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    淺析怎么使用投入式液位計提高立式金屬油罐底量檢測的精度

    發表時間:2017-01-19   點擊次數:767 技術支撑:1560-1403-222
          立式金屬罐是工業生產中為常見的計量容器之一,相比較于臥式儲罐,立式儲罐的計量準確度一直廣受關注,在為立式儲罐的特殊性,影響立式金屬儲罐準確度的身分多,中影響大,復雜的即是若何計算立式金屬罐的底板在差别液位下產生變形時影響容積的變化,時至今日,對其變化規律的掌握仍然不準確。在中華人民共比國國家計量檢定規程JJG 168-2005中提出測量想法有容量較法和幾何測量法。然而,在空罐條件下測量底量容積,無論拔取以上哪種主意,無法反应出在實際裝液高度下這種變化發生的規律。油罐裝油后,基礎將發生下沉,隨地基泥土空闲的差异,基礎沉陷量不同,嚴重時沉陷量可達10cm。投入式液位計在底量測量中的應用,會實現在線測量,成立底量容積表,從而提高立式金屬罐底量測量的準確度。本文針對于立式金屬罐的測量办法提出的解決方案,选拔投入式液位計法進行底量的測量,對此主意進行評價,構建完整的基于投入式液位計的底量增量測量系統。

    1容量比較法
    將水或液體石油產品從標準金屬量器或流量計注入到被檢定罐內,同時用量油尺測出罐底注入的液面高度,直至液體浸沒至下計量基準點和罐底高突起部门,測量注入液體的溫度,進行校正。從標準金屬量器或流量計中注入被檢定罐中的液體體積為死量和底量,下計量基準點的液高為底量高度。用容量法測量罐底,根據實際測量數據,用線性插值法計算出相應高度容量。充液為水時,充水前后溫差小于10℃時,可不進行溫度校正。
    采取容量法測量立式罐底量具有直觀、準確度高的特點.但費時費力、效率低,僅在立式罐容量小于700m3。或罐底為加熱管道所覆蓋,或無法用幾何法測量時选择。

    2 投入式液位計
    2.1投入式液位計工作原理
    投入式液位計由壓力傳感器、信號放大器及轉換電路組合成一體,可直接投入罐底。个中傳感器选取硅膜片傳感器,利用硅半導體壓力敏感元件作為檢測元件。置于流體中的壓力敏感元件,受正比于液體深度的壓力的作用,利用硅资料的壓阻效應,有電信號輸出。此信號經過放大轉換后把液位高度轉換成4mA-20mA 的標準電流信號,這一信號可通過電纜遠傳至計算機或遠程監控站。此中變送器采取導氣電纜大氣壓力引入敏感元件背壓一側,導氣電纜的通氣孔中繼箱與大氣相通,從而抵消了外界大氣壓力變化產生的影響,保證了測量精度。
    2.2基于投入式液位計的測量主意
    測量點的確定:測量點是在罐底上確定同心圓和半徑的交點的地点。測量點的數目由底量測量所需準確度和它的坎坷不平的程度確定,同心圓到罐底中心的距離根据所分圓環面積相等的條件來確定,各圓環的半徑按以下公式計算同心圓環至主题距離:
    式中:R—*先圈板內半徑;
    m—等分圓環的數量。
    計算想法:用此想法測量罐底,其罐底高點以下容量,罐底部排量如圖中斜線所示,其大旨部分可視為一個圓柱體加上一個圓錐體,兩者大地積相等,其他部分可視為環體積,通過疊加得下式計算:

    V排=πR2()(1)

    式中:V底—罐底部分容量,為高度h的函數;
    h0—罐底中心高度;
    hⅠ,hⅡ……hm-1—圓周m-1測量點高度。
    V底=πR2-V排 (2)

    在中華人民共和國國家計量檢定規程JJG 168—2005中,取m=n=8,底量計算公式:
    V底=πR2

    測量精度:在立式金屬油罐底量測量中,選用精度為±0.1%,量程為20m的投入式液位傳感器,它的大**誤差為:
    20000×(±0.1%)=±20mm=±2cm。
    一般情況下,立式油罐底量在40cm~50cm,則运用此型號的投入式液位計對底量的測量精度為:±=±4 %。
    雖然對底量來說投入式液位計的測量精度只有±4%,但是假若不选拔此種想法,只能空罐條件下測量,誤差可達到10cm,精度為:10/50=20%。
    從而,我們不妨看出,选拔投入式液位計法,在很大水平上提高了測量精度。

    3系統設計
    投入式液位計 布置于各測量點、罐底主旨點、下計量基準點和參照點上,這樣各點的液位高度被投入式液位計轉換成4mA~20mA 電流信號,數據收罗部分采用EDA9017 模擬量測量模塊可應用于對壓力、溫度、電量等變送器輸出的4mA~20mA,信號的測量通訊接口為RS-485,运用PC機作為數據處理終端,以COM端作為數據采集端口,但因为EDA9017模塊通訊接口為RS-485接口,故采用MODEL485P作為RS-485/RS-232接口轉換器,實現數據轉換。數據達上位機后,軟件部分采用VB6.0進行編程,完成數據的剖析處理,造成完整的底量增量系統,并與國家大容量檢定系統接,完满立式金屬罐的檢定系統。

    4底量容量表計算
    任意一座立式罐,當罐內液位不斷上升時,會產生底量增加值△V,即因为罐底板下落導致罐容量补充。當液位值從添补到Hk1時,罐底板狀態與空罐時无别,不發生任何變化 ,以是△v=0。當液位上升到Hk1的一瞬間.罐底板突然“失穩”,即猛然產生大面積下沉變形,酿成罐容量在空罐容積的基礎上產生一個增量△v。在液位由Hx1逐漸上升到Hx2的過程中,罐底板變形總體上仍呈下沉趨勢,底量增量△v不斷增大 ,每區間上可看作線性變化,直至液位達到Hx2時停止,該區域內罐底板變形屬于本身彈性形,故可稱為彈性變形區。在此區域內,由于底量增量已經改變了它的液位與容量關系,空罐容積表容量值不再適用,必須進行實罐狀態下的订正。
    在液位高度從下計量基準點量高點時,JJG168—2005中,罐底單位高度的容量計算选拔區間線性插值法,但是,因測量難是線性的,結果誤差較大,于是。在此拔取準確度較高的拋物插值法。根據式、式和式可分別計算出液高為h0、hⅠ、hⅡ、……、hm-1、hm時對應的體積 V0、 VI、VⅡ、……、Vm-1、Vm,由拉格朗日插值多項式可確定區間內k高度的插值體積,插值函數為:
    圖1罐底變形規律曲線
    其中,s和e分別表示用于插值的個點中的起點和
    序號。
    在底量高點以上,每個小區間上,將液面高度與底量增量看作線性變化,得出單位高度所對應得底量增量值。某一立式金屬罐從裝滿液體到空罐整個运用過程進行一次完整的測量,在每一段時間間隔內記錄所測量的數據,通過上位機的處理,得到各時刻的底量修正值。由此,可以得到為完整的立式金屬油罐底量表。
    5結束語
    通過對立式金屬罐底量測量方法的分析與研究可見,運用投入式液位計法對底量進行實時在線測量可提高底量的測量精度。但是本文中將油罐的底量看作彈性形變,與實際情況有一定的差距,隨著測量技術的發展,立式金屬罐底量的測量精度還會有進一步的改善。
    上一條:靜壓式投入式液位變送器在水庫水位測量中的應用案例簡介
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