[发明专利]一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统

说明书

本发明公开了一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统，包括：透明外罩、内罐、底板、超压排放管路、增压管路、测满管路、加注管路、一根以上的液位计液相管路、用于加热液位计液相管路的液相加热装置、真空机组；内罐设于底板的上方并呈间距设置；透明外罩罩设于内罐2的外侧，透明外罩与底板之间的空间形成真空腔室；真空腔室与真空机组连通；超压排放管路、增压管路、测满管路、加注管路、液位计液相管路由上而下依次连通并安装于内罐；液位计液相管路靠近内罐一侧设置的管路为透明管段。本发明通过透明外罩查看靠近内罐设置的透明管段的气液分界面，进而实现液位计液相管路的设计和优化。

技术领域

本发明涉及低温液体液位测量技术领域，尤指一种低温容器差压式液位计液相管路可视化实验系统。

背景技术

因为低温存储装置的绝热设计和封闭性要求，使得低温液体的液位测量较常温液体的液位测量有着其特殊的困难。如传统的浮球式和玻璃板液位计，存在传热量大、装拆困难、结霜、低温脆裂、静电积聚等问题。而目前各类新型的液位测量仪，如电容式、光纤式、辐射式以及热式等液位测量仪，大部分还处于实验室阶段。因此目前大部分的低温存储设备，使用的仍是差压式液位计。差压式液位计包含有两根取压管路，一为测量罐顶部气相空间压力的气相取压管，又称负取压管；另一个是测量罐体底部液体压力的液相取压管，又称正取压管。当液体液位高度不同时，受液体自身重力的影响，其二者的压力差也就不同，液位越高，压差也就越大。因此在使用差压式液位计时，只需依据预先输入的液位高度和压力差的对应关系，即可测量获得液体的液位高度。

由差压式液位计的测量原理可知，差压式液位计具有结构和原理简单，使用方便、性能稳定、测量精度较高等优点。但是为了能够准确测量得到液体的液位高度，差压式液位计在测量时，需保证液相取压管路中气液界面稳定在同一水平位置，不能上下移动。在常温情况下，人们可以通过要求液相管路内充满液体来避免该问题。但是针对低温液体，这显然是不行的。因为低温液体流出存储罐进入暴露于大气中的液相管路和仪表后，通过管路传入的热量将使管内的液体气化，产生气液共存现象。当环境温度、罐内温度和压力发生变化时，都会导致管内液面移动并大幅度震荡，从而导致液位测量产生较大误差。此外，低温液体直接通过液相管路引出，还会导致漏热严重、低温危险等问题。因此，综合安全、测量精度等因素，在使用差压式液位计测量低温液体液位时，液相取压管路需在存储罐的真空夹层内设计一截水平管段，尽量让气液交界面位于该水平管段内。对此，国内学者于玉绵等人(于玉绵，叶政学。低温推进剂的液位测量。低温工程，1994，2：l-4)对差压液位计在低温贮罐中的应用进行研究后，指出低温差压液位计的设计主要在于对液相取压管进行科学、合理的设计，使低温液体在管内尽快、完全汽化，变成稳定的常温气体，以避免在管内出现设计“陷阱”，导致“汽锁”或汽化不充分现象。陈义峰等人(陈义峰，王卫军。低温液体液位测量故障处理。能源工程，1999，2：51-52)对安钢制氧厂制氧机的差压式液位计的故障进行了分析和处理，发现导致正负取压管压力相等、液位测量值为零、液位测量值波动等故障的原因主是正、负取压管设计和安装位置的不合理；作者认为差压式液位计在安装设计时，最重要的是要确保正取压管有足够的液封段和汽化段，让正取压管路内的液体能够充分气化。潘俊兴(潘俊兴。低温贮槽用差压液位计液相气化取压原理及其加热器传热计算。化工装备技术，1996，17(6)：22-23)认为低温液体流出绝热贮槽进入暴露于大气中的液相引导管和仪表后，通过其传入的热量将使管内存在气液共存现象，这种气液共存是不稳定的，微小的诱因即可导致管内液面的大幅度震荡。这将导致液位计的显示将毫无价值。