用于狹長管嘴的物位計量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包括雷達(dá)物位計的計量系統(tǒng)和使用電磁波以確定距罐中的產(chǎn)品表面的距離的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在一些罐應(yīng)用中，通過相對較長(例如2-3m)且較窄(例如5_10cm)的管嘴來提供至罐的入口。一個這樣的應(yīng)用是地下存儲罐，其用于在非常冷的環(huán)境中存儲流體產(chǎn)品。
[0003]為了監(jiān)視在這樣的罐中的填充物位，通常使用傳統(tǒng)的浮控開關(guān)或物位開關(guān)。盡管提供了關(guān)于填充物位的一些信息，例如超過了臨界物位，然而這樣的物位開關(guān)不能提供關(guān)于填充物位的可靠信息。
[0004]已經(jīng)嘗試采用導(dǎo)波雷達(dá)(GWR)物位計以提供填充物位信息。GWR物位計包括延伸到罐中的傳輸線(探頭)，以用于引導(dǎo)電磁發(fā)送信號并且返回來自罐氛圍與罐中產(chǎn)品之間的界面的反射。然而，由于長管嘴造成的干擾，所以難以獲得可靠的測量。此外，沿通常從地下物位延伸直至地面物位的管嘴的溫度梯度可能造成沿探頭的冷凝，這造成進(jìn)一步的干擾。
[0005]US6，690，320公開了一種通過將探頭局限于向下至管嘴以下位置的同軸延伸以內(nèi)來嘗試解決所述問題中的一些的系統(tǒng)。因此，沿探頭傳播的電磁場不受管嘴的影響，并且結(jié)果與當(dāng)探頭被安裝在管嘴以下的情況相同。
[0006]然而，在US6，690，320中的解決方案不能克服造成沿管嘴中的探頭冷凝且可能結(jié)冰的溫度梯度的問題。
[0007]此外，在一些情形下，遏制和清潔任何地下泄漏的難度使得防止任何溢出條件極其重要。因此，在這樣的罐中提供的任何計量系統(tǒng)必須足夠魯棒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]關(guān)于計量系統(tǒng)的以上提及的期望特性，本發(fā)明的一般目的是通過減輕來自狹長管嘴的干擾來實(shí)現(xiàn)計量系統(tǒng)的改進(jìn)性能，并且提供具有增加的安全性的計量系統(tǒng)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過在用于容納流體的罐中的計量設(shè)備來實(shí)現(xiàn)所述和其它目的，所述計量設(shè)備包括管嘴和計量系統(tǒng)，所述管嘴提供至罐內(nèi)部的入口，所述管嘴具有連接至罐壁中的開口的罐端和距所述罐一定距離的遠(yuǎn)端，所述距離大于0.5米。所述計量系統(tǒng)包括:罐密封件，其被布置在所述管嘴的遠(yuǎn)端并且被配置成將罐內(nèi)部與罐外部分開；第一剛性延伸構(gòu)件，其從所述罐密封件延伸并且提供鄰近管嘴罐端的內(nèi)部探頭安裝位置；以及導(dǎo)波雷達(dá)物位計，其用于測量至罐中的產(chǎn)品表面的距離。所述導(dǎo)波雷達(dá)物位計包括:收發(fā)器，其被配置成發(fā)送電磁發(fā)送信號和接收電磁回波信號；處理電路，其連接至所述收發(fā)器并且被配置成基于所述電磁發(fā)送信號與所述電磁回波信號之間的關(guān)系來確定所述距離；探頭，其被安裝在所述探頭安裝位置并且延伸到所述罐中，所述探頭被配置成將所述電磁發(fā)送信號從所述收發(fā)器朝向所述罐內(nèi)的產(chǎn)品進(jìn)行引導(dǎo)，并且返回由于所述電磁發(fā)送信號被所述產(chǎn)品的表面反射所產(chǎn)生的電磁回波信號；微波傳輸線路，其具有連接至所述收發(fā)器的第一端；以及探頭密封裝置，其提供所述探頭至所述傳輸線路的第二端的密封連接。