载重与空载载重差值是否为添加的标准质量重量，如果是，则斜面条件下应变传感器反馈的车辆空载载重正确；如果不是，则需要重复步骤一、步骤2.1；
步骤2.3缓慢逐级撤去竖直方向的标准质量，每撤去一级，相应记录应变传感器反馈的车辆载重读数，直至撤去所有施加的标准质量；观察记录数据，应变传感器反馈的车辆载重与空载载重差值是否为添加的标准质量重量；如果是，则表明斜面条件下应变传感器反馈的车辆空载载重正确；如果不是，则需要重复步骤一、步骤2.1、步骤2.2；
步骤三、完成应变传感器和槽车水平度检测仪调校后，对待注液低温液体槽车进行载重量称量；槽车进入灌装区域，开始通过充装流路对低温液体槽车进行液体灌装；随着液体进入槽车液体储罐，应变片测量车轴由于液体装载重量引起的应变，并将测量数据传送给应变传感器；
步骤四、应变传感器通过信号放大器实时将应变数据传递给数据存储器；数据存储器中存储数据通过无线发射装置转化成无线信号，分别传递给无线信号接收器和数据解算器；槽车水平度检测仪将测量到的槽车地面水平倾角反馈给数据解算器，与应变数据一起作为数据解算器输入参数；数据解算器通过模糊PID反馈运算得到低温液体槽车储罐的中液体灌装量，并通过电连接反馈给车内的车载载重显示装置；
通过便携终端，操作人员能够远程监控液体灌装过程；液体灌装信息传输至液体灌装控制室内设备，液体灌装控制室内设备接收到低温液体槽车储罐满液信号后，通过终端电脑迅速自动切断充装流路。
5.如权利要求4所述的低温液体充装方法，其特征在于：步骤四中应变数据和槽车地面水平倾角能够同时反馈给无线信号接收器，通过无线信号接收器传输给便携终端或者液体灌装控制室内设备。
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