一種介質(zhì)界面測量系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種介質(zhì)界面測量系統(tǒng)及方法，屬于工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)控制領(lǐng)域中，同一容器內(nèi)的上下兩種密度不同的液體界面的測量對(duì)控制精度有較大的影響。現(xiàn)有的界面測量技術(shù)通常采用沉筒及浮球式界面計(jì)、電感式界面計(jì)等設(shè)備進(jìn)行測量。
[0003]沉筒及浮球式界面計(jì)是一種根據(jù)密度差原理設(shè)計(jì)的機(jī)械式界面計(jì)，用于兩種液體密度差較大的工況。但沉筒及浮球式界面計(jì)采用的是機(jī)械傳動(dòng)式測量技術(shù)，導(dǎo)致測量精度較低且故障率較高，并且無法對(duì)密度差較小或粘度較大、凝固點(diǎn)較高的介質(zhì)進(jìn)行測量，由于測量器件必需與所測介質(zhì)直接接觸，維護(hù)也比較困難。
[0004]電感式界面計(jì)是通過對(duì)不同介質(zhì)電感數(shù)值變化測量界面。電感式界面測量技術(shù)存在的問題是對(duì)電感數(shù)值相差較大的條件，比如油水界面測量效果較好。但檢測原件容易受污染、故障率較高、精度較低、測量范圍較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有的介質(zhì)界面測量技術(shù)存在的測量誤差較大、測量精度較低、應(yīng)用條件受到介質(zhì)類型限制的問題，進(jìn)而提出了一種介質(zhì)界面測量系統(tǒng)及方法，具體包括如下的技術(shù)方案:
[0006]—種介質(zhì)界面測量系統(tǒng)，用于檢測一被測容器中不同介質(zhì)間的界面，包括:界面測量設(shè)備和界面計(jì)算設(shè)備；
[0007]所述界面測量設(shè)備包括測量容器和稱重裝置；所述測量容器的第一位置與所述被測容器的第三位置相連通，所述測量容器的第二位置與所述被測容器的第四位置相連通，所述第一位置高于所述第二位置，所述第三位置及第四位置分別對(duì)應(yīng)被測容器內(nèi)的不同介質(zhì)，所述稱重裝置用于檢測所述測量容器的質(zhì)量變化，以及將測得的質(zhì)量變化信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并輸出；
[0008]所述界面計(jì)算設(shè)備用于根據(jù)所述電信號(hào)計(jì)算獲得所述被測容器中的介質(zhì)界面位置。
[0009]在本發(fā)明所述的介質(zhì)界面測量系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)還包括第一流量控制裝置和驗(yàn)證裝置；所述第一流量控制裝置用于將所述測量容器的第一位置或第二位置擇一連通至所述被測容器或所述驗(yàn)證裝置，所述驗(yàn)證裝置用于在與所述測量容器連通后使所述測量容器中充滿預(yù)定介質(zhì)或恢復(fù)與所述被測容器相同的介質(zhì)界面位置。
[0010]在本發(fā)明所述的介質(zhì)界面測量系統(tǒng)中，所述界面計(jì)算設(shè)備包括計(jì)算模塊和控制模塊；所述計(jì)算模塊用于根據(jù)所述電信號(hào)計(jì)算獲得介質(zhì)界面位置并輸出；所述控制模塊用于向所述第一流量控制裝置發(fā)送用于控制所述第一流量控制裝置開啟所述測量容器的一端與所述被測容器之間或所述測量容器的該端與所述驗(yàn)證裝置之間的連通的控制信號(hào)，并將接收的介質(zhì)界面位置輸出和/或顯示。
[0011]在本發(fā)明所述的介質(zhì)界面測量系統(tǒng)中，所述界面計(jì)算設(shè)備還包括密度計(jì)算模塊；所述密度計(jì)算模塊用于根據(jù)所述電信號(hào)以及所述測量容器的體積計(jì)算獲得預(yù)定介質(zhì)的密度。
