專利名稱：一種球罐中液化氣重量的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種球罐中液化氣重量的測(cè)量方法，屬于測(cè)量控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，球罐中液化氣重量常見的測(cè)量方法，是利用差壓法原理測(cè)量液化氣的液位高度，即用差壓變送器測(cè)量球罐上下部位的壓差，按壓差＝液位高度×液化氣密度×重力加速度的公式，根據(jù)液化氣的組份確定一個(gè)液化氣密度值，計(jì)算出球罐中液的液位高度，進(jìn)而計(jì)算出球罐中液化氣的體積，并根據(jù)上述所確定的液化氣密度計(jì)算出球罐中液化氣的重量。
此方法的缺陷在于由于液化氣的密度隨溫度變化較大，加之液化氣組份的不確定性較大，其密度變化可達(dá)20％。在這種情況下采用普通差壓法測(cè)量球罐中液化氣的液位本身誤差就較大，換算成容積后再乘以一個(gè)不正確的密度而給液化氣重量測(cè)量計(jì)算結(jié)果帶來更大的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述存在的缺陷，提出一種用于球罐中液化氣重量的測(cè)量方法，本發(fā)明的技術(shù)解決方案測(cè)量方法的步驟依次分一、用差壓變送器DBC測(cè)量液化氣球罐底部與頂部間的壓差ΔP以及用雷達(dá)液位計(jì)DBL測(cè)量球罐中液態(tài)液化氣的液面高度H，并轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號(hào)；二、代表上述壓差ΔP及液面高度H的電流信號(hào)通過第一、第二防爆安全柵DFA1、DFA2轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，接入到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)IPC內(nèi)的模擬量數(shù)據(jù)采集卡A/D上；三、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)IPC計(jì)算球罐中液化氣的重量W；球罐中液化氣的重量W＝W1+W2，式中的W1是球罐中液態(tài)液化氣的重量，W2是氣態(tài)液化氣重量，W1＝V1×ρ1，W2＝V2×ρ2，式中的V1是球罐中液態(tài)液化氣體積，ρ1是液態(tài)液化氣的密度，V2是球罐中氣態(tài)液化氣體積，ρ2是球罐中氣態(tài)液化氣的密度，V1＝π×H2×(R-H÷3)，V2＝π×R3×4÷3-V1，式中的π是圓周率，R是液化氣球罐的半徑，H是球罐中液態(tài)液化氣的液面高度，ρ1＝ΔP÷H÷G，ρ2＝6607×P÷T，式中的ΔP是液化氣球罐底部與頂部間的壓差，G是當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，P是球罐的內(nèi)的絕對(duì)壓力，T是液化氣的絕對(duì)溫度。
當(dāng)球罐中液態(tài)液化氣較多時(shí)，氣態(tài)液化氣的重量所占比例很小，可以忽略不計(jì)；而當(dāng)球罐中液態(tài)液化氣較少時(shí)，氣態(tài)液化氣的重量所占比例就較大，如果忽略此部份的重量就會(huì)對(duì)液化氣的總重量測(cè)量計(jì)算結(jié)果帶來較大的誤差。但因ρ2較小，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將ρ2作定值計(jì)算。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)測(cè)量精度高，可得到球罐中液化氣的真實(shí)密度值，液位測(cè)量結(jié)果可靠。


附圖1是本發(fā)明的流程圖。
附圖2是本發(fā)明的實(shí)施例圖。
圖中的ΔP是液化氣球罐底部與頂部間的壓差；H是球罐中液態(tài)液化氣的液位高度；CUF1、CUF2、CUF3是第一、第二、第三除法器；CNF1、CNF2、CNF3、CNF4、CNF5、CNF6是第一至第六乘法器；G是當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?；JAF是加法器；JNF1、JNF12是第一、第二減法器；R是球罐半徑；PF是平方器；RF是立方器；π是圓周率；A是常數(shù)；ρ2是氣態(tài)液化氣密度；W是液化氣總重量。DBC是電動(dòng)差壓變送器，用于測(cè)量液化氣球罐底部與頂部間的壓差ΔP；DBL是雷達(dá)液位計(jì)，用于測(cè)量球罐中液態(tài)液化氣的液位；DFA1、DFA2是第一、第二防爆安全柵，用于控制室儀表與現(xiàn)場(chǎng)防爆儀表之間的連接，保證正常的信號(hào)傳輸，限制能量的傳輸；A/D是模擬量數(shù)據(jù)采集卡，插在IPC工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中，用于采集模擬量；BH1、BH2是計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)的標(biāo)度變換功能，將0～100％的各種模擬量變換為與變送器量程對(duì)應(yīng)的工程量；IPC是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施例方式
