[发明专利]LNG储罐液位测量方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及液化天然气储罐内液位测量领域，更具体的是LNG(液化天然气)储罐液位测量方法及设备。

背景技术

液化天然气燃料成本低，其中主要成分为甲烷，燃烧后有害成分较少，在大型重型车中作为发动机的燃料使用已较为广泛。LNG储罐在内部充有LNG但不满液时，存在充满液态天然气的液相空间和充满气态天然气的气相空间，在储罐内一般用一个立式液位计对液相空间的液位进行测量，通过电缆线伸出储罐将信号变送输出进行处理显示，其原理是通过液位计内管和外管间液位高度的变化引起的电容变化逆推出液位高度，但是这样的测量方式未将液位计裸露在储罐气相空间那段内外管和气体之间产生的电容考虑进去，事实上，随着储罐内液位的变化，部分液态天然气会转换成气态天然气，储罐内压强会相应改变，然而液位计处于气相空间部分的内外管和气体之间产生的电容并不能忽略，若仅通过单个液位计测量将在一定程度上受气相空间这部分的电容影响，测量结果不够准确。

此外，每个LNG储罐填充的LNG的介电常数通常会不同，其气相空间的介电常数一般也会不同，单个立式液位计不能测得这些信息，测量填充不同LNG储罐的液位时会产生误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种LNG储罐液位测量方法及设备，测量LNG储罐内液位更准确。

为了解决上述技术问题，本发明采用技术方案：一种LNG储罐液位测量方法，，具备包括竖直设于储罐内竖直电容液位计、横设于储罐内顶部的水平电容液位计、以及接收竖直电容液位计和水平电容液位计的测量信号的处理器的测量设备，所述测量信号包括电容信号，该方法包括以下步骤：

储罐装满液时，所述水平电容液位计浸没于液相空间，处理器根据水平电容液位计所测电容及其内外管径和测量部管长获得液相空间介电常数；

当储罐液位降低至水平电容液位计完全处于气相空间时，处理器对测量信号进行处理，首先根据水平电容液位计所测电容及其内外管径和测量部管长获得气相空间介电常数；接着

根据竖直电容液位计所测总电容并结合所述液相空间介电常数获得待定液位高度，所述总电容掺杂气相空间电容因素和液相空间电容因素；接着

根据所述待定液位高度和所述气相空间介电常数确定所述气相空间电容因素，所述待定液位高度关联所述总电容；接着

在总电容中除去所述气相空间电容因素获得所述液相空间电容因素，并结合所述液相介电常数获得结果液位高度。

根据本发明的一个实施例，所述液相空间电容因素为竖直电容液位计内外管间液相空间所占的部分与液体形成的第一电容，所述气相空间电容因素为竖直电容液位计内外管间气相空间所占的部分与气体形成的第二电容，所述总电容由第一电容和第二电容并联而成。

根据本发明的一个实施例，用于确定所述结果液位高度的公式如下：

其中，C_总为总电容，C_气为所述气相空间电容因素的第二电容，D为竖直电容液位计的外管径，d为竖直电容液位计的内管径，ε₀为空气介电常数，ε_液为所述液相空间相对介电常数。

根据本发明的一个实施例，确定所述结果液位高度后，处理器将其传输至显示单元显示。

根据本发明的一个实施例，所述液相空间介电常数为一次测定后存储，所述气相空间介电常数为一次测定或在液位变化过程中多次测定存储，处理器调用所述液相空间介电常数和气相空间介电常数。

本发明还采用如下技术方案：一种LNG储罐液位测量设备，包括装有LNG的储罐，竖直设于储罐内的竖立电容液位计，还包括横设于储罐内顶部的水平电容液位计，接收所述竖直电容液位计和所述水平电容液位计的测量信号的处理器；

其中，所述水平电容液位计处于液相空间时所述处理器得到液相介电常数，处于气相空间时所述处理器得到气相介电常数；

在测量阶段，处理器从竖直电容液位计获得总电容以及待定液位高度，并结合所述气相介电常数获得气相空间因素电容，将总电容除去所述气相空间因素电容后结合所述液相介电常数获得结果液位高度。

根据本发明的一个实施例，所述储罐横放或者竖放置于车体上。

根据本发明的一个实施例，所述竖立电容液位计包括测量部和信号传输部，其测量部插于储罐内、信号传输部伸出于储罐外；所述水平电容液位计包括测量部和信号传输部，其测量部横设于储罐内顶部、信号传输部伸出于储罐外。