引  言 

隨著我國國民經(jīng)濟突飛猛進的發(fā)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(zhì)的重要的儲運方式之一。目前，在我國石油、化工等行業(yè)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(zhì)時，測量和顯示液位高度、計算液位噸數(shù)以防止超裝。液位測量作為工業(yè)生產(chǎn)中的zui重要的工作參數(shù)，其與溫度、壓力、流量堪稱工業(yè)四大工作參數(shù)，它是顯示容器內(nèi)液面位置變化的裝置。盛裝液化氣體的儲運容器，需要設(shè)置液位計以防止容器因滿液而發(fā)生液體膨脹導(dǎo)致容器超壓事故，特種設(shè)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(shù)研究的對象和工作的任務(wù)。

 

液位計是充裝介質(zhì)的計量標尺。在介質(zhì)進行裝卸時，液位隨罐內(nèi)介質(zhì)液面位置變化，液位計利用其自身的結(jié)構(gòu)特性通過刻度盤指針的示值和重量換算表來確認罐內(nèi)介質(zhì)的容積與重量。液化氣體汽車罐車用液位計分為旋轉(zhuǎn)式浮球液位計和旋轉(zhuǎn)管式液位計，在檢測過程中發(fā)現(xiàn)過以下問題：如浮球旋轉(zhuǎn)式液位計浮球卡死、磁塊退磁等；旋轉(zhuǎn)管式液位計的旋轉(zhuǎn)角度與顯示盤位置有偏差等。這都是導(dǎo)致動作不靈敏和出現(xiàn)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(chǎn)生和暴露，容易導(dǎo)致事故的發(fā)生。 

 

1  液化氣體汽車罐車用液位計檢測現(xiàn)狀 

液化氣體汽車罐車用液位計檢驗在我國標準規(guī)程中做了相應(yīng)的要求，在《特種設(shè)備檢驗檢測機構(gòu)核準規(guī)則》中明確規(guī)定具有 RD7 檢驗資質(zhì)的單位應(yīng)具有液面計校驗裝置。在《壓力容器定期檢驗規(guī)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(jié)構(gòu)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(jīng)了解現(xiàn)有汽車罐車檢驗單位還沒有使用相應(yīng)檢測裝置的報道，經(jīng)了解現(xiàn)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(jié)果的可追溯性更是無法滿足。 

 

目前，國內(nèi)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(nèi)容包括液位計的示值誤差、回差、設(shè)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(jié)構(gòu)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(shù)，過量充裝可能導(dǎo)致惡性爆炸事故的發(fā)生，是絕對不允許的。液位計可以顯示液體的量，從而可實現(xiàn)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(jù)前文所述,汽車罐車液位計分為兩個類型，一種是旋轉(zhuǎn)管式液位計，一種是旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)。 

 

旋轉(zhuǎn)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(dǎo)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(jié)構(gòu)是由泄放閥、法蘭本體、填料箱、轉(zhuǎn)動軸、鎖緊機構(gòu)、導(dǎo)管、刻度盤、指針等零部件組成，具有測量精度高，結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)動靈活、不怕振動、無泄漏、隨意定點指示、指針與導(dǎo)管的相互垂直等特點，其結(jié)構(gòu)圖 1所示。 

 

圖 1  旋轉(zhuǎn)管式液位計結(jié)構(gòu)圖 

 

3  國內(nèi)外液化氣體汽車罐車用液位計檢測和校準的研究 

國內(nèi)學者的研究在我國液位計檢測的發(fā)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(xiàn)在我們對液位計檢驗時是在無介質(zhì)的前提下進行的，檢驗時間要求很短。 經(jīng)調(diào)研現(xiàn)有液位計種類很多，檢測裝置也很多，基本能做到一種結(jié)構(gòu)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(nèi)，未見相同的公開文獻報道。

 

4  液位計檢測和校準裝置的設(shè)計原則 

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

（1）檢測與校準的快速性。使用傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)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(yè)，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(jié)構(gòu)滿足自校準的前提下，其穩(wěn)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(tǒng)的便攜性與自動化。便攜性體現(xiàn)在將整個裝置分段連接，因此每段部件需設(shè)計成方便攜帶的長度，根據(jù)現(xiàn)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(tǒng)，包括機械裝置、壓力傳感器、角度儀，以及 PLC、PC 機等硬件設(shè)備，根據(jù)工業(yè)自動控制原理和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，下位機 PLC 實現(xiàn)對傳感器變化過程的監(jiān)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?qū)崿F(xiàn)實時數(shù)據(jù)顯示、存儲、數(shù)據(jù)擬合、報表生成等功能。PLC 和 PC 機可采用以太網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，檢測裝置見圖 2。 

硬件設(shè)備是系統(tǒng)搭建的前提與基礎(chǔ)，選擇可靠性優(yōu)良、精準度高的設(shè)備，能夠保證系統(tǒng)的流暢穩(wěn)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(tǒng)其硬件組成如圖 3 所示。系統(tǒng)由便攜式 PC 機進行數(shù)據(jù)處理，采用 PLC對各路信號和執(zhí)行機構(gòu)進行數(shù)據(jù)采集與傳輸，可使用以太網(wǎng)進行 PC 機與 PLC 進行通訊，以旋轉(zhuǎn)阻力和旋轉(zhuǎn)角度測量主體，配合壓力傳感器、角度儀等設(shè)備，對液化氣體汽車罐車用液位計進行檢測與校準。 

 

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

5  檢測試驗數(shù)據(jù)分析 

經(jīng)過對數(shù)十臺液位計進行檢測，檢測的試驗數(shù)據(jù)進行整理，檢測出液位計的示值誤差、回差、設(shè)定點誤差等數(shù)據(jù)，通過對適用介質(zhì)為液化石油氣的磁力浮球式液位計的角度值試驗數(shù)據(jù)可以得出其測量重復(fù)性滿足±1.0°的要求，示值重復(fù)性滿足±1.0，滿足試驗要求。 

 

6  結(jié)束語 

本檢測裝置的本課題研究基于旋轉(zhuǎn)阻力和旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)角度下對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)，生成檢定表以此來得出液位計的示值誤差、回差、設(shè)定點誤差等數(shù)據(jù)，并對液位計指示進行修正。