[实用新型]多功能替代液液位计

说明书

本发明属于一般测试技术领域，它用于罐装液体的液位和密度等参量的测试。

迄今为止，直接显示液位的液位计（如：双色水位计，磁浮式液位计等）只具备一种显示液位的功能，而且用于不透明的稠状液体效果不佳。对于罐中装有不同密度的液体（如：油和水）的分界面位置，目前的液位计不能测试。检测贮存石油罐中底部含水的高度，目前采用的是微波技术，这种检测装置较为复杂，成本也较高，而且测试的结果是将液位的高度进行了转换，不能直观形象观测，影响了可靠性。这种装置在工作时需要用电，在油田现场操作不安全。

用物理方法测试罐中液体的密度，目前采用的是密度计。密度计只能测试出浸没它的液体的密度，对于罐中全部液体的密度不能测试。

本发明的目的在于针对上述的问题和不足，对现有液位计无法解决的问题，设计出了一种新的液位计。这种新方法设计的液位计不仅能够直接观测液体（尤其是不透明的稠状液体）的液面位置，而且还能够同时显示罐中不同液体的分界面位置及液体的密度。

为了达到上述目的，在普通液位计下安装了一个载替代液槽［1］或［2］。所载替代液与被测液不起化学反应，也不相容，并且密度也不同。当替代液密度大于或小于被测液密度时，则分别采用下沉式载液槽［1］或上浮式载液槽［2］。替代液与被测液间放有隔膜［5］，以减缓液体间的冲流。

液位计槽中所载替代液足够充满细的显示管［7］，因此当罐盛满时，被测液也不会进入液位计的显示管。当罐将要空时，上浮式载液槽的阀门［4］需要关闭，否则替代液将流失。下沉式载液槽长期使用会有沉淀物，这是由于罐中液体杂质所造成的，但是不影响观测结果，定期还可将沉淀物通过底阀［3］排放掉。

图1是显示运输载油罐的液位的剖面原理图；图2是显示罐中两种液体分界面高度的剖面原理图；图3是测试罐装液体密度的剖面原理图。若仅需要检测油位，而不检测其它参量，那么只用一个替代液液位计即可实现这种检测的目的（图1）。如果还需要检测罐中不同液体分界面的高度或罐中液体的密度，那么就需要在罐的中部（罐中下层液体不能到达的位置）再安装一个替代液液位计，组成复合结构（图2、图3），才能够实现这两种参量检测的目的。

图1中H是罐中液体液位的高度，h是液位计显示的高度。根据液压原理可以计算出：

H＝（ρ₀／ρ）h －－－－－①

（ρ为被测液体密度，ρ₀为替代液密度）。当罐中液体的密度ρ小于替代液密度ρ₀时，显示管中的液位要低于罐中液体的液位；否则显示管中的液位要高于罐中液体的液位。因此在实际应用时可以根据①式按比例做一个刻度尺，通过h的高度即可知罐中被测液体液位的高度。

图2是在距罐底部液位计高h₀处又安装了一个替代液液位计，组成了复合结构，因而实现了它的多功能性。其中h₁是中部液位计距罐中液面的高度，h₂是中部液位计距罐中两种液体分界面的高度，h₃是两种液体分界面的高度，h’是中部液位计显示管中液位的高度，h是低部液位计显示管中液位的高度，△h是两个液位计显示管中的液位差。根据液压原理得：

∴h₃＝〔（ρ₀－ρ₁）h₀－ρ₀△h〕／（ρ₂－ρ₁）┄②

（ρ₀是液位计中所载替代液的密度，ρ₁是罐中上层液体的密度，ρ₂是罐中下层液体的密度）。h₀是安装时两个液位计的高度差，可以在安装液位计时测得，因此②式中下层液体液面的高度h₃与△h成了一一对应关系。通过△h的大小就可以得出下层液面的高度，虽然h₃与△h是非线性关系，但是通过实验用刻度尺或差压表即可直接观测两种液体分界面的高度h₃。（此例中：ρ₁＜ρ₀＜ρ₂）。若测试罐中多种液体分界面的高度，可用多个替代液液位计复合安装，道理与测试两种液体分界面的高度相同。

图3中h₀是两个液位计的高度差，h₁是中部液位计距罐中液面的高度，h’和h分别是中部液位计和底部液位计显示管中液位的高度，△h是两个液位计显示管中的液位差。根据液压原理得：