專利名稱：一種高精度光纖煤氣柜柜位計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于煤氣柜測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高精度煤氣柜柜位計。
背景技術(shù)：
我國是一個耗能大國，可燃氣體(煤氣、石油天然氣)年消耗量為17000億立方米，而且還在呈逐年上升趨勢。我國目前無論是燃氣上游的生產(chǎn)企業(yè)還是中間的貯運環(huán)節(jié)， 均采用燃氣柜對燃氣進行貯存。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計，我國目前擁有各種類型燃氣柜3億多個。 眾所周知，燃氣柜內(nèi)貯存的是及其危險的可燃氣體，一旦發(fā)生泄露，就會造成中毒、爆炸、環(huán)境污染等重大事故，其后果不堪設想。因此，燃氣柜的管理歷來是燃氣生產(chǎn)、貯存企業(yè)的重點，也是國家安監(jiān)管理部門的重點監(jiān)管對象。對于燃氣柜內(nèi)可燃氣體數(shù)量的監(jiān)控又是管理的重中之重。柜位過高(貯存燃氣過量)燃氣就會沖頂，造成泄漏，并導致燃氣柜損壞。柜位過低(貯存燃氣太少)造成資源浪費。因此，管理要求必須適時監(jiān)測柜位。燃氣柜體積龐大，最小貯柜體積都在8萬立方米以上，高度在50米以上，最大達 150米，且貯存介質(zhì)易燃易爆有毒，因此要求柜位檢測儀表具有極高的防爆性能和大量程、 高精度的特點。國內(nèi)目前尚無滿足此要求的儀表，因此，目前的檢測手段是使用進口儀表或依靠人工檢尺。進口儀表價格昂貴，用戶難以承受。人工檢尺由工人按規(guī)定的時間和頻次進行手工測量，由于是純手工操作，人工檢尺檢測頻率低，不能進行適時檢測，無法實現(xiàn)自動化管理，而且工作量大，檢測精度低，操作工人頻繁爬上爬下存在安全隱患。近年來，隨著石油開采及煤化工工業(yè)的發(fā)展，各部門對可燃氣體自動化計量技術(shù)也越來越重視。由于燃氣的特殊物理狀態(tài)導致其采用的儲物容器量較大，因此計量精度要求非常高，因為很小的物位高度測量誤差都會帶來很大的容量誤差。歐美一些發(fā)達國家從八十年代開始，就借助于微電子、計算機、光纖、超聲波、雷達等高科技的迅猛發(fā)展，將各種新技術(shù)、新方法應用到自動化計量領(lǐng)域，使可燃氣體物位自動計量呈現(xiàn)出集功能、精度、現(xiàn)場一體化的新局面。典型的產(chǎn)品有美國FL0ELINE公司的超聲波柜位計，荷蘭的SUB公司的雷達柜位計。超聲波柜位計的測量原理是儀表連續(xù)不斷向燃氣柜內(nèi)發(fā)射超聲波信號，并接收回波信號，通過回波時間計算柜內(nèi)可燃氣體高度。在實際使用環(huán)境中，介質(zhì)的溫度、壓力等可能是變化的，導致聲速的值不一定是定值340m/s，而上述方法假定聲速是不變的定值的，這在實際使用環(huán)境變化的情況下顯然會引起很大的測量誤差。另外，上述技術(shù)確定時間的常規(guī)閾值判別方式本身就存在較大的誤差，而且，在測量過程中易受電磁干擾影響；雷達柜位計原理與超聲波原理相同，只是增大了發(fā)射功率和波長，解決了超聲波柜位計測量精度低、易受電磁干擾的問題，但由于增大了發(fā)射功率，增加了電能量，增大了安全隱患。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型主要目的是為了解決上述問題，提供一種測量現(xiàn)場不帶電、無安全隱患、不受電磁干擾的高精度光纖煤氣柜柜位計。為了達到上述目的，本實用新型提供的技術(shù)方案是一種高精度光纖煤氣柜柜位
