專利名稱:一種測量含泡沫液體液位的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種測量含泡沫液體液位的系統(tǒng)，在用于容納液體的容器的不同部位安裝多個壓力測量裝置，采集壓力測量裝置之間的垂直距離和所述壓力測量裝置測量得到的壓力值，利用所述壓力值與液體高度成正比的關(guān)系計算出所述容器內(nèi)的液位；所述壓力測量裝置包括位于所述容器頂部的第一壓力測量裝置以及安裝在與所述容器相連的循環(huán)泵入口處平行位置處的第二壓力測量裝置。本實(shí)用新型通過壓力測量裝置之間的距離和測量的壓力值可計算出發(fā)酵罐內(nèi)的準(zhǔn)確液位。解決了容器內(nèi)液位測量不準(zhǔn)，造成發(fā)泡、循環(huán)泵聯(lián)鎖跳車等異常情況無法預(yù)判的問題，保證了生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利說明】
一種測量含泡沬液體液位的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于液位測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種測量含泡沫液體液位的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]—直以來，準(zhǔn)確測量含有泡沫液體的液位都是比較困難的。以往測量液位的儀器有很多，包括接觸式的:如電阻、電容、浮球等，以及非接觸式的:如超聲波、雷達(dá)等，而這些傳感器都會因為泡沫的存在很難直接測量出實(shí)際的準(zhǔn)確液位。
[0003]液位測量顯示最簡單的方式是在容器上安裝液位開關(guān)，當(dāng)液位到達(dá)液位開關(guān)的高度時，液位開關(guān)顯示亮的狀態(tài)。但是例如生物發(fā)酵工藝等所產(chǎn)生的液體富含泡沫、粘度較大，很容易發(fā)生泡沫并沾到液位開關(guān)上，從而引起虛假液位顯示的問題。如果泡沫沾到高度最高的液位開關(guān)，會造成液位超高的假象;如果泡沫沾到高度最低的液位開關(guān)，也會造成液位過低的假象。通常情況下，發(fā)酵罐的液體循環(huán)栗與最低液位開關(guān)有聯(lián)鎖控制，液位開關(guān)的誤報會造成循環(huán)栗的聯(lián)鎖跳車，不利于含泡沫發(fā)酵等工藝的連續(xù)運(yùn)行。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本實(shí)用新型提供了一種測量含泡沫液體液位的系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確測量含泡沫液體的液位，避免泡沫引起的虛假報警，保證生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種含泡沫液體液位的測量系統(tǒng)，在用于容納液體的容器的不同部位安裝多個壓力測量裝置，采集壓力測量裝置之間的垂直距離和所述壓力測量裝置測量得到的壓力值，利用所述壓力值與液體高度成正比的關(guān)系計算出所述容器內(nèi)的液位;所述壓力測量裝置包括位于所述容器頂部的第一壓力測量裝置以及安裝在與所述容器相連的循環(huán)栗入口處平行位置處的第二壓力測量裝置。
[0006]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，在所述第一壓力測量裝置和第二壓力測量裝置之間的垂直距離上還設(shè)置一或多個壓力測量裝置。
[0007]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，在所述第一壓力測量裝置和第二壓力測量裝置之間的垂直距離上還設(shè)置第三、第四以及第五壓力測量裝置;所述第三壓力測量裝置的安裝位置為工藝允許的最高液位處，所述第四壓力測量裝置的安裝位置為工藝所需的最佳液位處，所述第五壓力測量裝置的安裝位置為工藝允許的最低液位處。
[0008]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述各個壓力測量裝置設(shè)置在所述容器外表面。
[0009]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的容器為封閉帶壓力的容器，非敞口容器。
[0010]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述容器為發(fā)酵罐。
[0011]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述被測量的液體中包括不溶性氣體均勻分散在液體中形成密度均勻的氣液混合物體系，正常工況下液體的密度是均勻的。
