[发明专利]一种测量容器内介质分界面的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业测量控制技术领域，特别涉及一种测量容器内介质分界面的装置及方法。

背景技术

石油、化工、医药等行业中经常使用各种塔、槽、罐、反应釜等容器来储存生产过程中使用的反应物、采集物和/或生成物，这类介质通常没有固定的形态(一般多为气体或流体等流体)，也经常是多种介质的混合物，其中，不相溶的流体混合物在容器中通常会以分层形式存在，要了解混合物组成情况、对生产过程进行精确控制，需要测量分层流体的分界面位置。但由于这些容器通常为封闭容器，其中的化工物料也通常具有毒性、腐蚀性或具有较高的危险性(如易燃易爆等)，有些对储存环境也有严格的要求，借助常用工具对分界面进行人工测量显然是不现实的。

目前，测量这类容器内介质的分界面的一般方法是采用磁浮式液位计，使用密度位于上层流体密度和下层流体密度之间的浮子，使得浮子漂浮在各分界面，通过测量各浮子位置得到各分界面位置。这种测量方法要求分界面上下介质的密度差异大、介质洁净，对浮子材质要求也较高(介质通常具有较强的腐蚀性)，为便于测量浮子体积不能太小，因而此法测量精度低且不便维护。

另外一个对分界面的测量方法是采用雷达液位计，通过识别各分界面处反射的雷达波来测定各分界面位置。为了能在各分界面产生不同的反射雷达波，此测量方法要求分界面上下介质的介电常数差异大，对于差异较小的介质往往测量效果很不理想。

可见，以上两种常用的分界面测量方法都受到了较大的条件限制，只能针对特定的介质进行测量，且较难获得理想的测量效果。在面对密度差异小、介电常数相差小、腐蚀性强的不同介质时，没有理想的测量其分界面的装置及方法，在测量精度要求高、工艺介质特性复杂的分界面测量时仅依靠现有技术很难实现。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术的缺点，本发明为了解决现有技术中介质分界面测量困难的问题，提出了一种容器内介质分界面测量装置及方法，用来实现测量精度要求高、工艺介质特性复杂的分界面测量。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测量容器内介质分界面的装置，所述容器1内储存有密度不同的两层液体介质，所述装置包括：

雷达液位计，安装在所述容器1上，利用雷达波对上层介质4的液面2高度H进行测量；

差压变送器10，安装在所述容器1上，用于测量容器内液体的上下差压ΔPa；

计算设备，与所述雷达液位计和所述差压变送器的输出端相连，根据测量的液面2高度H和上下差压ΔPa，代入分界面上层介质4的液体密度ρ₁和分界面下层介质5的液体密度ρ₂计算得出分界面3的高度h₂。

优选地，所述雷达液位计采用顶装方式安装，通过发射设备和接收设备在垂直方向上收发雷达波。

优选地，所述差压变送器10采用侧装方式安装，正压取压口9设置于容器最低点的同一平面上，负压取压口8设置于雷达液位计测量最高点的同一平面上。

优选地，当被测介质具有较强腐蚀性时，在所述雷达液位计上衬F46、在所述差压变送器上采用隔离罐。

优选地，所述计算设备为DCS或PLC的可编程设备。

优选地，所述分界面3的高度h₂具体为h₂＝(ΔPa-ρ₁g H)/g(ρ₂-ρ₁)。

更进一步地，本发明同时提供一种测量容器内介质分界面的方法，所述容器1内储存有密度不同的两层液体介质，所述方法包括步骤：

使用安装在所述容器1上的雷达液位计对上层介质4的液面2高度H进行测量；

使用安装在所述容器1上的差压变送器10测量容器内液体的上下差压ΔPa；

将测量的液面2高度H和上下差压ΔPa输入到计算设备，代入分界面上层介质4的液体密度ρ₁和分界面下层介质5的液体密度ρ₂计算得出分界面3的高度h₂。

优选地，通过顶装的雷达液位计测量收发雷达波的时间差计算出所述液面2高度H。

优选地，所述上下差压ΔPa为通过侧装的差压变送器测量出的正、负压之间的压强差。