专利名称：液位－浓度测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液位测量装置，特别是用于测量密闭容器内气-液-泥界面高度及泥浆池的沉淀层高度及悬浮物浓度的测量装置，属测量仪器技术领域。
背景技术：
在现有技术中，密闭容器中液面高度的测量方法一般采用差压式液位测量装置。其测量过程为分别在密闭容器的上、下部设置两个取压管，取压管连通密闭容器的内部，一个差压测量元件通过两个取压管，检测密闭容器内上、下部的压力差值。当密闭容器内的液位高度变化时，该压力差值相应变化，如果被测介质为单一组份或密度不变，液位高度变化与压力差值变化的关系是线性的。此种液位测量装置被广泛应用到工业生产中，可准确地测量出密闭容器中单一介质的液位高度。但上述装置的不足之处是其应用范围具有一定局限性，如对于密闭容器中存有气-液-泥三相物质时，其相互界面高度的测量、开放容器中沉淀层高度测量、液体悬浮物浓度测量等则难以完成，在现有技术中尚无合适的测量仪器能够满足上述测量要求。

发明内容
本实用新型用于克服已有技术的不足而提供一种测量范围广、适用于混合液体、粘稠物体液位高度及浓度的测量装置。
本实用新型所称问题是由如下技术方案解决的一种液位-浓度测量装置，构成中包括动力源、取压管、压力测量元件和送气管，其中，取压管连通送气管，送气管连通动力源，其特征在于所述取压管至少为两根，每根取压管上分别设置一次阀门和二次阀门，取压管的出口端连通容器，至少有两根取压管的出口端低于常用液位以下，其中一根取压管的出口端置于容器底部，在出口端最高位的取压管上位于一次阀门和二次阀之间设有压力测量元件，所述压力测量元件为压力变送器或差压变送器，每两个取压管之间并联差压变送器，差压变送器的取压点位于一次阀门和二次阀门之间。
上述液位-浓度测量装置，增设逆止阀，逆止阀设置在送气管上，位于动力源的出口处。
上述液位-浓度测量装置，增设缓冲罐，缓冲罐的上游口与逆止阀的下游口连通，缓冲罐的下游口与送气管连通。
上述液位-浓度测量装置，所述动力源为风机或水泵，其介质为压缩空气或加压液体或蒸汽，其工作压力为被测设备最大压力的1.1～1.5倍。
上述液位-浓度测量装置，所述取压管的出口处设有导管，导管与一次阀门之间设有软管。
本实用新型对普通液位高度测量装置进行了改进，在取压管路上设置附加元件、增加取压点并增设逆止阀和缓冲存储罐。通过对取压点压力值的测量，换算出液位高度及液体浓度。其主要工作部件采用普通的测量元件，拓宽了传统液位计的应用范围，可以解决密闭容器中气-油-水、气-液-泥三相物质界面高度测量及开放容器沉淀层高度测量，特别适合于高温气-液、粘稠液体及易结晶液体的液位测量。该装置理论依据可靠、测量值准确、结构合理简单、易于维护保养、使用寿命长。


图1是本实用新型结构示意图；图2是本实用新型另一方案的结构示意图。
具体实施方式
图1所示为利用本实用新型测量蒸馏塔内液位及浓度的结构示意图。参见附图，本实用新型由动力源1、逆止阀2、缓冲罐3、送气管15、二次阀门4、4.1、4.2一次阀门5、5.1、5.2取压管6、差压变送器7、8压力变送器9等组成。在蒸馏塔10侧壁内下部、中部、上部分别设置有A、C、E三个取压口，这三个取压口分别通过取压管6和三个一次阀门5、5.1、5.2的下游口连通，三个压力测量元件分别在一次阀门和二次阀门之间设置取压点，通过B、D、F三个取压点和三个二次阀门4、4.1、4.2的下游口连通，三个二次阀门4、4.1、4.2的上游口连通送气管15，送气管15、缓冲罐3、逆止阀2、动力源1依次连通。差压变送器7并联于中、下部取压管上，差压变送器8并联于上、中部取压管上，压力变送器9连接于最高位的取压管上。其中动力源1的压力为被测设备最大压力Pmax的1.1--1.5倍。