[0012]在本發(fā)明所述的介質(zhì)界面測量系統(tǒng)中，所述稱重裝置包括容器框架、傳感器支架和稱重傳感器；所述稱重傳感器通過所述傳感器支架設(shè)置在所述容器框架上，所述稱重傳感器用于采集所述測量容器的質(zhì)量變化信號(hào)并輸出。
[0013]在本發(fā)明所述的介質(zhì)界面測量系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)還包括溫度測量裝置；所述溫度測量裝置用于檢測所述介質(zhì)的溫度。
[0014]在本發(fā)明所述的介質(zhì)界面測量系統(tǒng)中，所述測量容器的第一位置和第二位置分別通過柔性金屬管與所述被測容器的第三位置和第四位置相連通。
[0015]在本發(fā)明所述的介質(zhì)界面測量系統(tǒng)中，在所述測量容器與所述被測容器相連通的兩條管路上均設(shè)置有用于開啟或關(guān)閉連通的第二流量控制裝置。
[0016]—種介質(zhì)界面測量方法，用于檢測一被測容器中不同介質(zhì)間的界面，包括:
[0017]將測量容器的第一位置與所述被測容器的第三位置相連通，將所述測量容器的第二位置與所述被測容器的第四位置相連通，所述第一位置高于所述第二位置，所述第三位置及第四位置分別對(duì)應(yīng)被測容器內(nèi)的不同介質(zhì)；
[0018]檢測所述測量容器的質(zhì)量變化，以及將測得的質(zhì)量變化信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并輸出；
[0019]根據(jù)所述電信號(hào)計(jì)算獲得所述被測容器中的介質(zhì)界面位置。
[0020]在本發(fā)明所述的介質(zhì)界面測量方法中，所述方法還包括:
[0021]關(guān)閉所述測量容器的第一位置或第二位置與所述被測容器的連通，將所述測量容器中充入預(yù)定量的與所述被測容器的該第一位置或第二位置連通的介質(zhì)；
[0022]開啟所述測量容器的該端與所述被測容器的連通，根據(jù)所述被測容器中的介質(zhì)界面位置的變化值對(duì)所述介質(zhì)界面位置的測量結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:通過測量與被測容器中相連通的測量容器的質(zhì)量變化，從而根據(jù)質(zhì)量變化計(jì)算獲得被測容器中的介質(zhì)界面位置，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)界面的較高精度及較小誤差的連續(xù)測量，還由于界面測量設(shè)備不與被測介質(zhì)接觸，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種介質(zhì)界面及介質(zhì)密度的測量。
【附圖說明】
[0024]圖1以示例的方式示出了介質(zhì)界面測量系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖2以示例的方式示出了實(shí)施例一的介質(zhì)界面測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖3以示例的方式示出了實(shí)施例二的介質(zhì)界面測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖4以示例的方式示出了實(shí)施例二的界面測量設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]由于現(xiàn)有技術(shù)中的界面測量方法通常是采用將機(jī)械測量設(shè)備直接與被測量介質(zhì)進(jìn)行接觸，不僅測量精度較低及準(zhǔn)確性較差，并且只能對(duì)密度差較大或粘度較小的介質(zhì)進(jìn)行測量，而本發(fā)明一實(shí)施例提出的了一種測量設(shè)備，通過稱重傳感器在不與被測介質(zhì)進(jìn)行接觸的情況下對(duì)一被測容器中不同介質(zhì)間的界面進(jìn)行測量，結(jié)合圖1所示，該介質(zhì)界面測量系統(tǒng)包括:界面測量設(shè)備I和界面計(jì)算設(shè)備2 ;