[0012]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述被測量的液體為工業(yè)煤氣生物發(fā)酵制乙醇工藝中產(chǎn)生的發(fā)酵液。
[0013]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述壓力測量裝置為壓力變送器。
[0014]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述壓力變送器包括電子控制裝置及壓力傳感器，所述壓力傳感器通過信號線與電子控制裝置連接，電子控制裝置包括信號處理芯片、顯示組件，信號處理芯片與顯示組件連接，信號處理芯片設(shè)有接線端子，所述接線端子通過信號線與壓力傳感器連接。
[0015]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述第二壓力測量裝置與容器底部的距離是10-20m。
[0016]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述第五壓力測量裝置與所述第二壓力測量裝置的距離為
0.4-0.Sm，所述第五壓力測量裝置與所述第四壓力測量裝置的距離為0.4-0.Sm。為了各壓力測量裝置測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性及工藝設(shè)置的方便，合理選取各壓力測量裝置之間的距離。
[0017]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述壓力測量裝置與外部控制單元相連，所述壓力測量裝置測得的信號傳送到控制單元中計算，所述控制單元根據(jù)計算結(jié)果，再決定對容器內(nèi)的液體是添加還是排出。
[0018]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述控制單元設(shè)置有報警單元及指示燈。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0020]1、本實(shí)用新型基于下述原理:根據(jù)液體壓強(qiáng)計算公式P = pgh，當(dāng)液體分布均勻，各處密度相同時，液體靜壓力P與液體深入液面下的高度h成正比，因此通過在容納液體的容器的不同部位安裝多個壓力測量裝置，根據(jù)壓力測量裝置之間的距離和測量的液體壓力值就可以計算出容器內(nèi)的準(zhǔn)確液位。
[0021]2、本實(shí)用新型在容器上部指定位置安裝多臺壓力測量裝置，監(jiān)測不同位置的壓力數(shù)值。例如可選擇監(jiān)測點(diǎn)為最高液位處、最低液位處以及最適宜液位處。
[0022]3、根據(jù)工藝生產(chǎn)的需要，本實(shí)用新型可控制容器的液位在所述第五壓力測量裝置以上，所述第三壓力測量裝置以下，既可以保證循環(huán)栗工作，不會因液位過低導(dǎo)致聯(lián)鎖跳車，也可以保證不會因為液位過高而冒罐。
[0023]4、本實(shí)用新型的壓力測量裝置可與外部的控制單元相連，以提供信號給控制單元計算，控制單元可根據(jù)計算結(jié)果自動操作，來對容器內(nèi)的液體添加或減少?？刂茊卧部稍诋惓Ｇ闆r下報警。
【附圖說明】

[0024]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例測量含泡沫液體液位的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]附圖中的標(biāo)記說明如下:1_發(fā)酵罐、P001-發(fā)酵罐循環(huán)栗、PTO-第一壓力變送器、PT4-第二壓力變送器、PTl-第三壓力變送器、PT2-第四壓力變送器、PT3-第五壓力變送器。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本實(shí)用新型通過提供一種測量含泡沫液體液位的系統(tǒng)，能夠通過其準(zhǔn)確測量含泡沫液體的液位，避免泡沫引起的虛假報警，保證了生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0027]為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實(shí)施方式對上述技術(shù)方案做詳細(xì)的說明。
[0028]本申請實(shí)施例含泡沫液體液位的測量系統(tǒng)，在用于容納液體的容器的不同部位安裝多個壓力測量裝置，采集壓力測量裝置之間的垂直距離和所述壓力測量裝置測量得到的壓力值，利用所述壓力值與液體高度成正比的關(guān)系計算出所述容器內(nèi)的液位;所述壓力測量裝置包括位于所述容器頂部的第一壓力測量裝置以及安裝在與所述容器相連的循環(huán)栗入口處平行位置處的第二壓力測量裝置。
