一种主动式液位测量装置及测量方法与流程

本发明涉及液位测量，尤其涉及一种主动式液位测量装置及测量方法。

背景技术：

1、现有的lng储罐通常采用以下几种液位计进行液位测量：

2、1、压差式液位计，压差式液位计是利用容器内均匀液体的压强与高度成正比的关系，通过液体底部的压力来折算液位高度；但此种液位计对于水平布置的lng管道来说，无法采用压差进行液位测量；

3、2、伺服液位计，其测量是基于浮力平衡的原理，通过检测浮子上浮力的变化，与预先设定的浮子重量进行比较，如果两者之间存在偏差，则会通过马达驱动浮子进行上下调整，直至偏差归零，在实际测量过程中是通过监测测量钢丝的张力来寻找对应液位；此种方式需要将浮子置于介质之中，但对于用于传输介质的lng管道来说，显然不便在其内设置浮子，从而传统的伺服液位计无法适用；

4、3、磁致伸缩液位计，工作时，上端电子部件产生低压电流脉冲，开始计时，产生磁场沿磁致伸缩线向下传播，浮子随着液位变化沿测量竿上下移动，浮子内有磁铁，也产生磁场，两个磁场相遇，磁致伸缩线扭曲形成扭应力波脉冲，脉冲速度已知，计算脉冲传播时间即对应液位精确变化；同样此种方式也需要将浮子置于介质之中，但对于用于传输介质的lng管道来说，显然不便在其内设置浮子，传统的磁致伸缩液位计无法适用；

5、4、电容式液位计，是基于电容感应的原理，当被测介质浸没电极的高度变化时，会引起其电容变化，高度变大，电容值变大，反之则变小，将液位高度的变化转换成电信号输出；同样此种方式需要将电极置于介质之中，但对于用于传输介质的lng管道来说，显然不便在其内设置电极，传统的电容式液位计无法适用。

6、综上所述，传统的液位计通常用于储罐式容器内介质的液位测量，对于lng管道还没有合适的液位计进行液位测量。

7、因此，亟需一种主动式液位测量装置及测量方法，能够对水平管道的液位进行测量。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种主动式液位测量装置及测量方法，旨在解决传统的液位计无法适用水平管道内液位测量的技术问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种主动式液位测量装置，包括主动式液位测量本体和分析处理模块，所述分析处理模块内存储有所述主动式液位测量本体在各种液位高低下的容器表面对应的标定温度变化率；

3、所述主动式液位测量本体包括依次自内向外设置的温度传感器、第一隔离层、加热层和第二隔离层；

4、所述温度传感器和所述第一隔离层之间还填充有绝热材料；

5、所述温度传感器，用于对待测量容器的表面进行温度测定；

6、所述加热层，用于对待测量容器的表面进行加热；

7、所述绝热材料、所述第一隔离层和所述第二隔离层均用于隔离所述加热层产生的热量；

8、所述分析处理模块与所述温度传感器通讯连接，用于接收所述温度传感器反馈的温度信息，并基于所述温度信息分析出容器表面的当前温度变化率；

9、并将获得的所述当前温度变化率与所述标定温度变化率逐一进行比较，获得容器的当前液位高度。

10、作为上述方案进一步的改进，所述主动式液位测量装置还包括控制器，所述分析处理模块与所述控制器通讯连接，所述加热层与所述控制器电性连接。

11、作为上述方案进一步的改进，所述控制器包括第一控制模块和第二控制模块，所述第一控制模块与所述加热层电性连接，用于控制所述加热层的加热时长；

12、所述第二控制模块，用于根据当前液位高度控制测量容器内介质的补液/泄放。

13、作为上述方案进一步的改进，所述温度传感器、所述第一隔离层、所述加热层和所述第二隔离层依次沿其径向自内向外呈拱形设置，外层依次包覆与其相邻的内层。

14、作为上述方案进一步的改进，所述主动式液位测量本体呈半球状或半椭球状；

15、所述第一隔离层、所述加热层和所述第二隔离层依次自内向外同心设置，所述温度传感器设置在球心处。

16、作为上述方案进一步的改进，所述主动式液位测量装置还包括显示模块，所述显示模块分别与所述控制器、所述分析处理模块通讯连接，用于可视化获得的当前温度变化率以及当前液位高度。