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，通過一種旨在被安裝在具有至少0.5米長度的罐管嘴中的計量系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)所述和其它目的，所述計量系統(tǒng)包括:罐密封件，其被配置成被安裝在所述管嘴的上開口中并且被配置成將罐內(nèi)部與罐外部分開；第一剛性延伸構(gòu)件，其從所述罐密封件延伸并且提供距所述罐密封件一定距離的內(nèi)部探頭安裝位置，所述第一延伸構(gòu)件具有至少0.5米的長度；以及導(dǎo)波雷達(dá)物位計，其用于測量距所述罐中的產(chǎn)品表面的距離。所述導(dǎo)波雷達(dá)物位計包括:收發(fā)器，其被配置成發(fā)送電磁發(fā)送信號和接收電磁回波信號；處理電路，其連接至所述收發(fā)器并且被配置成基于所述電磁發(fā)送信號與所述電磁回波信號之間的關(guān)系來確定所述距離；探頭，其被安裝在所述探頭安裝位置并且被配置成將所述電磁發(fā)送信號從所述收發(fā)器朝向所述罐內(nèi)的產(chǎn)品進(jìn)行引導(dǎo)，并且返回由于所述電磁發(fā)送信號被所述產(chǎn)品表面反射而產(chǎn)生的電磁回波信號；微波傳輸線路，其具有連接至所述收發(fā)器的第一端；以及探頭密封裝置，其提供所述探頭至所述傳輸線路的第二端的密封連接。
[0011]本發(fā)明基于如下實(shí)現(xiàn):通過將在探頭安裝位置中的導(dǎo)波雷達(dá)物位計的探頭安裝至剛性延伸構(gòu)件，有可能將所述探頭附接為鄰近管嘴的內(nèi)部端。微波傳輸線路經(jīng)由密封探頭連接而將所述探頭連接至所述收發(fā)器。利用該設(shè)計，所述探頭將不遭受到所述管嘴中的任何溫度梯度、冷凝和結(jié)冰。
[0012]所述微波傳輸線路可以具有與所述收發(fā)器和/或所述探頭匹配的阻抗以使干擾最小化。
[0013]除了所述雷達(dá)物位計之外，所述計量系統(tǒng)還可以包括例如物位開關(guān)以提供冗余溢出檢測?！拔镂婚_關(guān)”是指能夠檢測表面是否超過了給定填充物位的任何設(shè)備。在一個實(shí)施例中，所述物位開關(guān)包括:表面檢測器，其被布置在所述罐內(nèi)部并且被配置成檢測所述表面并提供指示所述表面的測量信號；控制單元，其被布置在所述罐外部并且被配置成接收所述測量信號并且基于該測量信號確定所述表面是否超過了預(yù)定填充物位；電連接線路，其被布置成至所述控制單元；以及檢測器密封裝置，其提供所述表面檢測器至所述電連接線路的第二端的密封連接。所述收發(fā)器、所述處理電路和所述控制單元可以被容置在單個電子單元中。
[0014]所述表面檢測器可以是任何已知的界面或接觸檢測器，例如電容式傳感器或聲學(xué)或機(jī)械諧振器。通過提供指示所述表面的測量信號，應(yīng)當(dāng)理解，信號是由于表面的存在而被生成或改變的。
[0015]所述表面檢測器可以被安裝在所述探頭安裝位置，并且所述第一剛性延伸構(gòu)件還因而被用于也懸掛是表面檢測器?？蛇x地，所述計量設(shè)備還包括第二剛性延伸構(gòu)件，其從所述罐密封件延伸以提供內(nèi)部檢測器安裝位置，并且所述表面檢測器被安裝在該內(nèi)部檢測器安裝位置中。所述檢測器安裝位置可以位于所述探頭安裝位置之上，以使得所述物位開關(guān)能夠通過測量與所述導(dǎo)波雷達(dá)物位計的激活檢測區(qū)域之上的表面的接觸來提供增加的安全性。通過實(shí)現(xiàn)利用導(dǎo)波雷達(dá)物位計量的物位測量和通過經(jīng)由狹長管嘴接觸而進(jìn)行的表面檢測二者，增加的安全性通過這兩個獨(dú)立的測量而被提供。