[0029]在所述第一壓力測量裝置和第二壓力測量裝置之間的垂直距離上還設(shè)置一或多個壓力測量裝置。具體的，本申請實(shí)施例可在所述第一壓力測量裝置和第二壓力測量裝置之間的垂直距離上設(shè)置第三、第四以及第五壓力測量裝置;所述第三壓力測量裝置的安裝位置為工藝允許的最高液位處，所述第四壓力測量裝置的安裝位置為工藝所需的最佳液位處，所述第五壓力測量裝置的安裝位置為工藝允許的最低液位處。所述第二壓力測量裝置與容器底部的距離是10-20m。所述第五壓力測量裝置與所述第二壓力測量裝置的距離為
0.4-0.8mo
[0030]所述各個壓力測量裝置設(shè)置在所述容器外表面。所述的容器為封閉帶壓力的容器，非敞口容器。
[0031]所述被測量的液體中包括不溶性氣體均勻分散在液體中形成密度均勻的氣液混合物體系，正常工況下液體的密度是均勻的。例如，所述被測量的液體為工業(yè)煤氣生物發(fā)酵制乙醇工藝中產(chǎn)生的發(fā)酵液。
[0032]所述壓力測量裝置為壓力變送器。
[0033]所述壓力測量裝置與外部控制單元相連，所述壓力測量裝置測得的信號傳送到控制單元中計算，所述控制單元根據(jù)計算結(jié)果，再決定對容器內(nèi)的液體添加或減少。
[0034]實(shí)施例1
[0035]如圖1所示，容器為發(fā)酵罐I;POOl為發(fā)酵罐循環(huán)栗；第一壓力變送器PTO為發(fā)酵罐頂部壓力變送器;第三壓力變送器PTl為工藝操作允許的最高液位處壓力變送器;第四壓力變送器PT2為工藝操作最適宜的液位處壓力變送器;第五壓力變送器PT3為工藝操作允許的最低液位處壓力變送器;第二壓力變送器PT4為同發(fā)酵罐循環(huán)栗入口高度平行的壓力變送器。
[0036]5個壓力變送器安裝位置之間的距離如下:1、第二壓力變送器PT4距發(fā)酵罐底部的距離是10000mm，即1^) = 10000111111。2、第五壓力變送器?了3與第二壓力變送器?了4之間的距離是500mm，即110 = 500臟。3、第四壓力變送器PT2與第五壓力變送器PT3之間的距離是500mm，即111 = 500臟。4、!11和H2未知，是需要求得的距離。5、L1和L2為舉例計算需要得出的液位。
[0037]根據(jù)工藝生產(chǎn)的需要，通常控制發(fā)酵罐I的液位在第五壓力變送器PT3以上，第三壓力變送器PTl以下，既可以保證循環(huán)栗工作，不會因液位過低導(dǎo)致聯(lián)鎖跳車，也可以保證不會因為液位過高而冒罐。通常出現(xiàn)以下幾種情況:
[0038]1、當(dāng)PT4 = PT0時，說明液位小于等于LO(LO = 10000mm)，此時循環(huán)栗入口無液體，
栗無法工作，屬于異常情況。
[0039]2、當(dāng)PT3 = PTO，PT4 >PT3時，說明液位L處于循環(huán)栗入口以上，而低于PT3，可以滿足循環(huán)栗運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0040 ] 3、當(dāng)PT3 > PTO時，說明液位L處于PT3以上。
[0041 ] 4、當(dāng)PT2 > PTO時，說明液位L處于PT2以上。
[0042]5、當(dāng)PTl >ΡΤ0時，說明液位L處于PTl以上，液位超過罐體高度，屬于異常情況。
[0043]舉例說明實(shí)際液位LI和L2的測量方法如下:
[0044](1)、假設(shè)所求液位處于圖1中所示LI位置。根據(jù)壓力計算公式P = pgh，當(dāng)密度均勻時，P與h成正比。那么，(PT3-PT2)/hl = (PT3-PT0)/H1，H1 = (PT3-PT0)*hl/(PT3-PT2)，其中，111 = 500111111，？了3、？了2、？1'0為壓力變送器測得的數(shù)值，均為已知，即可算出!11。所求液位1^1=L0+h0+Hl，其中LO = 10000mm，h0 = 500mm，Hl已求出，即可得出所求液位LI。
[0045](2)、假設(shè)所求液位處于圖1中所示L2位置。根據(jù)壓力計算公式P = pgh，當(dāng)密度均勻時，卩與11成正比。那么，(？了4-?了3)/110=(?了4-?1'0)/!12，!12=(?了4-?1'0)*110/(?了4-?了3)，其中，h0 = 500mm，PT4、PT3、PTO為壓力變送器測得的數(shù)值，均為已知，即可算出H2。所求液位L2=L0+H2，其中L0 = 10000mm，H2已求出，即可得出所求液位L2。
[0046]根據(jù)以上計算方法，可以得出結(jié)論:當(dāng)發(fā)酵罐的液位處于PT3與PTI之間時，準(zhǔn)確的液位都可以計算得出。當(dāng)液位低于PT3，或者高于PTl時，均可以通過壓力變送器的數(shù)值顯示判斷出，這兩種情況屬于異常情況，無需計算準(zhǔn)確液位。
[0047]上述本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案，至少具有如下的技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn):