17、第二方面，本发明还提供一种上述主动式液位测量装置的测量方法，其步骤包括：

18、s1、将容器/管道表面清理干净、去除杂质并打磨光滑露出材质本体，将主动式液位测量本体紧密贴合至材质表面，并沿所述容器/管道液位高低方向间隔布置若干个所述主动式液位测量本体；

19、s2、控制器控制各个所述主动式液位测量本体加热到预设加热时长；

20、s3、分析处理模块根据预设加热时长前到预设加热时长后的温度变化曲线，分析出各个所述主动式液位测量本体的当前温度变化率；

21、s4、当某一所述主动式液位测量本体的当前温度变化率与所述分析处理模块内存储的处于液位分界面时的标定温度变化率相同时，判定该所述主动式液位测量本体所处位置即为所述容器/管道的当前液位高度。

22、作为上述方案进一步的改进，在步骤s1中，在所述容器/管道表面至少布置两列所述主动式液位测量本体，且两列所述主动式液位测量本体所在平面呈预设夹角，优选的，所述预设夹角为90°。

23、作为上述方案进一步的改进，还包括步骤s5，所述控制器将获得的当前液位高度与预设液位控制线进行比较，

24、若当前液位高度低于所述预设液位控制线，控制所述容器/管道进行补液，若当前液位高度高于所述预设液位控制线，控制所述容器/管道进行泄放。

25、作为上述方案进一步的改进，在步骤s1前，还包括步骤s0，设定液体介质类型和所述容器/管道材质，所述分析处理模块内存储有不同液体介质和不同所述容器/管道材质对应的标定温度变化率。

26、作为上述方案进一步的改进，所述标定温度变化率根据实际的容器/管道材质和储存的液体介质进行温度变化率标定，对于某种材质的所述容器/管道，

27、无液体介质情况下，测定所述主动式液位测量本体在容器/管道材质表面工作时的第一温度变化率；

28、有液体介质情况下，测定所述主动式液位测量本体在液位以上时所述容器/管道材质表面的第二温度变化率；

29、有液体介质情况下，测定所述主动式液位测量本体在液位以下时所述容器/管道材质表面的第三温度变化率；

30、有液体介质情况下，测定所述主动式液位测量本体在液位分界面时所述容器/管道材质表面的第四温度变化率。

31、由于本发明采用了以上技术方案，使本技术具备的有益效果在于：

32、本发明提供一种主动式液位测量装置，包括主动式液位测量本体和分析处理模块，所述分析处理模块内存储有所述主动式液位测量本体在各种液位高低下的容器表面对应的标定温度变化率；所述主动式液位测量本体包括依次自内向外设置的温度传感器、第一隔离层、加热层和第二隔离层；所述温度传感器和所述第一隔离层之间还填充有绝热材料；所述温度传感器，用于对待测量容器的表面进行温度测定；所述加热层，用于对待测量容器的表面进行加热；所述绝热材料、所述第一隔离层和所述第二隔离层均用于隔离所述加热层产生的热量；所述分析处理模块与所述温度传感器通讯连接，用于接收所述温度传感器反馈的温度信息，并基于所述温度信息分析出容器表面的当前温度变化率；并将获得的所述当前温度变化率与所述标定温度变化率逐一进行比较，获得容器的当前液位高度；在本发明中，在所述主动式液位测量本体内设置有加热层和温度传感器，基于液体介质和气体介质对热传导有不同的热响应，能够通过所述加热层对测量对象(如容器/管道)进行预设时间的加热，然后停止加热，再通过所述温度传感器对测量对象(容器/管道)进行温度测定，获得测量对象(容器/管道)的当前温度变化率，然后结合实际存储的标定温度变化率来判断测量对象(容器/管道)的当前液位高度；如此设置的主动式液位测量装置，测量时，只需要将所述主动式液位测量本体贴合设置在测量对象(容器/管道)外表面，控制所述加热层对测量对象进行预设时长的加热时间，再通过温度传感器获得对应的温度变化率，便可获得测量对象的液位高低，相对于传统的伺服液位计和磁致伸缩液位计，无需在所述测量对象内腔设置浮子；相对于传统的电容式液位计，无需在所述测量对象内腔设置电极；颠覆传统的常规液位计的液位测量原理，能够有效的解决无法使用传统的压差式液位计等进行液位测量的情况，采用本发明提供的一种主动式液位测量装置能够对lng管道进行液位测量。