其工作过程如下由动力源1提供的测量动力经逆止阀2、缓冲罐3、送气管15、二次阀门4、4.1、4.2一次阀门5、5.1、5.2进入被测容器内，动力源1的介质可以是蒸汽、压缩空气、加压液体等流体，逆止阀2的作用是防止断电后，被测设备内介质倒流。缓冲罐3在断电时起缓冲维持作用。当被测容器内没有压力时，分别调整各支路的一次阀门5、5.1、5.2和二次阀门4、4.1、4.2，使得一次阀门5、5.1、5.2和二次阀门4、4.1、4.2连接处B、D、F点的分压值全部等于1.1Pmax/2，亦即B-D间的差压ΔP1和D-F间的差压ΔP2都等于零。当被测设备内存在气-油-水三相时，A、C、E三个取压口会有三个不同的压力值，这些压力信号通过三个一次阀门5、5.1、5.2传递到B、D、F三个取压点，B、D、F三个取压点压力值与A、C、E三个取压口的压力值呈线性关系。差压变送器7、差压变送器8和压力变送器9分别检测B-D间的差压ΔP1、D-F间的差压ΔP2和F点的压力值P测，根据这三个测量值，便可计算出蒸馏塔内混合相液位及组份1的质量浓度ρB1，这里我们将密度最大的组份作为组份1。
可写出P测＝(P+1.1Pmax)/2ΔP1＝h*ρ12/2ΔP2＝h*ρ23/2已知密度ρ1、ρ2、h、ΔP1，求组份1液位h1ρ12＝2*ΔP1/hh1＝h(ρ12-ρ2)/(ρ1-ρ2)已知ρ2、ρ3、h、ΔP2，求混合相液位h混P＝2*P测-1.1Pmaxρ3’＝ρ3*(101+P)/101(压缩气体密度修正)ρ23＝2*ΔP2/hh2＝h(ρ23-ρ3’)/ρ2-ρ3’)h混＝h+h2已知ρ1、h1、h计算组份1的质量浓度ρB1(ρB1为组份1的质量与混合相的体积之比)ρB1＝ρ1*h1/h式中ΔP1------B-D间差压测量值KPaΔP2------D-F间差压测量值Kpaρ1------已知的组份1密度 Kg/m3
ρ2------已知的组份2密度Kg/m3ρ3------已知的气体组份3密度Kg/m3ρ12------A-C间混合密度 Kg/m3ρ23------C-E间混合密度 Kg/m3ρB1------组份1质量浓度 Kg/m3h--------A-C间、C-E间垂直高度100mh1--------A-C间组份1所占垂直高度100mh2--------C-E间组份2所占垂直高度100mh混-------混合相液位100mP---------设备内压力值 KPaP测-------F点压力测量值 KPa1.1Pmax---附加动力源1的工作压力值Kpa(100m为1个单位，1m为0.01单位)图2所示为利用本实用新型测量泥浆池内液位及密度的结构示意图。泥浆池11与大气连通，故只设置了两个取压管，它们的出口分别在泥浆池内下部和中部A、C两点取压，两个一次阀门5、5.1的上游口分别通过B、D两个取压点和两个二次阀门4、4.1的下游口连通。B-D之间并联有差压变送器7，另有一个差压变送器8一端连通D点，另一端连通大气F点。其中动力源1的设计压力Pmax为泥浆池11的高度H与组份1密度ρ1的乘积，这里我们将密度最大的组份作为组份1。其工作过程如下由动力源1提供的压缩空气经逆止阀2、缓冲存储罐3、二次阀门4、一次阀门5、取压管6进入泥浆池11内，逆止阀2和缓冲罐3的作用同方案一。当泥浆池11内没有物料时，分别调整各支路的一次阀门5、5.1和二次阀门4、4.1，使得一次阀门5、5.1和二次阀门4、4.1连接处B、D点的分压值全部等于Pmax/2，亦即B-D间的差压ΔP1等于零，当泥浆池11内存在水-泥浆时，A、C两个取压口会有两个不同的压力值，这些压力信号通过两个一次阀门5、5.1传递到B、D两个取压点，B、D两个取压点压力值与A、C两个取压口的压力值是线性关系。差压变送器7检测B-D间的差压ΔP1，差压变送器8检测D-F间的差压ΔP2，根据这两个测量值，便可计算出泥浆池11内泥-水分界层高度、混合泥浆液位高度和组份1的质量浓度ρB1。
