专利名称：伺服式多用液体测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用于液体的全尺寸温度及同一储罐内装有多种液体时，各液界面位置及容积测量的设备。
目前国内各大油田及石化集团储罐区的液体测量系统普遍存在着液体液位测量精度、液体温度测量精度及油—水混装时液体界面位置测量精度三个难题。如采用专利91207292.x“绝对式挠性编码带”技术的光导码带液位仪，因没有温度保证系统，忽略了编码带在不同温度下热胀冷缩的特点及码带与浮标在引力作用下的线性变形，使得码带读出的精度与实际情况有较大的误差；又如采用专利ZL92242857.3技术的“储罐智能容量仪”，因其结构特点的限制，虽然有温度输出信号，但其测温点只限于罐内的局部范围，无法对全罐所有液体层进行测量，因此测出的液体容量值也有较大的误差。还有以我国大庆为代表的油田，石油储藏量日益减少，采用“压水采油”法势在必行，但采出的这种石油装入储罐后，含水量高达50％--90％，相应测油—水界面的设备至今仍没有一种智能设备能较为准确地测量，其测量误差导致生产工时和石油的浪费。另外，就纯温度测量系统来说，目前大型储罐区内采用的测温设备，测温点最多达到5个点，对于高20-30米的储罐，因测温点太少，难以对全罐液体温度分布进行准确的描述。
本实用新型的目的是提供一种精度高、测量范围广并由计算机进行温度、引力调控补偿的液位测量、多种液体时各液界面位置测量及罐深全尺寸准无级多点温度测量的三位一体设备的机械部分。这个设备能有效的解决我国目前普遍存在的储区三个测量精度的难题。
本实用新型的目的是这样实现的。见
图1计算机按编好的程序控制电机，带动磁性联轴器，并由磁性联轴器直接带动蜗杆转动，蜗杆上固定有狭缝光盘，当狭逢光盘随蜗杆转动时，装在狭缝光盘两侧的一组光导管读出信号送给计算机计数(这个结构是本实用新型的长度测量基准)，蜗杆转动时，带动蜗轮和蜗轮轴及装在蜗轮轴上的绕线辊一起减速运动，此时，绕线辊上的同轴电缆经同步滑轮、固定滑轮及刮油器按预定的路线收、放，在同轴电缆的下端系有由力值传感器、温度传感器及环型管等结构组成的组合探头也随同轴电缆的收、放而上下移动，根据组合探头全尺寸范围内移动所感应出的每一层液体的温度及对应位置在重力作用下，组合探头的重力值(这部分是本实用新型的温度和引力基准)，由计算机随时记录下来，当力值传感器在单位长度内(由长度基准给出)，其感应信号的变化率加快时，计算机则重新控制电机使得组合探头上的力值传感器反复寻找力值的最佳平衡点，该平衡点就是液体的液界面位置，此时计算机根据温度基准，引力基准(重力作用下同轴电缆不同长度下的拉长量)对长度基准的数据进行修正，最后给出准确的液体高度值。为了能测更多的温度点，本实用新型在蜗轮轴无绕线辊一侧再设置其它绕线辊，其结构与前述相同。其优点是测量温度点由介质层的一点变成多点、由空间一条直线变成一条平面测温带，这能准确地反映出罐内液体的温度分布情况，为测液位及容积提供了精确的修正参数。
为防止绕线辊上的同轴电缆缠乱，设置了同步滑轮。与之配套的还有固定滑轮，固定滑轮能保证同轴电缆下端的组合探头始终按直线上下移动，由于组合探头的工作范围是从罐底到罐顶，同轴电缆必然会沾上液体，为防止液体被带入设备，设置了刮油器，组合探头上的环型管是一种任意多边形的平面环状密封管，其上装有不少于两个的线套，张紧钢丝从线套中穿过，其上、下两端固定在储罐体上。其作用是限制组合探头的左右摆动，同轴电缆是由中间有承力钢丝、外层由多个绝缘材料分别隔离的多个导电材料构成。
本实用新型与现有技术相比，由于有计算机根据温度基准和引力基准对长度基准的修正及温度基准本身测量功能，使得测量液体的液位及温度的精度大为提高。其液位测量精度可达到0.025％以上，在测液体容积方面，以储罐高20米，直径30米装满90#汽油为例，本实用新型一个全行程温度测量，最多可达18万个点以上。与同类温度测量产品相比，测温精度高，其结果是所测平均温度每差1℃，将可以减少12-14M3的测量误差。
