液化气体汽车罐车用液位计的检测装置探讨

 

引  言 

随着我国国民经济突飞猛进的发展，液化气体汽车罐车及贮罐作为液化石油气等各种液化介质的重要的储运方式之一。目前，在我国石油、化工等行业中的需求日益增大，使用日益广泛。液化气体汽车罐车用液位计是罐车用主要三大安全附件之一，它的主要作用为：罐车充装介质时，测量和显示液位高度、计算液位吨数以防止超装。液位测量作为工业生产中的zui重要的工作参数，其与温度、压力、流量堪称工业四大工作参数，它是显示容器内液面位置变化的装置。盛装液化气体的储运容器，需要设置液位计以防止容器因满液而发生液体膨胀导致容器超压事故，特种设备安全运行与液位计的安全使用性能分不开。因此，选择科学的计量方式，采用可靠的检测装置、严密的检测计算方法，消除或减少检测误差，都是计量技术研究的对象和工作的任务。

 

液位计是充装介质的计量标尺。在介质进行装卸时，液位随罐内介质液面位置变化，液位计利用其自身的结构特性通过刻度盘指针的示值和重量换算表来确认罐内介质的容积与重量。液化气体汽车罐车用液位计分为旋转式浮球液位计和旋转管式液位计，在检测过程中发现过以下问题：如浮球旋转式液位计浮球卡死、磁块退磁等；旋转管式液位计的旋转角度与显示盘位置有偏差等。这都是导致动作不灵敏和出现假液位的原因。随着汽车罐车运行时间的不断累积，上述问题逐渐产生和暴露，容易导致事故的发生。 

 

1  液化气体汽车罐车用液位计检测现状 

液化气体汽车罐车用液位计检验在我国标准规程中做了相应的要求，在《特种设备检验检测机构核准规则》中明确规定具有 RD7 检验资质的单位应具有液面计校验装置。在《压力容器定期检验规则》中要求汽车罐车进行定期检验时须进行“液位计检验，检验液位计操作是否灵活，指示是否灵敏准确，结构是否牢固可靠；对于浮球式液位计，检验指示是否准确，是否要进行校正”。经了解现有汽车罐车检验单位还没有使用相应检测装置的报道，经了解现有检测方法还是比较简单，对指示的灵敏和准确还无法进行检测，甚至有些单位做不到液位计性能的检测，那么对液位计的使用性能准确判定和检测结果的可追溯性更是无法满足。 

 

目前，国内此类液位计的检测方法有液位计水箱检测和模拟液位检测。检测内容包括液位计的示值误差、回差、设定点误差。上述液位计水箱检测采用的是对准被检看标准的方法，即以被检液位计为准读取检测装置上的液位。 

 

2  汽车罐车用液位计的工作原理和结构介绍 

众所周知，常温下，液化气体汽车罐车都有一定的充装系数，过量充装可能导致恶性爆炸事故的发生，是绝对不允许的。液位计可以显示液体的量，从而可实现对液体充装量的控制。所以，液位计是汽车罐车上必备的安全附件。根据前文所述,汽车罐车液位计分为两个类型，一种是旋转管式液位计，一种是旋转式浮球液位计，下面简单介绍一下两种液位计的工作原理和基本结构。 

 

旋转管式液位计是安装在汽车罐车靠近罐体后封头的轴线上，当导管里端与液面齐平时，通过喷出孔排出的是气液混合物，此时，通过指针在刻度盘上的指示，可知道罐中液体的体积。它的结构是由泄放阀、法兰本体、填料箱、转动轴、锁紧机构、导管、刻度盘、指针等零部件组成，具有测量精度高，结构紧凑、转动灵活、不怕振动、无泄漏、随意定点指示、指针与导管的相互垂直等特点，其结构图 1所示。 

 

图 1  旋转管式液位计结构图 

 

3  国内外液化气体汽车罐车用液位计检测和校准的研究 

国内学者的研究在我国液位计检测的发展方面做出了突出贡献，但对于液化气体汽车罐车用液位计的检测方式还不适用，主要体现在我们对液位计检验时是在无介质的前提下进行的，检验时间要求很短。 经调研现有液位计种类很多，检测装置也很多，基本能做到一种结构的液位计就有一种检验装置。提出液化气体汽车罐车用液位计的检测装置和检测方法的研究，在查新范围内，未见相同的公开文献报道。

 

4  液位计检测和校准装置的设计原则 

液化气体汽车罐车用液位计检测与校准系统的设计，主要是基于旋转阻力和旋转角度的设计准则为主，整体设计原则主要体现以下三个方面： 

（1）检测与校准的快速性。使用传感器代替传统的钢卷尺、检尺、彩笔等液位测量工具对液化气体汽车罐车用液位计进行检测和校准，不仅能消除送检所耗费的时间，同时能够避免使用其对液化气体汽车罐车用液位计进行检测时所耗费的水资源，并且减少人工测量液位作业，大幅缩短计量时间，有效提高检测与校准工作效率。 

（2）检测与校准的准确性。使用高精度、自动化测量传感器对被检液化气体汽车罐车用液位计进行检测和校准处理。在检测与校准装置机械结构满足自校准的前提下，其稳定性和精确度能力远远高于待检的液化气体汽车罐车用液位计。 

（3）检定与校准系统的便携性与自动化。便携性体现在将整个装置分段连接，因此每段部件需设计成方便携带的长度，根据现场需要进行组装。 

 

液化气体汽车罐车用液位计检测与校准系统，包括机械装置、压力传感器、角度仪，以及 PLC、PC 机等硬件设备，根据工业自动控制原理和数据采集技术，下位机 PLC 实现对传感器变化过程的监控，完成压力变送器和角度仪的实时采集。通过编程软件编写上位机程序实现实时数据显示、存储、数据拟合、报表生成等功能。PLC 和 PC 机可采用以太网实现数据通讯，检测装置见图 2。 

硬件设备是系统搭建的前提与基础，选择可靠性优良、精准度高的设备，能够保证系统的流畅稳定运行和高效处理，液化气体汽车罐车用液位计检定与校准系统其硬件组成如图 3 所示。系统由便携式 PC 机进行数据处理，采用 PLC对各路信号和执行机构进行数据采集与传输，可使用以太网进行 PC 机与 PLC 进行通讯，以旋转阻力和旋转角度测量主体，配合压力传感器、角度仪等设备，对液化气体汽车罐车用液位计进行检测与校准。 

 

系统软件主要是对整个检测过程的数据进行分析和判定，主要功能包括基本信息的录入、实时地数据采集、检验数据的处理和生成检测结果记录等。另外。系统软件采用自顶向下的模块化设计方案，先设计好整个系统的框图，再确定各个功能模块及其相互关系，zui后逐步细化各个部分的软件。

5  检测试验数据分析 

经过对数十台液位计进行检测，检测的试验数据进行整理，检测出液位计的示值误差、回差、设定点误差等数据，通过对适用介质为液化石油气的磁力浮球式液位计的角度值试验数据可以得出其测量重复性满足±1.0°的要求，示值重复性满足±1.0，满足试验要求。 

 

6  结束语 

本检测装置的本课题研究基于旋转阻力和旋转角度提出针对液化气体汽车罐车用液位计检测与校准的方法和装置。该方法和装置中，首先利用压力传感器对浮球液位计不同旋转角度下对应的旋转阻力进行测量，检测其灵敏性；然后通过角度仪与液位计指示盘进行比对，记录和处理数据，生成检定表以此来得出液位计的示值误差、回差、设定点误差等数据，并对液位计指示进行修正。