對(duì)照附圖1，球罐中液化氣重量的測(cè)量方法的步驟依次分為一、用差壓變送器(DBC)測(cè)量液化氣球罐底部與頂部間的壓差ΔP以及用雷達(dá)液位計(jì)(DBL)測(cè)量球罐中液態(tài)液化氣的液面高度H，分別轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號(hào)二、代表上述壓差ΔP及液面高度H的電流信號(hào)通過第一、第二防爆安全柵(DFA1、DFA2)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，接入到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)IPC內(nèi)的模擬量數(shù)據(jù)采集卡(A/D)上；三、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)IPC計(jì)算球罐中液化氣的重量W；球罐中液化氣的重量W＝W1+W2，式中的W1是球罐中液態(tài)液化氣的重量，W2是氣態(tài)液化氣重量，W1＝V1×ρ1，W2＝V2×ρ2，式中的V1是球罐中液態(tài)液化氣體積，ρ1是液態(tài)液化氣的密度，V2是球罐中氣態(tài)液化氣體積，ρ2是球罐中氣態(tài)液化氣的密度，
V1＝π×H2×(R-H÷3)，V2＝π×R3×4÷3-V1，式中的π是圓周率，R是液化氣球罐的半徑，H是球罐中液態(tài)液化氣的液面高度，ρ1＝ΔP÷H÷G，ρ2＝6607×P÷T，式中的ΔP是液化氣球罐底部與頂部間的壓差，G是當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，P是球罐的內(nèi)的絕對(duì)壓力，T是液化氣的絕對(duì)溫度。為簡(jiǎn)化計(jì)算，將ρ2作定值計(jì)算。
對(duì)照附圖2，電動(dòng)差壓變送器的型號(hào)為1151DP-461/293防爆型，測(cè)量范圍為0～64KPa，輸出信號(hào)范圍為4～20mA；雷達(dá)液位計(jì)的型號(hào)為SITRANSLR400防爆型，測(cè)量范圍為0～7m，輸出信號(hào)范圍為4～20mA，安裝在球罐頂部，所顯示值為以頂部為基準(zhǔn)，即球罐中液位最高時(shí)顯示為0，液最低時(shí)顯示為7m(100％)；IPC為臺(tái)灣產(chǎn)磐儀IPC-830工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，CPU為P4 1.8G，256M內(nèi)存，40G硬盤；模擬量數(shù)據(jù)采集卡A/D為8通道12位，每一通道采樣周期0.1秒，本實(shí)施例中使用2個(gè)通道；DFA為防爆安全柵，選用DFA-1100型。
常數(shù)A為1.3333；圓周率π取3.1416；球罐的內(nèi)的絕對(duì)壓力按0.7MPa、液化氣的溫度按300°K計(jì)算出氣態(tài)液化氣密度ρ2為15.4Kg/m3；當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣菺取9.8m/s2實(shí)施例，液化氣球罐的半徑R為3.5m；當(dāng)液位計(jì)輸出為10.4mA(40％)時(shí)測(cè)得的差壓變送器輸出為9.76mA(36％)。
具體測(cè)量方式用差壓變送器DBC測(cè)出的液化氣球罐底部與頂部間的壓差ΔP轉(zhuǎn)換成9.76mA的電流信號(hào)，用雷達(dá)液位計(jì)DBL液態(tài)液化氣的液面高度H轉(zhuǎn)換成10.4mA的電流信號(hào)，上述二信號(hào)通過第一、第二防爆安全柵DFA1、DFA2分別轉(zhuǎn)換為2.44V、2.6V的電壓，通過插在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中的模擬量數(shù)據(jù)采集卡A/D進(jìn)入工業(yè)控制計(jì)算機(jī)IPC，標(biāo)度變換BH1將壓差信號(hào)變換為23040Pa、標(biāo)度變換BH2將液位高度H信號(hào)變換為以球罐下部為基準(zhǔn)的4.2m的液位高度信號(hào)；經(jīng)第一除法器CUF1實(shí)現(xiàn)壓差ΔP為24000Pa除以液面高度4.2m，得到5714.3，再由第二除法器CUF2除以重力加速度9.8，得到液態(tài)液化氣的密度ρ1為559.8Kg/m3。