3計，其包括測量單元、光碼變送器和數(shù)據(jù)處理器；測量單元與光碼變送器連接；光碼變送器通過光纜和數(shù)據(jù)處理器連接；測量單元包括柜內(nèi)配重、計量鋼絲繩和重錘所述的光碼變送器包括光耦、光碼盤、磁片座、磁鋼、主動輪和兩個從動輪；主動輪和兩個從動輪安裝在光碼變送器的前端；計量鋼絲繩一端與柜內(nèi)配重連接，并穿過主動輪、兩個從動輪后另一端與重錘連接；柜內(nèi)配重置于煤氣柜的活塞內(nèi)；重錘置于煤氣柜外；磁片座安裝在主動輪的主動軸后端；磁片座后部安裝有從動軸；從動軸的后部安裝有上支架和下支架；上支架通過短支柱固定在光碼變送器上；上支架和下支架的上部安裝有光耦，下部通過長支柱連接； 長支柱的后部安裝有光纖勾；光碼盤通過碼盤夾固定在上支架和下支架之間的從動軸上； 磁片座上下兩側(cè)均安裝有磁鋼；光耦與所述光纜的一端連接；光耦內(nèi)的光纜的端頭上還裝有棒形透鏡；數(shù)據(jù)處理器包括光脈沖單元、放大整形單元、倍頻處理單元、分CPU處理器、總 CPU處理器、數(shù)據(jù)存儲單元和電源監(jiān)測單元；光脈沖單元與放大整形單元連接；放大整形單元再與倍頻處理單元連接；倍頻處理單元再與分CPU處理器連接；分CPU處理器再與總CPU 處理器連接 ’總CPU處理器再通過通訊接口與上位機連接；分CPU處理器分別還與數(shù)據(jù)存儲單元和電源監(jiān)測單元連接 ’總CPU處理器也連接有電源監(jiān)測單元；光纜與所述的光脈沖單元連接；光纜為4芯光纜。本實用新型使用時，當被測煤氣柜的界面發(fā)生變化時，柜內(nèi)活塞上升或是下降時帶動氣柜內(nèi)配重上下移動，根據(jù)動平衡原理計量鋼絲在重錘的牽引下上下移動，通過主動輪把鋼絲繩的直線位移轉(zhuǎn)化為角位移，帶動主動輪旋轉(zhuǎn)，主動輪旋轉(zhuǎn)帶動磁片座旋轉(zhuǎn)，磁片座上有磁鋼，通過磁耦合帶動光碼盤旋轉(zhuǎn)，切割由光纜傳輸過來的光信號形成光脈沖傳輸回控制室經(jīng)過數(shù)據(jù)處理器把光脈沖信號轉(zhuǎn)化為電信號在顯示設備上顯示出活塞位置。光脈沖處理單元發(fā)出兩束光信號，經(jīng)過光纖的傳輸和光碼變送器的處理回到光脈沖處理單元的是兩束不規(guī)格光脈沖信號，數(shù)據(jù)處理器將這兩束不規(guī)格光脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號，經(jīng)放大整形單元放大整形后，進倍頻處理單元將波形的頻率進行調(diào)整后，分別進入分CPU處理器經(jīng)行處理，再由總CPU處理器將素有的信號經(jīng)行處理后，以標準232或422 串口數(shù)據(jù)輸出給計算機，顯示出煤氣柜柜位數(shù)值；經(jīng)光纜傳輸過來的光脈沖信號還可以經(jīng)處理后，以4-20mA的形式輸出，并對柜位經(jīng)行直接顯示，并實現(xiàn)上下限報警功能。數(shù)據(jù)存儲單元的作用是經(jīng)行數(shù)據(jù)的存儲，電源檢測單元的作用是檢測是否有MV電源信號。高精度光纖煤氣柜柜位計安裝在罐區(qū)危險場所，智能數(shù)據(jù)處理器和計算機控制系統(tǒng)安裝在安全場合的操作室。柜位計與數(shù)據(jù)處理器之間通過光纜連接，安全做到罐區(qū)無電檢測，本質(zhì)安全防爆。在控制室內(nèi)通過數(shù)據(jù)處理器的光電轉(zhuǎn)換電路把電信號轉(zhuǎn)換為光信號通過光纜傳輸給光碼變送器一個連續(xù)的光信號，在測量單元內(nèi)通過與活塞連接的計量鋼絲繩帶動主動輪旋轉(zhuǎn)，把活塞上下位移轉(zhuǎn)換為角位移，通過主動輪旋轉(zhuǎn)帶動光碼盤旋轉(zhuǎn)，光碼盤旋轉(zhuǎn)切割光纜傳輸過來的連續(xù)光信號形成光脈沖，光脈沖通過光纜傳輸回控制室內(nèi)數(shù)據(jù)處理器的轉(zhuǎn)換電路中，將光脈沖信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號再經(jīng)過數(shù)據(jù)處理把電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號通過液晶顯示面板顯示為數(shù)字，同時電信號同步轉(zhuǎn)換為4 20mA電信號輸出給其他需要測量數(shù)據(jù)的終端。