[0029]界面測量設(shè)備I包括測量容器11和稱重裝置12 ;測量容器11的第一位置與被測容器3的第三位置相連通，測量容器11的第二位置與被測容器3的第四位置相連通，該第一位置高于該第二位置，該第三位置及第四位置分別對(duì)應(yīng)被測容器3內(nèi)的不同介質(zhì)，稱重裝置12用于檢測測量容器11的質(zhì)量變化，以及將測得的質(zhì)量變化信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并輸出；
[0030]界面計(jì)算設(shè)備2用于根據(jù)該電信號(hào)計(jì)算獲得被測容器3中的介質(zhì)界面位置31。
[0031]其中，界面計(jì)算設(shè)備2可采用微處理器、分布式控制系統(tǒng)(DCS)、可編程邏輯控制器(PLC)或工控機(jī)(IPC)等設(shè)備。
[0032]在一可選實(shí)施例中，結(jié)合圖1所示，界面測量設(shè)備I的第一位置通過一導(dǎo)管與被測容器3的第三位置相連通，該第三位置連通至該被測容器3中裝有介質(zhì)a的部分，界面測量設(shè)備I的第二位置通過一導(dǎo)管與被測容器3的第四位置相連通，該第四位置連通至該被測容器3中裝有介質(zhì)b的部分。其中，該第一位置可以設(shè)置在該測量容器11的上端面的任意位置，該第二位置可以設(shè)置在該測量容器11的下端面的任意位置。另外，該第一位置和該第二位置也可以設(shè)置在該測量容器11的側(cè)壁上，此時(shí)該第一位置高于該第二位置。
[0033]在一可選實(shí)施例中，結(jié)合圖2所示，所述系統(tǒng)還包括流量控制裝置4和驗(yàn)證裝置6 ;該流量控制裝置4用于擇一開啟測量容器11的第一位置或第二位置與被測容器3之間或測量容器11的該端與驗(yàn)證裝置6之間的連通，驗(yàn)證裝置6用于在與測量容器11連通后使該測量容器11中充滿預(yù)定介質(zhì)或恢復(fù)與被測容器3相同的介質(zhì)界面位置。
[0034]其中，流量控制裝置4可采用手動(dòng)控制的三通閥或者遠(yuǎn)程可控的三相或兩相開關(guān)閥門，并可根據(jù)測量人員的手動(dòng)操作或界面計(jì)算設(shè)備2發(fā)送的控制信號(hào)擇一開啟測量容器11的第一位置與被測容器3之間或測量容器11的該位置與驗(yàn)證裝置6之間的連通。
[0035]驗(yàn)證裝置6中可以為空，也可以裝有介質(zhì)a或介質(zhì)b，例如:當(dāng)流量控制裝置4設(shè)置在測量容器11與被測容器3的第一位置之間的管路上時(shí)，驗(yàn)證裝置6中裝有的是介質(zhì)a ;當(dāng)流量控制裝置4設(shè)置在測量容器11與被測容器3的第二位置之間的管路上時(shí)，驗(yàn)證裝置6中裝有的是介質(zhì)b。
[0036]當(dāng)開始驗(yàn)證該計(jì)算獲得的介質(zhì)界面位置31時(shí)，可通過手動(dòng)操作或由界面計(jì)算設(shè)備2發(fā)送控制信號(hào)，以控制流量控制裝置4關(guān)閉測量容器11的第一位置與被測容器3之間的連通并開啟測量容器11的該端與驗(yàn)證裝置6之間的連通。若驗(yàn)證裝置6中裝有介質(zhì)b，則可通過輔助的栗抽送的方式使測量容器11中充入介質(zhì)b，當(dāng)驗(yàn)證裝置6中充滿介質(zhì)b時(shí)，界面計(jì)算設(shè)備2計(jì)算出的介質(zhì)界面位置值不再發(fā)生變化；若驗(yàn)證裝置6中為空，則可使測量容器11中的介質(zhì)b流入驗(yàn)證裝置6中，從而使測量容器11中充入介質(zhì)a，當(dāng)驗(yàn)證裝置6中充滿介質(zhì)a時(shí)，界面計(jì)算設(shè)備2計(jì)算出的介質(zhì)界面位置值不再發(fā)生變化。然后再通過手動(dòng)操作或由界面計(jì)算設(shè)備2發(fā)送控制信號(hào)，以控制流量控制