[發明專利]機電式高精度液位測量儀

無效

• 申請號: 200810019791.7
• 申請日: 2008-03-17
• 公開（公告）號: CN101246029A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 冷護基;李兵
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: G01F23/18
• 分類號: G01F23/18
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司
• 代理人: 周宗如

技術領域

本發明屬于儀表測量技術領域，具體涉及一種機電式高精度液位測量儀。

背景技術

目前，高精度液位測量系統在全世界應用較為普遍的是美國羅斯蒙特公司HTG系統，該系統的核心部件是高精度智能壓力變送器，這種傳感器其內置的存儲器存有多條溫度補償曲線，以克服HTG系統中變送器因溫度變化帶來的誤差，精度可達0.05％FS以下，適用原油儲罐中的液位檢測，其不足之處是HTG系統價格昂貴一直很難為國內大多數企業所接受。如中國專利公開號CN2067824U公開的是一種光柵式儲罐液位測量儀，它是由浮筒、牽引繩、導向繩、滑輪組、光柵尺、電纜、接口和計算機等零部件組成，下方設有重錘的浮筒通過牽引繩懸吊在液體儲罐中，掛有重錘、固定在儲罐頂部的導向繩置于焊在浮筒兩側的導向耳中，滑輪組上裝有可將位移信號轉為脈沖信號的光柵尺，光柵尺通過電纜與可將脈沖信號轉換成數字信號的接口連接，由計算機計算出液位高度，其不足之處是浮筒吃水深度變化較大，傳動穩定性差，定位精度不高，測量誤差偏大。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的不足，提供一種精度高、結構簡單、可靠性好、價格便宜的機電式高精度液位測量儀。

本發明所提供的機電式高精度液位測量儀是由電機2、減速機3、編碼器1、絲杠11、螺母9、液位傳感器13、支撐架4、支撐架6、傳感器位移裝置、平衡裝置、儲罐15、接近開關5和控制器構成；所述的傳感器位移裝置包括螺母9和固定在螺母9上的導向桿10以及固聯在導向桿10上的液位傳感器13，導向桿10穿過支撐架6上的導向孔，在初始位置狀態，傳感器位移裝置在儲罐15頂部由接近開關5定位；所述的平衡裝置包括平衡塊12、鋼絲繩7和滑輪8，滑輪8固定于儲罐15的頂部，鋼絲繩7一端與螺母9相聯，另一端與平衡塊12相聯；支撐架4和支撐架6固定于儲罐15的內壁上，編碼器1固聯在電機2尾軸上，電機2和減速機3固聯在支撐架4上，絲杠11上端與減速器3的輸出軸連接，下端與支撐架6固聯，螺母9上安裝有導向桿10，導向桿10通過支撐架6的導向孔導向；支撐架4、支撐架6安裝在儲罐15的內壁上；電機2、編碼器1、接近開關5、液位傳感器13的信號線和動力線與控制器連接。

所述的電機2為防爆電機或步進電機或為帶鎖緊裝置的電機；所述的傳感器位移裝置中固聯在導向桿10上的液位傳感器13的數量為1-10個，液位傳感器13為微差壓傳感器。所述的控制器以單片機為核心，液位傳感器的信號經A/D轉換接入單片機，編碼器的信號接入單片機內部的計數器T0，接近開關5接入單片機P0口，單片機的輸出口與固態繼電器相接，用于驅動電機，單片機的輸出口通過顯示驅動電路驅動顯示器和鍵盤。

本發明與現有技術相比具有：機電機構簡單、操作安全可靠、測量精度可以達到毫米級、測量裝置成本低。

附圖說明

圖1為機電式高精度液位測量儀結構簡圖；

圖中：1：編碼器，2：電機，3：減速機，4：支撐架，5：接近開關，6：支撐架，7：鋼絲繩，8：滑輪，9：螺母，10：導向桿，11：絲杠，12：平衡塊，13：液位傳感器，14：液位傳感器，15：儲罐

圖2為本發明的控制器方框圖；

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的描述。

如圖1示，石油儲罐一般高度在10米左右，而絲杠11越長，加工工藝越復雜，且總體誤差較大，所以優選方案將絲杠11設計成2米長，螺母9上安裝兩根8-10米長的導向桿10，導向桿10上每隔2米距離固聯一個液位傳感器13，一共串聯5個；這樣在使用2米長的絲杠11進行傳動情況下，測量儀可以在10米范圍內精確測量儲罐液位。

測量前，電機2旋轉帶動絲杠11旋轉，螺母9向上運動，當螺母9頂端靠近接近開關5時觸發開關，單片機接近開關5控制電路收到觸發信號，并同時發出停止電機旋轉信號，電機2停止，調零結束，即是檢測的基準點。接近開關5距灌底的高度已知，液位傳感器13距接近開關5的位置已知。

測量時，電機2驅動絲杠11帶動螺母9向下運動，5個液位傳感器也同時向下移動。編碼器1與電機同軸聯接，編碼器2可以檢測出絲杠11的旋轉圈數，檢測到的脈沖數據輸入到單片機，通過單片機的運算能得到絲杠11的位移距離S。

測量過程中，單片機自上而下在線巡檢5個液位傳感器的信號變化量，并將信號輸入到控制器中進行運算，可以求出介質每個毫米液位狀態下的密度梯度、質量變化值和油水分界面(對原油介質)。測量完后，傳感器位移裝置回到儲罐15頂部由接近開關5復位。

為了減小電機功率，增加防爆安全性，增加絲杠副自鎖性能，本發明中設計了由平衡塊12、滑輪8和鋼絲繩7組成的平衡裝置，用來平衡螺母副、導向桿和5個微差壓傳感器等的重量。