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步的说明图1是本实用新型的结构图。计算机(7)通过电机电源(20)控制伺服电机(1)按程序转动，电机(1)轴上装有磁性联轴器(2)，磁性联轴器另一端装有蜗杆(3)，为了使力值传感器(24)感应的力值准确，要求磁性联轴器(2)的同轴度达到Ф0.1以内，蜗杆(3)上固定有狭缝光盘(6)，其狭缝经光导管(8)读出长度基准，蜗杆(3)与蜗轮(4)相互啮合，对其间隙装有可调间隙支架，保证蜗轮轴(5)的转动平稳，在蜗轮轴(5)上装有绕线辊(11)，其上缠绕着同轴电缆(13)，当绕线辊(11)转动时，同轴电缆(13)进行收、放线动作，其收放线的路径经过同步滑轮(19)，固定滑轮(21)穿过刮油器(22)，这个收、放线的设置，主要是为了防止同轴电缆(13)缠乱，以防止同轴电缆下端的组合探头上下移动时偏摆，同步滑轮(19)是由一组同步齿轮(15)带动丝杠(17)实现的，为防止同步滑轮(19)偏摆，又设置了一根同步轴(18)，它们一起从同步滑轮(19)的基座中穿过，刮油器(22)外部有孔，内有刮油材料，它能将同轴电缆带上来的液体刮掉并排出，防止液体进入设备。电缆锁紧器(23)是一个将同轴电缆(13)锁死的部件，其作用是防止同轴电缆与组合探头之间产生滑动，力值传感器(24)要求其测量精度达到5％以上，否则测液位及液界面的精度将会受到影响。温度传感器(25)要求灵敏度高，测温速度快，环型管(26)的直径根据电机(1)的功率、蜗杆(3)与蜗轮(4)的传动比，及绕线辊的直径确定，控制好环型管(26)的直径，是提高测量精度的保证，环型管(26)上设有两个以上的线套(27)，它的作用是穿上张紧钢丝以后，能限制组合探头的左右摆动，三角支架(28)是连接力值传感器(24)与环型管(26)的部件。
另外，固定电刷盘(9)和组合电刷(10)是将传感器的信号由同轴电缆(13)的上端通过绕线辊传出，固定电刷盘(9)和组合电刷(10)的接触面应进行镀金处理，以保证信息传递，恒温控制器(12)是一组温控晶体芯片，其作用是保证绕线辊(11)在不同温度环境中能自身保持恒温，使绕线辊直径不发生变化，确保长度基准的可信度，恒温控制器一般应成对布置，所有结构部分均安装在机架(16)上。
图2是本实用新型的工作图，图中张紧钢丝(29)从组合探头的线套(27)中穿过，钢丝的上下两端分别固定于罐的顶部和底部。另外，罐体为(36)，气体(37)，轻质液体(38)，重质液体(39)，介质界面(40)。
图3是狭缝光盘(6)与蜗杆(3)的固定方式，以及一组光电管(8)的相对位置，狭缝光盘(6)表面为黑色，光导管(18)为两组收发晶体管。
图4是狭缝光盘(6)的平面图。
图5是同轴电缆的结构图，其中钢丝(30)主要是起承力作用，(31)、(33)、(35)是绝缘材料，导电体为(32)、(34)，要求同轴电缆(13)外表光滑、质地柔软，最大外径不超过Φ4mm。
图6是组合探头的平面图，其制造要求对称、密封。
权利要求1.一种伺服式多用液体测量仪，其特征是电机(1)轴上固定磁性联轴器(2)，磁性连轴器(2)的另一端连接装有狭缝光盘(6)的蜗杆(3)，蜗杆(3)与蜗轮(4)啮合，蜗轮(4)固定在蜗轮轴(5)上，蜗轮轴(5)的端头固定绕线辊(11)，同轴电缆(13)的一端缠绕在绕线辊(11)上，另一端系有包括传感器、环型管(26)和线套(27)在内的组合探头，测量时，通过上述各零部件之间的相互位置关系和连接关系，使绕线辊(11)转动，其上的同轴电缆(13)经由固定在机架(16)上的同步滑轮(19)、固定滑轮(21)及刮油器(22)的预定路径进行收、放，测量行程是由计算机控制在全储罐高范围内。
2.根据权利要求1所述装置，其特征是同轴电缆(13)是由中间有承力钢丝，外边由多个绝缘材料分别隔离的多个导电材料构成；环型管(26)是一种任意多边形平面环型密封管，管上有不少于两个的线套(27)，张紧钢丝(29)从线套(27)中间穿过。
专利摘要本实用新型涉及一种伺服式多用液体测量仪是一种能同时完成液体全尺寸温度及罐中装有多种液体时,对各液界面位置及容积测量的设备。它由计算机监控力值和温度传感器,并根据引力场和温度场的支持对测量误差进行修正,通过电机、磁性联轴器、狭缝光盘、蜗杆,使蜗轮、绕线辊转动,绕线辊上的同轴电缆带动组合探头测量各液位高度和全尺寸高的温度,液位测量精度可达0.025%,对大型储罐的满油状态,每1℃可减少12M
文档编号G01F23/22GK2403008SQ9820457
公开日2000年10月25日 申请日期1998年5月20日 优先权日1998年5月20日
发明者刘达平 申请人:刘达平