引言：由于液化氣具有一定的特殊性，因此在對其數(shù)量與溫度進(jìn)行測量時，需要將三暢液位計與溫度計安裝在球罐的表面，而液位計在使用時容易受到周圍環(huán)境的影響，使測量的溫度與球罐中的實(shí)際問題相比存在一定的差距。同時，在密度方面也存在一定的誤差，主要由于液體的密度受溫度的影響而發(fā)生變化，因此罐內(nèi)的密度與液化氣的密度間產(chǎn)生了計量誤差。

 

一、伺服液位計與球罐液位計的工作原理

（一）伺服液位計原理

通過一根具有較大強(qiáng)度與柔性的鋼絲，使浮子懸掛在測量鼓之上，當(dāng)液面較為穩(wěn)定時，浮子將平衡漂浮在液面之上，其所受拉力方向向上，利用浮子的重力與浮力相減后便能夠得到鋼絲的張力，該張力借助杠桿滑輪的力量直接轉(zhuǎn)移到力傳感器中，進(jìn)而被投定到伺服機(jī)構(gòu)控制器中；如若液位下沉，則浮子將失去原本液面賦予其向上的浮力，則傳感器中感應(yīng)到的張力提升，將張力與傳感器中設(shè)定數(shù)值相對比，能夠使伺服馬達(dá)發(fā)生作用，促使測量股將鋼絲下沉，保障浮子能夠始終受到液面的浮力作用，直至浮子所受拉力與傳感器中的額定值相同；如若液面上升，則浮子所經(jīng)歷的過程將恰恰相反。

 

（二）球罐液位計原理

通常情況下，伺服液位計被設(shè)置在球罐的外側(cè)部分，液位計中的浮球處于 DN300 鋼管當(dāng)中，并通過牽引鋼絲與測量裝置相連接。在液位計鋼筒的兩端分別由兩根 DN50 的鋼管相連，另一端連接到球罐當(dāng)中，進(jìn)而構(gòu)成一個簡易的連通器。如若球罐內(nèi)部的液化氣保持平衡，則氣罐中的液位將與液位計中顯示的一致，這時通過伺服液位計所獲取到的便是罐內(nèi)的液化氣位置，該測量結(jié)果能夠?yàn)橐夯瘹獾挠嬃刻峁┲匾獏⒖糩1] 。

 

二、伺服液位計計量誤差分析

根據(jù)上文所述的連通器原理可知，當(dāng)三暢液位計與罐內(nèi)的液體相一致時，二者的壓強(qiáng)也自然處于相同狀態(tài)。假設(shè)氣罐液的壓強(qiáng)為 P 1 ，液位的高度為 h 1 ，液體的密度為 m，液位計內(nèi)的液體壓強(qiáng)為 P 2 ，液位的高度為 h 2 ，液體的密度為 m 2 ，則根據(jù)連通器的使用原理，即 P 1 與 P 2 相同，便能夠得出二者間的平衡公式為：

m 1 gh 1 ＝ m 2 gh 2

h 2 ＝ m 1 h 1 /m 2

 

當(dāng) m 1 與 m 2 的數(shù)值相同時，則 h 1 與 h 2 的數(shù)值也一致，假設(shè)液化氣罐中的溫度為 t 1 ，液位計中的溫度值為 t 2 ，則從理論方面來看，在垂直鋼管中的液面與氣罐中的液面應(yīng)保持一致，但是在具體測量的過程中，由于兩側(cè)的液體受到密度因素的影響，會產(chǎn)生一定的差異。由于垂直管與儲罐的容積存在較大的差異，當(dāng)液化氣的數(shù)量較多時，氣罐中的溫度變化與垂直管相比不夠明顯，加之氣罐在溫度上升以后會出現(xiàn)膨脹情況，使密度降低，反之液體在溫度較低的環(huán)境下，整體體積將縮小，密度自然會變大，因此，如若垂直管與氣罐中液體在溫度上存在差異，則二者的密度也勢必不相一致。

 

例如，在冬季時期，由于大氣環(huán)境的溫度較低，與球罐相比來看，三暢液位計將受到外界溫度的影響而發(fā)生改變，逐漸向環(huán)境溫度靠近。一般情況下，冬季時期的氣罐內(nèi)液體溫度要高于液位計中液體的溫度，氣罐內(nèi)液體密度要低于液位計中液體的密度；而在夏天則剛好相反，罐內(nèi)液體溫度要低于液位計中液體的溫度，氣罐內(nèi)液體密度要高于液位計中液體的密度；從連通器原理中能夠看出，在冬季時期的液位高度變化上看，液位計的讀數(shù)與氣罐內(nèi)液體相比較小，也就是 h 2 ＜ h 1 ，則到了夏天則相反，液位計的讀數(shù)大于氣罐液體，h 2 ＞ h 1 。

 

三、伺服液位計計量誤差的實(shí)例分析

氣罐與液位計采用 U 形管的原理，二者之間上下連通，從理論上來看，二者在液體的液面高度應(yīng)相同，因此通過液位計便能夠展示出氣罐中液體的高度。但是在實(shí)際測量的過程中，由于液位計大多為直徑小于 10cm 的細(xì)管，而氣罐則是直徑為幾米，甚至十幾米的球罐，二者間的差距十分懸殊，這將導(dǎo)致氣罐與液位計由于受到溫度、光照等外界因素的影響產(chǎn)生誤差。由于氣罐與液位計在材質(zhì)上幾乎相同，以此在熱傳導(dǎo)原理的作用下，受熱面積成為對液體溫度產(chǎn)生影響的主要因素，因此可以通過對二者液體產(chǎn)生的能量大小，對受熱面積進(jìn)行計算，即：

△ E 罐＝ k·S 罐 /V 罐

△ E 管＝ k·S 管 /V 管

 

式中，△ E 罐代表的是氣罐內(nèi)部液體的受熱量；△ E 管代表的是液位計內(nèi)液體的受熱量；K 代表的是系數(shù)；V 管代表的是液位計內(nèi)部液體的體積；V 罐代表的是氣罐內(nèi)液體的體積大??；S 管代表的是三暢液位計內(nèi)液體的管壁面積；S 罐代表的是氣罐內(nèi)液體的罐壁面積；

 

例如，在 1000m 3 的球罐，相當(dāng)于直徑為 12.3m，以及10cm 的液位計中，假設(shè)液體充裝容器的一半，則可列出以下公式：

△ E 罐＝ k·S 罐 /V 罐＝ k·（4π（12.3/2））/ （4/3π（12.3/2））＝ k·0.487

△ E 管＝ k·S 管 /V 管＝ k·（0.1π（12.3/2））/ （π（0.1/2））＝ k·245

 

由此可見，當(dāng)氣罐內(nèi)部與液位計之間在溫度上存在差異時，二者間的差距能夠達(dá)到 500 倍，經(jīng)過對密度的計算可知，由于受環(huán)境因素影響，使二者間的溫度每相差 10℃時，在1000m 3 氣罐中讀數(shù)的誤差可達(dá) 10 噸以上，這一結(jié)論與實(shí)際狀況相符合[2] 。

 

結(jié)論：綜上所述，通過本文的論述可知，當(dāng)液位計中溫度低于氣罐內(nèi)溫度時，液位計中的液體高度將低于氣罐內(nèi)液體；反之則高于氣罐內(nèi)液體；經(jīng)過實(shí)例分析驗(yàn)證可知，三暢液位計與氣罐中液位存在一定的差距，并且隨著溫差的增加而不斷加大，由此導(dǎo)致了劑量誤差的產(chǎn)生。

 

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