液化氣體汽車罐車用液位計的檢測裝置探討

 

引  言 

隨著我國國民經濟突飛猛進的發展，液化氣體汽車罐車及貯罐作為液化石油氣等各種液化介質的重要的儲運方式之一。目前，在我國石油、化工等行業中的需求日益增大，使用日益廣泛。液化氣體汽車罐車用液位計是罐車用主要三大安全附件之一，它的主要作用為：罐車充裝介質時，測量和顯示液位高度、計算液位噸數以防止超裝。液位測量作為工業生產中的zui重要的工作參數，其與溫度、壓力、流量堪稱工業四大工作參數，它是顯示容器內液面位置變化的裝置。盛裝液化氣體的儲運容器，需要設置液位計以防止容器因滿液而發生液體膨脹導致容器超壓事故，特種設備安全運行與液位計的安全使用性能分不開。因此，選擇科學的計量方式，采用可靠的檢測裝置、嚴密的檢測計算方法，消除或減少檢測誤差，都是計量技術研究的對象和工作的任務。

 

液位計是充裝介質的計量標尺。在介質進行裝卸時，液位隨罐內介質液面位置變化，液位計利用其自身的結構特性通過刻度盤指針的示值和重量換算表來確認罐內介質的容積與重量。液化氣體汽車罐車用液位計分為旋轉式浮球液位計和旋轉管式液位計，在檢測過程中發現過以下問題：如浮球旋轉式液位計浮球卡死、磁塊退磁等；旋轉管式液位計的旋轉角度與顯示盤位置有偏差等。這都是導致動作不靈敏和出現假液位的原因。隨著汽車罐車運行時間的不斷累積，上述問題逐漸產生和暴露，容易導致事故的發生。 

 

1  液化氣體汽車罐車用液位計檢測現狀 

液化氣體汽車罐車用液位計檢驗在我國標準規程中做了相應的要求，在《特種設備檢驗檢測機構核準規則》中明確規定具有 RD7 檢驗資質的單位應具有液面計校驗裝置。在《壓力容器定期檢驗規則》中要求汽車罐車進行定期檢驗時須進行“液位計檢驗，檢驗液位計操作是否靈活，指示是否靈敏準確，結構是否牢固可靠；對于浮球式液位計，檢驗指示是否準確，是否要進行校正”。經了解現有汽車罐車檢驗單位還沒有使用相應檢測裝置的報道，經了解現有檢測方法還是比較簡單，對指示的靈敏和準確還無法進行檢測，甚至有些單位做不到液位計性能的檢測，那么對液位計的使用性能準確判定和檢測結果的可追溯性更是無法滿足。 

 

目前，國內此類液位計的檢測方法有液位計水箱檢測和模擬液位檢測。檢測內容包括液位計的示值誤差、回差、設定點誤差。上述液位計水箱檢測采用的是對準被檢看標準的方法，即以被檢液位計為準讀取檢測裝置上的液位。 

 

2  汽車罐車用液位計的工作原理和結構介紹 

眾所周知，常溫下，液化氣體汽車罐車都有一定的充裝系數，過量充裝可能導致惡性爆炸事故的發生，是絕對不允許的。液位計可以顯示液體的量，從而可實現對液體充裝量的控制。所以，液位計是汽車罐車上必備的安全附件。根據前文所述,汽車罐車液位計分為兩個類型，一種是旋轉管式液位計，一種是旋轉式浮球液位計，下面簡單介紹一下兩種液位計的工作原理和基本結構。 

 

旋轉管式液位計是安裝在汽車罐車靠近罐體后封頭的軸線上，當導管里端與液面齊平時，通過噴出孔排出的是氣液混合物，此時，通過指針在刻度盤上的指示，可知道罐中液體的體積。它的結構是由泄放閥、法蘭本體、填料箱、轉動軸、鎖緊機構、導管、刻度盤、指針等零部件組成，具有測量精度高，結構緊湊、轉動靈活、不怕振動、無泄漏、隨意定點指示、指針與導管的相互垂直等特點，其結構圖 1所示。 

 

圖 1  旋轉管式液位計結構圖 

 