圖1 本實用新型的使用時安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 本實用新型的光碼變送器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 本實用新型的數(shù)據(jù)處理器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4 本實用新型的主動輪和從動輪連接結(jié)構(gòu)主視圖。
具體實施方式
實施例如圖1所示一種高精度光纖煤氣柜柜位計，其包括測量單元、光碼變送器1和數(shù)據(jù)處理器2 ；測量單元與光碼變送器1連接；光碼變送器1通過光纜3和數(shù)據(jù)處理器2連接；測量單元包括柜內(nèi)配重4、計量鋼絲繩5和重錘6。如圖2、圖4所示光碼變送器1包括光耦7、光碼盤8、磁片座9、磁鋼10、主動輪11和兩個從動輪12 ；主動輪11和兩個從動輪12安裝在光碼變送器1的前端；計量鋼絲繩5 —端與柜內(nèi)配重4連接，并穿過主動輪11、 兩個從動輪12后另一端與重錘6連接；柜內(nèi)配重4置于煤氣柜的活塞7內(nèi)；重錘6置于煤氣柜外；磁片座9安裝在主動輪11的主動軸13后端；磁片座9后部安裝有從動軸14 ；從動軸14的后部安裝有上支架15和下支架16 ；上支架15通過短支柱17固定在光碼變送器1 上；上支架15和下支架16的上部安裝有光耦7，下部通過長支柱18連接；長支柱18的后部安裝有光纖勾19 ；光碼盤8通過碼盤夾20固定在上支架15和下支架16之間的從動軸 14上；磁片座9上下兩側(cè)均安裝有磁鋼10 ；光耦7與光纜3的一端連接；光耦7內(nèi)的光纜3的端頭上還裝有棒形透鏡(圖中未標出)；如圖3所示數(shù)據(jù)處理器包括光脈沖單元、放大整形單元、倍頻處理單元、分CPU 處理器、總CPU處理器、數(shù)據(jù)存儲單元和電源監(jiān)測單元；光脈沖單元與放大整形單元連接； 放大整形單元再與倍頻處理單元連接；倍頻處理單元再與分CPU處理器連接；分CPU處理器再與總CPU處理器連接；總CPU處理器再通過通訊接口與上位機連接；分CPU處理器分別還與數(shù)據(jù)存儲單元和電源監(jiān)測單元連接 ’總CPU處理器也連接有電源監(jiān)測單元；光纜3與光脈沖單元連接；光纜3為4芯光纜。本實用新型使用時，當被測煤氣柜的界面發(fā)生變化時，柜內(nèi)活塞7上升或是下降時帶動氣柜內(nèi)配重4上下移動，根據(jù)動平衡原理計量鋼絲繩5在重錘6的牽引下上下移動， 通過主動輪11把計量鋼絲繩5的直線位移轉(zhuǎn)化為角位移，帶動主動輪11旋轉(zhuǎn)，主動輪11 旋轉(zhuǎn)帶動磁片座9旋轉(zhuǎn)，磁片座9上有磁鋼10，通過磁耦合帶動光碼盤8旋轉(zhuǎn)，切割由光纜 3傳輸過來的光信號形成光脈沖傳輸回控制室經(jīng)過數(shù)據(jù)處理器2把光脈沖信號轉(zhuǎn)化為電信號在顯示設備上顯示出活塞7位置。光脈沖處理單元發(fā)出兩束光信號，經(jīng)過光纜3的傳輸和光碼變送器1的處理回到光脈沖處理單元的是兩束不規(guī)格光脈沖信號，數(shù)據(jù)處理器2將這兩束不規(guī)格光脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號，經(jīng)放大整形單元放大整形后，進倍頻處理單元將波形的頻率進行調(diào)整后， 分別進入分CPU處理器經(jīng)行處理，再由總CPU處理器將素有的信號經(jīng)行處理后，以標準232 或422串口數(shù)據(jù)輸出給計算機，顯示出煤氣柜柜位數(shù)值；經(jīng)光纜3傳輸過來的光脈沖信號還可以經(jīng)處理后，以4-20mA的形式輸出，并對柜位經(jīng)行直接顯示，并實現(xiàn)上下限報警功能。 數(shù)據(jù)存儲單元的作用是經(jīng)行數(shù)據(jù)的存儲，電源檢測單元的作用是檢測是否有MV電源信號。高精度光纖煤氣柜柜位計安裝在罐區(qū)危險場所，智能數(shù)據(jù)處理器和計算機控制系統(tǒng)安裝在安全場合的操作室。光碼變送器1與數(shù)據(jù)處理器2之間通過光纜3連接，安全做到罐區(qū)無電檢測，本質(zhì)安全防爆。