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    国内液位计应用现状及未来液位测量技术的发展前景

    发表时间:2019-11-21   点击次数:  技术支持:15601403222
       进入21世纪,随着我国改革开放的不断深入,经济得到迅猛发展,我国已经成为驱动世界经济发展的发动机,而推动经济发展的重要动力就是能源,随之而来的就是对石油化工品的大量的消耗,对石油的大量消耗随之带动了油罐行业的发展,对常见罐体容器内液位高度的测量越来越得到人们的重视。现在我们很多传统的油罐液位的计量还都按照国家技术监督局20世纪90年代早前实施的JJGl014-89罐内液体产品的相关技术的规范,但是此规范方法早己落后,已经适应不了现代高精度计量产品的的发展?1。因为现代石油化工部门使用装储油的罐体都比较大,哪怕微小的测量误差都会影响到整体液位的测量精度,所以如何提高罐内液位的精度同时还要保证测量设备的可靠性,逐渐成为当今密封容器内液位高度测量的一大热点。

    超声波液位计
    超声波液位计测量原理

      由于我国幅员辽阔,发展液位测量技术不仅仅利用在罐体的油位测量方面,在现在工业生产的方方面面都很重要,都能体现它巨大的潜在利用价值。如今成熟的液位测量技术不仅应用在江河、水库等水位的测量:在了解水情,预防自然灾害等保护国家财产方面也起到很好的预防作用。

      近些年来,随着科学技术的快速发展,新技术层出不穷的运用到罐体的液位测量领域,液位的测量也经历了从单纯的手工检尺的机械测量到现在智能化的实时自动测量,特别是微处理器在工业智能领域的广泛运用,使得液位测量的可靠性和智能化进一步得到提升,但是虽然新型的液位测量仪器层出不穷,但均未在罐体的液位测量领域得到全面的推广,主要的原因存在四个方面:1)精度问题,2)价格问题,3)安全问题,4)可靠性问题。由此可见,现有的传统液位测量仪表技术还远不能适应油罐油位计量的发展。为此研发一款真正实用、价格便宜、智能化的产品是当前油罐计量发展的必然趋势,同时也是石油部门的迫切需求。

      1.2国内外研究现状和发展趋势液位测量技术在工业中的应用由来己久,应用的范围也很广泛,但一直以来,在液位测量应用领域,真正实J习、安全、可靠、智能化的液位测量产品却比较少。主要因为创新技术投入较少,相关研发资金投入不足,但随着当今电子技术飞速发展,液位测量技术已经发生了翻天覆地的变化,众多高校、企业、科研院所投入大量资金研发新型液位测量装置,使得传统的机械式、机电式、光电式等液位测量技术改头换面,在未来的工业测量中显现出巨大的发展潜力。

      工业中常见的液位测量主要分为接触式液位测量和非接触式的液位测量两大类,其中包括超声波测量法、雷达测量法、浮体式测量法、磁致伸缩测量法等,由于无损检测的快速发展和测量技术的不断创新,其中的超声波液位测量法是这里面发展最快的液位测量方法,具有非接触、测试方法灵活等优点。随着嵌入式系统的快速发展,智能化、高精度的超声波液位测量仪器开始涌现而出,活跃在液位测量领域。

      由于在液位测量方面国外研究的较早,技术较成熟,目前成熟的国外产品可以对非常微弱的信号进行处理,可以识别多重回波,除此之外,对于无线的传输和无人的监控操作也很成熟[41,例如:超声波液位测量装置,具有误差小,抗干扰,量程大等优点,最大量程为60m;荷兰的Enraf公司研制的的ATG854伺服液位测量精度为±lmm;西门子公司研制的7ML5221超声波液位测量仪,测量精度高达0.08%FS,最大测量量程15m;Magmetrol公司研制的超声波液位计Echtel—F,其区别于传统的单量程检测,不仅具有多个量程检测的能力还有超增益的功能,通过增加检波能力的相关软件算法,测量精度得到很大提高。反观国内,我国主要因为研究起步较晚,所以与国外的液位测量技术相比,国内测量技术和产品仍存在较大差距,主要表现在智能测量时精度低、稳定性不好以及外围辅助功能较差等多方面差距。一开始我国液位测量产品的发展主要靠引进国外现有产品消化吸收后自己仿造,没有自己的知识产权,技术较落后,产品也比较粗糙,寿命较短,但随着国家经济的发展,科研资金的投入,各大企业和科研院校相继研制出实用可靠的液位测量产品,国内液位测量装置的精度比较低,一般只有±2mm,盲区最小为30mm左右,且系统通讯方式较为单一。当前,目前有各类的液体液位测量方法,这些测量方法各有优点和弊端。以下针对各类当今常见液位测量的方法简单作以说明:

      (1)磁致伸缩测量法。主要测量储罐内的油水和油气的两个分界面,磁致伸缩仪器通常有二个浮子,二个浮子的密度不一样,其中一个小于罐体内油的密度,另外一个大于罐体内油的密度但小于水的密度,浮予会随着液面上下移动,分别检测二个不同的界面,即油水和油气界面,二个浮子里面都有一个磁铁,仪器的顶部会产生一个检测脉冲,沿着导波管由上向下传播,当电流磁场与浮子里的磁体产生的磁场相遇时会产生一个反馈的脉冲,知道二个脉冲之间的时间差即可确定浮子的位置,从而可知液位高度。

      (2)音叉液位计测量法 。音叉液位测量法也是一种比较常用的方法,将音叉安放在安置点让其震动,当液位升到安置点时,音又的频率和震动幅度发生变化,因为其独特的测量方法,工业中常可用作警戒开关。

      (3)伺服液位计法。它和浮子液位测量的原理相似,其测量原理是检测浮子浮力变化,浮子的重量由其他传感器来测量,常见的比如力传感器等。

      (4)差压式液位变送器测量法。主要利用液体的压强原理,检测相关的压强差,通过相关的压强差对应其液位的高度,这种液位计常用来检测不规则容器内的液面边界测量。

      (5)电容式测量法。电容型的液位传感器,可看做是一个受液位影响的电容器,电容器作为探测电路的一部分,其自身可以充放电,其同轴的两个金属筒相当于电容器的两个金属板。因为液位的变化将影响传感器本身的电容器参数变化,从而问接转变了电容量的变化,此方法灵敏度较好,精度较高。

      (6)雷达液位计法 。雷达发射脉冲信号,当信号碰到液体表面时反射回来,被雷达接收器接收,并将电磁信号转化为液位信号。雷达测量液位的优点是精度高,但是受外界环境影响较大,当被测环境处于震荡时,测量误差就会变大,并且稳定性也会受很大影响,因此,雷达法不适合工作在严苛的工作环境。

      (7)超声波液位计测量法 。主要利用超声波脉冲法,首先由超声波液位计的传感器发射脉冲,当脉冲遇到液体和空气的分界面时脉冲返回,返回的微弱脉冲被超声波传感器接收,通过接收电路将信号放大、滤波、末级整形后触发控制器的定时器计时,最终得到测量的渡越时间,利用相关公式可求得液位的高度,该方法测试灵活,用途广泛。

      从以上几种介绍的液位测量的方法来看,各有优点和缺点,随着我国电子技术迅猛发展,科研经费的投入,越来越多的液位测量仪器投入生产,总的发展趋势有以下几点:

      1)高精度:随着很多新技术的发展和检测方法的进步,在尽量保证仪器低成本的条件下,如何达到国外顶尖的液位测量精度,成为企业和科研机构竞相追逐的目标,也成为占领市场的唯一手段。

      2)低功耗:现在我国经济的迅速发展,使我国成为一个能源消耗大国,对工业测量仪器的功耗控制也成为每个企业在研发产品时必须要考虑的问题,在强调低碳环保的今天,低功耗指标己经成为现代工业对测量设备的基本要求。

      3)智能化:从简单的人工检尺机械式的测量到机电一体化再到全部智能化,智能化仪器仪表俨然成为液位测量仪器的发展趋势,现在的仪器测量广i品已经可以开始实现实时数据存储和显示,还可以长距离的无线传输和远程监控。

      4)安全和可靠性:高精度的测量产品还要有较高的可靠性,一般还都要具备一定的防爆等级,在较复杂的条件下能正常的工作,才能让设计出的产品可以使用在更广泛的场合和范围,更利于其推广。

      总体上随着最近国内外无损检测技术的发展,采用智能化高精度的超声波液位计来测量液位的方法作为非接触液位测量的典型代表,已经越来越多的出现在了液位测量领域,这种测量方法不与被测液体直接接触,不破坏封闭罐体的整体结构,可以在复杂条件下测量具有酸碱性的液体,随着大量新技术和方法的投入运用,相信超声波液位测量技术会成为未来液位测量的主要发展的趋势之一。

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