投入式油水界面测量系统精度分析

　　油罐液位的测量方法分直接测量与间接测量法。直接测量法是利用计量工具直接测取液位。如石油储运系统用的人工量油尺，浮子钢带式直读液位表，磁性翻版液位仪等。间接测量法是利用传感元件测出与液位有关的信号后，再利用电量的转换得到所测液位仪。此测量方法较为复杂，成本高，但可大大降低劳动强度，能有效及时的避免溢罐等安全事故的发生，容易实现储罐区自动化管理。

　　目前油罐液位及界面的测量使用投入式压力传感器，每个传感器投入不同高度，其所受压力与浸液深度及液体的比重成正比，以其液位差形成压力差。若没入两种液体的界面之间(如油水界面)，压力差则为各自两种液体深度乘以各自比重之和。通过实时检测每个压力传感器的压力计算出液位，油水界面及液体密度的方法是最简单实用，低造价的方案。然而其精度究竟如何，需要分析研究。

　　1 系统组成

　　系统由投入式压力测量传感器和嵌入式单片机或PLC组成。

　　下面结合实例对本系统进一步说明。

　　若测量油水界面，则由若干导线长度相等的传感器依次接力悬挂，如图1所示。

　　若储罐是单一液体则可以使用一支长导线传感器，如图2所示。

　　(1)压力传感器量程从0.2kg~2kg随投入测量液面深度增加。

　　当传感器位于某一液位，其所受的压力为深度与液体比重的乘积，经单片机或PLC计算得到液位高度。

　　(2)测量油水界面

　　各个压力传感器同时读取数据，当油水界面处于两压力传感器之间，其压力差等于油层高与水层高度之和，可计算得到油水界面。

　　测量液面时，计算公式为：

　　式中：

　　P为该传感器的压力;

　　L为该传感器投入高度;

　　H为液位总高;

　　Ro为油液密度(比重)，理论上为一常数。

　　测量油水界面时，其计算公式为(2)及(3)。

　　式中 ：

　　Y为两传感器之间油层液位高;

　　dP 为两传感器没于油水界面时的压差实时读数;

　　dL为两传感器位置高度差;

　　dPw 为两传感器全没于水液中的压差读数，理论上为一常数;

　　dPo为两传感器全没于油液中的压差读数，理论上为一常数;

　　X为两传感器间水层液位高。

　　而水位总高H为 L+X，L为该低位传感器的投入高度。

　　2 精度分析

　　2.1 压力传感器的测量精度

　　压力传感器信号为4~20mA，0~5V，0~10V等。精度为0.1%，0.25%和0.5%。

　　2.2 嵌入式单片机或PLC的精度