[0016]可選地，所述檢測器安裝位置可以位于所述探頭安裝位置之下，以使得所述物位開關(guān)在所述導(dǎo)波雷達(dá)物位計的激活檢測區(qū)域內(nèi)是激活的。
[0017]所述第一剛性延伸構(gòu)件和/或所述第二剛性延伸構(gòu)件可以是管狀的，以使得所述傳輸線路和/或所述電連接線路可以被布置在所述管狀構(gòu)件內(nèi)。可以通過所述探頭密封裝置來密封管狀構(gòu)件，從而提供用于微波傳輸線路的免受罐內(nèi)容物損害的通道。
[0018]可以將支撐元件布置成保持所述延伸構(gòu)件與所述管嘴內(nèi)壁之間以及所述延伸構(gòu)件之間的至少一個預(yù)定距離。這樣的支撐元件可以防止對所述延伸構(gòu)件的損壞。
[0019]還有利的是提供溫度傳感器，其被布置成檢測沿所述第一剛性延伸構(gòu)件的某個位置中的溫度，即管嘴中的某處。這樣的信息可以被用于甚至進(jìn)一步改進(jìn)物位測量。
[0020]本發(fā)明特別有利地用于如下情況:罐被埋入地下并且具有延伸到地面的長(通常比I米長)管嘴。然而，具有長管嘴的其它應(yīng)用也是可行的。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，通過一種用于測量距罐中的產(chǎn)品表面的距離的方法來達(dá)到所述目的，所述罐具有管嘴，所述管嘴具有遠(yuǎn)端和連接至罐壁中的開口的罐端，其中所述罐端與所述遠(yuǎn)端之間的距離大于0.5m。所述方法包括以下步驟:通過被安裝在所述管嘴遠(yuǎn)端的罐密封件來饋送來自收發(fā)器的電磁發(fā)送信號；沿從所述罐密封件到安裝于鄰近所述管嘴罐端的探頭安裝位置中的探頭的微波傳輸線路來引導(dǎo)所述電磁發(fā)送信號；通過探頭密封裝置將該電磁發(fā)送信號饋送至延伸到所述罐中的探頭；沿所述探頭引導(dǎo)所述電磁發(fā)送信號；返回由于所述電磁發(fā)送信號被所述產(chǎn)品表面反射所產(chǎn)生的電磁回波信號；在所述收發(fā)器中接收所述電磁回波信號；以及基于所述電磁發(fā)送信號與所述電磁回波信號之間的關(guān)系來確定所述距離。
[0022]本發(fā)明的第二方面的效果、特征和優(yōu)點(diǎn)與關(guān)于本發(fā)明的第一方面的上述效果、特征和優(yōu)點(diǎn)大體上相似。當(dāng)研究所附權(quán)利要求和以下描述時，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，可以在不脫離本發(fā)明范圍的前提下，將本發(fā)明的不同特征進(jìn)行組合以創(chuàng)建與以下描述的實(shí)施例不同的實(shí)施例。
【附圖說明】
[0023]現(xiàn)在將參照示出本發(fā)明的實(shí)施例的附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明的所述和其它方面。
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的計量系統(tǒng)的示意圖；
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的另一個計量系統(tǒng)的示意圖；
[0026]圖3是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的、在圖2中用虛線標(biāo)記的區(qū)域在罐內(nèi)的管嘴開口處的不意圖；
[0027]圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的計量系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]在圖1中，根據(jù)本發(fā)明的計量系統(tǒng)100被安裝在埋入地下的罐102的管嘴106上。罐102可以是能夠容納流體產(chǎn)品