[发明专利]一种油水分界面升降位置监测装置

权利要求书

1.一种油水分界面升降位置监测装置，其特征在于：所述的监测装置主要由界面随动标识浮体(7)和护筒(11)组成，垂直竖立在油水分离箱内；界面随动标识浮体(7)由界面浮筒(8)、标识杆(9)和标识盘(10)组成，界面随动标识浮体(7)同轴套装在护筒(11)内，界面随动标识浮体(7)的重心低于浮心，界面随动标识浮筒(7)垂直悬浮在油水分离箱的液体中且沿垂直方向上下自由浮动；标识杆(9)同轴垂直固定在界面浮筒(8)的上底面，且与界面浮筒(8)连结为一体；标识杆(9)的横截面面积S_b小于界面浮筒(8)的横截面面积S_f，且界面浮筒(8)的横截面面积S_f与标识杆(9)的横截面面积S_b之比为k₁，

k₁＝S_f/S_b>>1；

标识盘(10)同轴套装在标识杆(9)上；界面随动标识浮体(7)的重量等于界面浮筒(8)完全浸入水或海水中的浮力；界面随动标识浮体(7)在未有油的情况下浸入所述液体中时，界面浮筒(8)的上底面与所述液体的液面齐平。

2.按照权利要求1所述的油水分界面升降位置监测装置，其特征在于：所述的界面浮筒(8)是上、下底面封闭的轴对称的浮筒；标识杆(9)是中空的细直杆，与界面浮筒(8)的內腔连通；标识盘(10)是圆形盘片，盘片的平面与标识杆(9)的轴线垂直，能够沿标识杆(9)的轴线上下移动定位，定位后能方便地固定；界面浮筒(8)內的下半部填有附加物，附加物的密度为水或海水密度的数倍；界面浮筒(8)的横截面面积S_f与标识杆(9)的横截面面积S_b之比k₁一般为80～200。

3.按照权利要求1所述的油水分界面升降位置监测装置，其特征在于：所述的护筒(11)由外筒(12)、上界限盘(15)、下界限盘(14)和信号开关(16)组成；外筒(12)为上、下开口的管筒，外筒(12)的壁面开有多个通孔(13)，外筒(12)的内径比界面随动标识浮体(7)的外径略大，外筒(12)同轴套装在界面随动标识浮体(7)的外面，且与油水分离箱的箱壁固连；上界限盘(15)和下界限盘(14)为开有中心孔的圆形盘片，同轴设置在外筒(12)内；上界限盘(15)和下界限盘(14)分别设置于标识盘(10)的上方和下方，上界限盘(15)和下界限盘(14)的盘面与外筒(12)的轴线垂直，且能够沿外筒(12)的轴垂直上下移动定位，定位后能够方便固定；上界限盘(15)和下界限盘(14)的中心孔的直径略大于标识杆(9)的外径。

4.按照权利要求3所述的油水分界面升降位置监测装置，其特征在于：所述的信号开关(16)安装在上界限盘(15)和下界限盘(14)与标识盘(10)相对的一面；标识盘(10)、上界限盘(15)、下界限盘(14)和信号开关(16)与控制系统连接；当标识盘(10)升降压迫上界限盘(15)或下界限盘(14)上的信号开关(16)时，控制系统发出控制信号；当标识盘(10)上升与上界限盘(15)接触并开启信号开关(16)时，控制系统发出标识盘(10)升达上界限的信号；当标识盘(10)下降与下界限盘(14)接触并开启信号开关(16)时，控制系统发出标识盘(10)下降至下界限的信号；上界限盘(15)和下界限盘(14)之间的垂直距离根据控制需要而定。

5.按照权利要求3所述的油水分界面升降位置监测装置，其特征在于：所述的信号开关(16)为微动开关或轻触开关；所述的标识盘(10)、上界限盘(15)和下界限盘(14)为导电金属盘。

6.按照权利要求1所述的油水分界面升降位置监测装置，其特征在于：所述的监测装置监测油水分界面升降的过程如下：

油水分离箱内未积集油时，所述的界面浮筒(8)的上底面恰好与水面齐平；油水分离箱水面上积集有厚度为H1的油层时，由于油层的重力作用将迫使油水分界面(5)下降H3的高度，

H3＝H1/k₂

其中：k₂为水或海水的密度与油密度之比，且k₂＝ρ_s/ρ_y>1，

ρ_y为油密度，ρ_s水或海水的密度；

所述的界面随动标识浮体(7)也随之下降，并按浮体稳定原理达到新的平衡：标识杆(9)靠近界面浮筒(8)上底面高度为L_y的部分浸于油中，产生浮力F_y：

F_y＝L_y.S_b.ρ_y.g

其中g为重力加速度；

界面浮筒(8)的上底面偏离油水分界面(5)浸入到水面上的油层中，使界面浮筒(8)浮力的减小量等于标识杆(9)浮力的增加量，即：

H2.S_f.(ρ_s-ρ_y).g＝F_y＝L_y.S_b.ρ_y.g，

H2＝H1-Ly＝H1/[k1(k2-1)+1]

H2为界面浮筒(8)浸入油层中的垂直高度；

△H＝H3-H2

△H为界面随动标识浮体(7)跟随油水分界面(5)下降的高度；

H2表征了界面随动标识浮体(7)跟随监测标识实际油水分界面(5)位置的偏差，H2/H3＝k2/[k1(k2-1)+1]表征了界面随动标识浮体(7)监测标识实际油水分界面(5)位置的偏差度；偏差H2和偏差度H2/H3均与k1、k2成反比。