[0048]1、本實(shí)用新型基于下述原理:根據(jù)液體壓強(qiáng)計算公式P = pgh，當(dāng)液體分布均勻，各處密度相同時，液體靜壓力P與液體深入液面下的高度h成正比，因此通過在容納液體的容器的不同部位安裝多個壓力測量裝置，根據(jù)壓力測量裝置之間的距離和測量的液體壓力值就可以計算出容器內(nèi)的準(zhǔn)確液位。
[0049]2、本實(shí)用新型在容器上部指定位置安裝多臺壓力測量裝置，監(jiān)測不同位置的壓力數(shù)值。例如可選擇監(jiān)測點(diǎn)為最高液位處、最低液位處以及最適宜液位處。
[0050]3、根據(jù)工藝生產(chǎn)的需要，本實(shí)用新型可控制容器的液位在所述第五壓力測量裝置以上，所述第三壓力測量裝置以下，既可以保證循環(huán)栗工作，不會因液位過低導(dǎo)致聯(lián)鎖跳車，也可以保證不會因為液位過高而冒罐。
[0051]4、本實(shí)用新型的壓力測量裝置可與外部的控制單元相連，以提供信號給控制單元計算，控制單元可根據(jù)計算結(jié)果自動操作，來對容器內(nèi)的液體添加或減少?？刂茊卧部稍诋惓Ｇ闆r下報警。
[0052]盡管已描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本實(shí)用新型范圍的所有變更和修改。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種測量含泡沫液體液位的系統(tǒng)，其特征在于:在用于容納液體的容器的不同部位安裝多個壓力測量裝置，所述壓力測量裝置包括位于所述容器頂部的第一壓力測量裝置以及安裝在與所述容器相連的循環(huán)栗入口處平行位置處的第二壓力測量裝置;所述壓力測量裝置用于采集不同高度處的壓力值，利用所述壓力值與液體高度成正比的關(guān)系計算出所述容器內(nèi)的液位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量含泡沫液體液位的系統(tǒng)，其特征在于:在所述第一壓力測量裝置和第二壓力測量裝置之間的垂直距離上還設(shè)置一或多個壓力測量裝置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量含泡沫液體液位的系統(tǒng)，其特征在于:在所述第一壓力測量裝置和第二壓力測量裝置之間的垂直距離上還設(shè)置第三、第四以及第五壓力測量裝置；所述第三壓力測量裝置的安裝位置為工藝允許的最高液位處，所述第四壓力測量裝置的安裝位置為工藝所需的最佳液位處，所述第五壓力測量裝置的安裝位置為工藝允許的最低液位處。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的測量含泡沫液體液位的系統(tǒng)，其特征在于:所述各個壓力測量裝置設(shè)置在所述容器外表面。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量含泡沫液體液位的系統(tǒng)，其特征在于:所述的容器為封閉帶壓力的容器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量含泡沫液體液位的系統(tǒng)，其特征在于:所述被測量的液體中包括不溶性氣體均勻分散在液體中形成密度均勻的氣液混合物體系。7.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的測量含泡沫液體液位的系統(tǒng)，其特征在于:所述壓力測量裝置為壓力變送器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量含泡沫液體液位的系統(tǒng)，其特征在于:所述第二壓力測量裝置與容器底部的距離是10-20m。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量含泡沫液體液位的系統(tǒng)，其特征在于:所述第五壓力測量裝置與所述第二壓力測量裝置的距離為0.4-0.8m，所述第五壓力測量裝置與所述第四壓力測量裝置的距離為0.4-0.8m。10.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的測量含泡沫液體液位的系統(tǒng)，其特征在于:所述壓力測量裝置與外部的控制單元相連，所述控制單元用于計算由所述壓力測量裝置測量的信號，并根據(jù)計算結(jié)果添加或排出液體。
【文檔編號】G01F23/14GK205719166SQ201620274171
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】楊艷, 張遠(yuǎn)林, 晁偉, 王曉東, 王曉峰, 趙俊峰
【申請人】北京首鋼朗澤新能源科技有限公司