[发明专利]液位法计算储罐油气液体化工品质量的在线计算装置

权利要求书

1.液位法计算储罐油气液体化工品质量的在线计算装置，包括ARM微处理器、电源/复位电路、UI电路、SDRAM、NORFLASH、RJ45网口、HDMI接口、RS485接口、两个液位传感器和一个多点温度传感器；

电源/复位电路的信号输出端与ARM微处理器的信号输入端相连，为计算装置提供电源与复位逻辑，其中复位电路在装置出现系统崩溃时实现外部复位功能；

ARM微处理器还与SDRAM、NORFLASH、RJ45网口、HDMI接口和两个RS485接口相连，ARM微处理器主要负责油气液体化工品的质量计算及处理各采集数据；

UI电路为用户提供人机接口，用于参数配置和工作状态显示；

SDRAM主要为系统运行提供内存空间；

NORFLASH为系统固定代码、掉电保存数据提供存储空间；

RJ45网口，TCP/IP接口与通信服务器相连，实现远程的网络传输；

HDMI接口，为显示器接口，本装置通过RS485(81)接口采集的数据以及自动计算的质量数据可实时的在显示器上显示；

RS485接口，作为输入输出口与传感器相连接；

液位传感器安装在储罐的内壁上，用于测量储罐内油品的液位高度h(mm)和起浮高度h₂(mm)；多点温度传感器用于测量并计算出油品的平均温度t(°C)。

2.液位法计算储罐液体化工品质量的在线计算方法，其特征在于：该计算方法包括以下步骤：

(1)设备上电后，电源/复位电路提供设备工作所需各路电源，并复位整个系统，运行NORFLASH中所固化软件代码，复位并运行系统；

(2)系统正常运行后，通过人机接口配置表格及通讯等基本参数，其中表格包括罐容表、石油计量标准密度表(GB/T1885-199859A、59B和59D)和进出口商品重量鉴定规程(SN/T 0993-2001的表3)；RS485总线的通讯基本参数包括波特率、数据位、校验位及停止位；配置成功后，UI电路通过指示灯通知用户配置成功；

(3)ARM微处理器下发Modbus读命令，读取温度传感器，液位传感器的现场数据，记为温度t(°C)，液位高度h(mm)和起浮高度h₂(mm)；

(4)根据如下公式计算视密度ρ_t

ρ_t=ρ₂₀-a×(t-20)

上式中：a为物质的密度温度系数；

ρ₂₀为20°C下油品的标准密度，通过查石油计量标准密度表所得；

(5)根据物质的标准密度ρ₂₀，查表(SN/T 0993-2001表3)得到空气浮力因子ACF；

(6)根据实际情况对实际体积V进行多方位修正；

（6.1）根据不同的液体，计算体积修正系数VCF，其计算公式如下：

VCF=ρ_t/ρ₂₀=e ^{-bΔt(1+0.8bΔt+0.8b)}

上式中：b为石油的体积膨胀系数(°C^-1)；

Δt=t-20(°C)；

ρ₁₅为油品在15°C下的密度；

K₀和K₁为常数，与石油标准密度有关，由查表得到；

K₂和K₃为常数，为特殊油品对应的系数，由查表得到；

（6.2）根据液位查表获得理想体积后，根据如下公式计算出静压力修正体积V_p：

V_p=Pct(h)·ρ_t/1000

上式中：Pct为罐容压力修正表；

（6.3）根据不同环境温度引起的储罐热膨胀，计算储罐的热膨胀修正系数HCF；

对于保温柱罐：HCF=1+3×1.25×0.00001×(t-20)；

对于非保温柱罐：HCF=1+2×1.25×0.00001×((t+t_e)/2-20)，其中t_e为环境温度；

对于球罐：HCF=1+24×0.00001×(t-20)；

（6.4）根据不同的储罐结构，计算储罐内液体的实际体积；

若是固定顶罐实际体积V=V_h，实际体积计算公式如下：

V_h=[V_c(h)+V_p-V_water]·HCF

上式中：V_c(h)为液位h下查表所得的理想体积；

V_p为静压力修正体积；

V_water为罐内底水体积，一般可根据企业的经验获得；

HCF为储罐热膨胀修正系数；

若是浮顶型储罐则需要对实际体积V进行修正，体积计算公式如下：

V=Vhh<h1V1+(V2-V1)·(h-h1)h2-h1h1<h<h2Vh-mcVCF·(ρ20-ACF)×1000h>h2]]>

上式中：h₁指支撑高度；

h₂指起浮高度；

V₁=V(h₁)，V₂=V(h₂)，由罐容表查得；

(7)计算液体标准体积V₂₀，计算公式如下：

V₂₀=V·VCF×0.001

(8)通过公式M=V₂₀·(ρ₂₀-ACF)计算罐内液体质量M。