3  國內外液化氣體汽車罐車用液位計檢測和校準的研究 

國內學者的研究在我國液位計檢測的發展方面做出了突出貢獻，但對于液化氣體汽車罐車用液位計的檢測方式還不適用，主要體現在我們對液位計檢驗時是在無介質的前提下進行的，檢驗時間要求很短。 經調研現有液位計種類很多，檢測裝置也很多，基本能做到一種結構的液位計就有一種檢驗裝置。提出液化氣體汽車罐車用液位計的檢測裝置和檢測方法的研究，在查新范圍內，未見相同的公開文獻報道。

 

4  液位計檢測和校準裝置的設計原則 

液化氣體汽車罐車用液位計檢測與校準系統的設計，主要是基于旋轉阻力和旋轉角度的設計準則為主，整體設計原則主要體現以下三個方面： 

（1）檢測與校準的快速性。使用傳感器代替傳統的鋼卷尺、檢尺、彩筆等液位測量工具對液化氣體汽車罐車用液位計進行檢測和校準，不僅能消除送檢所耗費的時間，同時能夠避免使用其對液化氣體汽車罐車用液位計進行檢測時所耗費的水資源，并且減少人工測量液位作業，大幅縮短計量時間，有效提高檢測與校準工作效率。 

（2）檢測與校準的準確性。使用高精度、自動化測量傳感器對被檢液化氣體汽車罐車用液位計進行檢測和校準處理。在檢測與校準裝置機械結構滿足自校準的前提下，其穩定性和精確度能力遠遠高于待檢的液化氣體汽車罐車用液位計。 

（3）檢定與校準系統的便攜性與自動化。便攜性體現在將整個裝置分段連接，因此每段部件需設計成方便攜帶的長度，根據現場需要進行組裝。 

 

液化氣體汽車罐車用液位計檢測與校準系統，包括機械裝置、壓力傳感器、角度儀，以及 PLC、PC 機等硬件設備，根據工業自動控制原理和數據采集技術，下位機 PLC 實現對傳感器變化過程的監控，完成壓力變送器和角度儀的實時采集。通過編程軟件編寫上位機程序實現實時數據顯示、存儲、數據擬合、報表生成等功能。PLC 和 PC 機可采用以太網實現數據通訊，檢測裝置見圖 2。 

硬件設備是系統搭建的前提與基礎，選擇可靠性優良、精準度高的設備，能夠保證系統的流暢穩定運行和高效處理，液化氣體汽車罐車用液位計檢定與校準系統其硬件組成如圖 3 所示。系統由便攜式 PC 機進行數據處理，采用 PLC對各路信號和執行機構進行數據采集與傳輸，可使用以太網進行 PC 機與 PLC 進行通訊，以旋轉阻力和旋轉角度測量主體，配合壓力傳感器、角度儀等設備，對液化氣體汽車罐車用液位計進行檢測與校準。 

 

系統軟件主要是對整個檢測過程的數據進行分析和判定，主要功能包括基本信息的錄入、實時地數據采集、檢驗數據的處理和生成檢測結果記錄等。另外。系統軟件采用自頂向下的模塊化設計方案，先設計好整個系統的框圖，再確定各個功能模塊及其相互關系，zui后逐步細化各個部分的軟件。

5  檢測試驗數據分析 

經過對數十臺液位計進行檢測，檢測的試驗數據進行整理，檢測出液位計的示值誤差、回差、設定點誤差等數據，通過對適用介質為液化石油氣的磁力浮球式液位計的角度值試驗數據可以得出其測量重復性滿足±1.0°的要求，示值重復性滿足±1.0，滿足試驗要求。 

 

6  結束語 

本檢測裝置的本課題研究基于旋轉阻力和旋轉角度提出針對液化氣體汽車罐車用液位計檢測與校準的方法和裝置。該方法和裝置中，首先利用壓力傳感器對浮球液位計不同旋轉角度下對應的旋轉阻力進行測量，檢測其靈敏性；然后通過角度儀與液位計指示盤進行比對，記錄和處理數據，生成檢定表以此來得出液位計的示值誤差、回差、設定點誤差等數據，并對液位計指示進行修正。