將球罐半徑R(3.5m)，送第一減法器JNF1減去液態(tài)液化氣液面高度(4.2m)經(jīng)第三除法器CUF3除以3后的值(1.4)，所得差為2.1，再與液態(tài)液化氣的液面高度H(4.2m)經(jīng)平方器PF平方運(yùn)算后的值(17.64)一同送第一乘法器CNF1相乘，所得積為37.044，再進(jìn)入第二乘法器CNF2乘以圓周率π(3.1416)，即得到球罐中液態(tài)液化氣的體積V1為116.38m3。
將液態(tài)液化氣的密度ρ1(559.8Kg/m3)與球罐中液態(tài)液化氣的體積V1(116.38m3)送入第三乘法器CNF3相乘即得到球罐中液態(tài)液化氣的重量W1為65150kg。
將球罐半徑R(3.5m)送立方器RF進(jìn)行立方運(yùn)算，得42.875，再送第四乘法器CNF4乘以圓周率π(3.1416)，其積為134.7，送第五乘法器CNF5乘以常數(shù)A(1.3333)，所得球罐總體積為179.60，再送第二減法器JNF2減去液態(tài)液化氣的體積V1(116.38m3)，即得罐中氣態(tài)液化氣的體積V2為63.22m3。
將氣態(tài)液化氣的體積V1(63.22m3)送第六乘法器CNF6乘以氣態(tài)液化氣密度ρ1(15.4Kg/m3)，即得到氣態(tài)液化氣重量W2為974Kg。
將液態(tài)液化氣的重量W1(65150kg)與氣態(tài)液化氣重量W2(974Kg)一同送加法器JAF相加，即得到球罐中液化氣的總重量為66124Kg。
權(quán)利要求
1.一種球罐中液化氣重量的測(cè)量方法，其特征是它的測(cè)量方法的步驟依次分一、用差壓變送器(DBC)測(cè)量液化氣球罐底部與頂部間的壓差ΔP，用雷達(dá)液位計(jì)(DBL)測(cè)量球罐中液態(tài)液化氣的液面高度H，并轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號(hào)；二、代表上述壓差ΔP及液面高度H的電流信號(hào)通過第一、第二防爆安全柵(DFA1、DFA2)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，接入到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)IPC內(nèi)的模擬量數(shù)據(jù)采集卡A/D上；三、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC)計(jì)算球罐中液化氣的重量W；球罐中液化氣的重量W＝W1+W2，式中的W1是球罐中液態(tài)液化氣的重量，W2是氣態(tài)液化氣重量，W1＝V1×ρ1，W2＝V2×ρ2，式中的V1是球罐中液態(tài)液化氣體積，ρ1是液態(tài)液化氣的密度，V2是球罐中氣態(tài)液化氣體積，ρ2是球罐中氣態(tài)液化氣的密度，V1＝π×H2×(R-H÷3)，V2＝π×R3×4÷3-V1，式中的π是圓周率，R是液化氣球罐的半徑，H是球罐中液態(tài)液化氣的液面高度，ρ1＝ΔP÷H÷G，ρ2＝6607×P÷T，式中的ΔP是液化氣球罐底部與頂部間的壓差，G是當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，P是球罐的內(nèi)的絕對(duì)壓力，T是液化氣的絕對(duì)溫度。
全文摘要
本發(fā)明是一種球罐中液化氣重量的測(cè)量方法，測(cè)量方法的步驟分用差壓變送器測(cè)量液化氣球罐底部與頂部間的壓差以及用雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量球罐中液態(tài)液化氣的液面高度H，并轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號(hào)；代表上述壓差ΔP及液面高度H的電流信號(hào)通過第一、第二防爆安全柵轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，接入到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)IPC內(nèi)的模擬量數(shù)據(jù)采集卡A/D上；工業(yè)控制計(jì)算機(jī)IPC計(jì)算球罐中液化氣的重量W；球罐中液化氣的重量W＝W1+W2，W1＝V1×ρ1，W2＝V2×ρ2，V1＝π×H
文檔編號(hào)G01G17/00GK1746636SQ20051009484
公開日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2005年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月17日
發(fā)明者孫世榮, 張廣明, 林錦國(guó) 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)