可写出ΔP1＝h*ρ12/2
ΔP2＝h2*ρ2/2已知密度ρ1、ρ2、h、ΔP1，求泥-水分界层h1ρ12＝2*ΔP1/hh1＝h(ρ12-ρ2)/(ρ1-ρ2)已知ρ2、ΔP2、h，求混合相液位h混h2＝2*ΔP2/ρ2h混＝h+h2已知ρ1、h1、h计算组份1的质量浓度ρB1(ρB1为组份1的质量与混合相的体积之比)ρB1＝ρ1*h1/h式中ΔP1-----B-D间差压测量值KPaΔP2-----D-F间差压测量值Kpaρ1-----已知的组份1密度 Kg/m3ρ2-----已知的组份2密度 Kg/m3ρ12-----A-C间混合密度 Kg/m3ρB1-----组份1质量浓度 Kg/m3H-------泥浆池垂直高度 100mh--------A-C间垂直高度 100mh1-------A-C间组份1所占垂直高度 100mh2-------C点以上组份2所占垂直高度 100mh混-----泥浆池混合相液位100mPmax-----附加动力源1的工作压力值 Kpa(100m为1个单位，1m为0.01单位)仍参阅图2，在本实施方案中，取压管的出口端设有导管16，导管插入泥浆池中与被测物质长期直接接触，需采用耐腐蚀、耐高温的材料如不锈钢管制成。在导管与一次阀门之间设置了连接软管12，测量时可根据现场情况调节软管长度使之满足测量需要，此结构可使得该装置使用灵活，位置机动可调。
除上述两种实施方案外，本实用新型亦可以根据测量需要采用多根取压管，在任意两根取压管之间并联差压变送器，取得压力变化信号，根据压力变化信号测出所需的测量值。
权利要求1.一种液位-浓度测量装置，构成中包括动力源、取压管、压力变送器和送气管，其中，取压管连通送气管，送气管连通动力源，其特征在于所述取压管(6)至少为两根，每根取压管上分别设置一次阀门(5、5.1、5.2)和二次阀门(4、4.1、4.2)，取压管的出口端连通容器(10)，至少有两根取压管的出口端低于常用液位以下，其中一根取压管的出口端置于容器底部，在出口端最高位的取压管上位于一次阀门和二次阀之间设有压力测量元件，所述压力测量元件为压力变送器(9)或差压变送器(8)，每两个取压管之间并联差压变送器，差压变送器的取压点位于一次阀门和二次阀门之间。
2.根据权利要求1所述的液位-浓度测量装置，其特征在于增设逆止阀(2)，逆止阀设置在送气管(15)上，位于动力源(1)的出口处。
3.根据权利要求2所述的液位-浓度测量装置，其特征在于增设缓冲罐(3)，缓冲罐的上游口与逆止阀(2)的下游口连通，缓冲罐(2)的下游口与送气管连通。
4.根据权利要求1或2或3所述的液位-浓度测量装置，其特征在于所述动力源(1)为风机或水泵。
5.根据权利要求4所述的液位-浓度测量装置，其特征在于所述取压管的出口处设有导管(16)，导管与一次阀门之间设有软管(12)。
专利摘要一种液位－浓度测量装置，属测量仪器技术领域。用于解决密闭容器内气－油－水界面高度及泥浆池的沉淀层高度等不易测量的技术问题。其改进之处是所述取压管至少为两根，每根取压管上设置一次阀门和二次阀门，取压管的出口端连通容器，至少有两根取压管的出口端低于常用液位以下，一根取压管的出口端置于容器底部，在出口端最高位的取压管上位于一次阀门和二次阀之间设有压力测量元件，两个取压管之间并联差压变送器，差压变送器的取压点位于一次阀门和二次阀门之间。本实用新型拓宽了传统液位计的应用范围，特别适合于高温气－液、粘稠液体及易结晶液体的液位测量。该装置理论依据可靠、测量值准确、结构简单、易于维护保养、使用寿命长。
文档编号G01N9/00GK2656994SQ20032011132
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月2日 优先权日2003年12月2日
发明者冯长周, 冯轩 申请人:冯长周