在控制室內(nèi)通過數(shù)據(jù)處理器2的光電轉(zhuǎn)換電路把電信號轉(zhuǎn)換為光信號通過光纜3 傳輸給光碼變送器1 一個連續(xù)的光信號，在測量單元內(nèi)通過與活塞7連接的計量鋼絲繩5 帶動主動輪11旋轉(zhuǎn)，把活塞7上下位移轉(zhuǎn)換為角位移，通過主動輪11旋轉(zhuǎn)帶動光碼盤8旋轉(zhuǎn)，光碼盤8旋轉(zhuǎn)切割光纜3傳輸過來的連續(xù)光信號形成光脈沖，光脈沖通過光纜3傳輸回控制室內(nèi)數(shù)據(jù)處理器2的轉(zhuǎn)換電路中，將光脈沖信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號再經(jīng)過數(shù)據(jù)處理把電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號通過液晶顯示面板顯示為數(shù)字，同時電信號同步轉(zhuǎn)換為4 20mA電信號輸出給其他需要測量數(shù)據(jù)的終端。
權(quán)利要求1.一種高精度光纖煤氣柜柜位計，其特征在于該高精度光纖煤氣柜柜位計包括測量單元、光碼變送器和數(shù)據(jù)處理器；所述的測量單元與所述的光碼變送器連接；所述的光碼變送器通過光纜和數(shù)據(jù)處理器連接；所述的測量單元包括柜內(nèi)配重、計量鋼絲繩和重錘； 所述的光碼變送器包括光耦、光碼盤、磁片座、磁鋼、主動輪和兩個從動輪；所述的主動輪和所述的兩個從動輪安裝在所述的光碼變送器的前端；所述的計量鋼絲繩一端與柜內(nèi)配重連接，并穿過主動輪、兩個從動輪后另一端與重錘連接；所述的柜內(nèi)配重置于煤氣柜的活塞內(nèi)；所述的重錘置于煤氣柜外；所述的磁片座安裝在所述的主動輪的主動軸后端；所述的磁片座后部安裝有從動軸；所述的從動軸的后部安裝有上支架和下支架；所述的上支架通過短支柱固定在光碼變送器上；所述的上支架和下支架的上部安裝有光耦，下部通過長支柱連接；所述的長支柱的后部安裝有光纖勾；所述的光碼盤通過碼盤夾固定在上支架和下支架之間的從動軸上；所述的磁片座上下兩側(cè)均安裝有磁鋼；所述的光耦與所述光纜的一端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度光纖煤氣柜柜位計，其特征在于所述的光耦內(nèi)的光纜的端頭上還裝有棒形透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度光纖煤氣柜柜位計，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理器包括光脈沖單元、放大整形單元、倍頻處理單元、分CPU處理器、總CPU處理器、數(shù)據(jù)存儲單元和電源監(jiān)測單元；所述的光脈沖單元與所述的放大整形單元連接；所述的放大整形單元再與所述的倍頻處理單元連接；所述的倍頻處理單元再與所述的分CPU處理器連接；所述的分CPU處理器再與所述的總CPU處理器連接；所述的總CPU處理器再通過通訊接口與上位機連接；所述的分CPU處理器還分別與所述的數(shù)據(jù)存儲單元和電源監(jiān)測單元連接；所述的總CPU處理器也連接有電源監(jiān)測單元；所述的光纜與所述的光脈沖單元連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度光纖煤氣柜柜位計，其特征在于所述的光纜為4芯光纜。
專利摘要本實用新型公開了一種高精度光纖煤氣柜柜位計，其包括測量單元、光碼變送器和數(shù)據(jù)處理器；測量單元與光碼變送器連接；光碼變送器通過光纜和數(shù)據(jù)處理器連接；測量單元包括柜內(nèi)配重、計量鋼絲繩和重錘所述的光碼變送器包括光耦、光碼盤、磁片座、磁鋼、主動輪和兩個從動輪。本實用新型不僅體積小、重量輕、功耗較小、利用率高且可以高精度跟隨輸出。
文檔編號G01F23/40GK202329750SQ20112042774
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者曹福祝, 段志鵬 申請人:承德市本特思達儀表有限公司