技术特征：

1.一种主动式液位测量装置，其特征在于，包括主动式液位测量本体和分析处理模块，所述分析处理模块内存储有所述主动式液位测量本体在各种液位高低下的容器表面对应的标定温度变化率；

2.根据权利要求1所述的一种主动式液位测量装置，其特征在于，所述主动式液位测量装置还包括控制器，所述分析处理模块与所述控制器通讯连接，所述加热层与所述控制器电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种主动式液位测量装置，其特征在于，所述控制器包括第一控制模块和第二控制模块，所述第一控制模块与所述加热层电性连接，用于控制所述加热层的加热时长；

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种主动式液位测量装置，其特征在于，所述温度传感器、所述第一隔离层、所述加热层和所述第二隔离层依次沿其径向自内向外呈拱形设置，外层依次包覆与其相邻的内层。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种主动式液位测量装置，其特征在于，所述主动式液位测量本体呈半球状或半椭球状；

6.根据权利要求2或3所述的一种主动式液位测量装置，其特征在于，所述主动式液位测量装置还包括显示模块，所述显示模块分别与所述控制器、所述分析处理模块通讯连接，用于可视化获得的当前温度变化率以及当前液位高度。

7.一种如权利要求1-6任意一项所述的一种主动式液位测量装置的测量方法，其特征在于，其步骤包括：

8.根据权利要求7所述的一种主动式液位测量装置的测量方法，其特征在于，在步骤s1中，在所述容器/管道表面至少布置两列所述主动式液位测量本体，且两列所述主动式液位测量本体所在平面呈预设夹角。

9.根据权利要求7或8所述的一种主动式液位测量装置的测量方法，其特征在于，还包括步骤s5，所述控制器将获得的当前液位高度与预设液位控制线进行比较，

10.根据权利要求7或8所述的一种主动式液位测量装置的测量方法，其特征在于，在步骤s1前，还包括步骤s0，设定液体介质类型和所述容器/管道材质，所述分析处理模块内存储有不同液体介质和不同所述容器/管道材质对应的标定温度变化率。

技术总结
本发明提供一种主动式液位测量装置及测量方法，装置包括主动式液位测量本体和分析处理模块，分析处理模块内存储有主动式液位测量本体在各种液位高低下的容器表面对应的标定温度变化率；主动式液位测量本体包括依次自内向外设置的温度传感器、第一隔离层、加热层和第二隔离层；温度传感器，用于对待测量容器的表面进行温度测定；加热层，用于对待测量容器的表面进行加热；分析处理模块与温度传感器通讯连接，用于接收温度传感器反馈的温度信息，并基于温度信息分析出容器表面的当前温度变化率；并将获得的当前温度变化率与标定温度变化率比较，获得容器的当前液位高度；本发明能够对水平管道的液位进行准确测量。

技术研发人员：王俊强,张晓兵,梁妍,王汉奎,王涛
受保护的技术使用者：中国特种设备检测研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23