[发明专利]液面电位传感器

说明书

本发明公开了液面电位传感器，安装于储罐顶部，包括外壳、液面电位传感单元、测距单元、通信单元和控制主板，所述液面电位传感单元、测距单元和通信单元分别与控制主板电连接，所述液面电位传感单元用于监测液面的电位值，所述测距单元用于测量液面到储罐顶部的距离值，所述通信单元将监测的电位值、距离值通过无线或者有线的通信方式将数据传输到上位机。本发明体积小、低功耗，能对液面电位进行高灵敏、高精度的动态测量，实现液态物料液面电位异常监测及预警。

技术领域

本发明属于石油化工液态物料储运、装卸过程中液体静电监测、预警及防护领域，特别涉及一种液面电位传感器。

背景技术

石油化工行业液态可燃物料，如成油品、原油、液化天然气、环氧乙烷等，在管道输送、装卸过程中极易积聚静电，当带电液态物料进入储罐内产生较大液面电位时，罐内液面以上空间形成较大静电电场，就可能诱导液面与罐壁、液面孤立导体与罐壁间发生引燃性静电放电，造成静电燃爆事故。我国近年来在石化企业曾发生30多起较大的静电事故，其中有数起损失达百万元以上，如上海某石化公司的甲苯罐、山东某石化公司的胶渣罐及抚顺某石化公司的航煤罐都因静电造成严重的火灾爆炸事故。

液面电位是石化液态物料储运、装卸的重要安全指标因素，利用油液面电位作为成品油装卸过程安全管理要求，保证油品装卸作业安全。如根据GB 6951-1986《轻质油品装油安全油面电位值》，油品装入金属容器中，安全油面电位值为12000V，安全油面电位以下即使发生油面对地放电也不会使在爆炸浓度范围内油气与空气混合物引燃或爆炸。然而，目前液面电位检测方法，如用EST202液面电位测量系统及公告号为CN 202848438U公开的CN 104627932A公开的采用浮球测试油面电位方法，漂浮于液面的浮球随液面波动而容易接触管壁，而不适合在线监测，难以用于对液态物料液面电位异常监测及预警。目前，基于液面电位动态监测并用于控制液态物料装卸过程静电的相关系统设备未见报道，而液面电位传感器对液面电位的准确监测具有重要的意义。因此，有必要研发一种液面电位传感器，实现体积小，功耗低，精度高，实用性强的液面电位监测设备。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种采用高精度的微机电系统(MEMS)技术的微型电场传感单元，克服传统机械式结构测量电场功耗高、精度低缺点，获得体积小、低功耗的液面电位传感器，对液面电位的高灵敏、高精度的动态测量，实现液态物料液面电位异常监测及预警。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

液面电位传感器，通过在储罐顶部开孔并安装于储罐顶部，其外壳与储罐相通，感应极与罐顶内部齐平；液面电位传感器包括外壳、液面电位传感单元、测距单元、通信单元和控制主板，所述液面电位传感单元、测距单元和通信单元分别与控制主板电连接，所述液面电位传感单元用于监测液面的电位值，所述测距单元用于测量液面到储罐顶部的距离值，所述通信单元将监测的电位值、距离值通过无线或者有线的通信方式将数据传输到上位机。

优选的是，所述液面电位传感单元和测距单元位于外壳顶部的位置，并且液面电位传感单元与外壳之间通过绝缘件隔离，所述控制主板位于外壳内部。

优选的是，外壳一侧安装有盖体，盖体上设有用于放置通信线的孔和卡线扣。

优选的是，所述液面电位传感单元为基于MEMS技术的谐振式电场敏感单元，或者振动电容式电场敏感单元、或者音叉式电场敏感单元、或者光学式电场敏感单元。

优选的是，所述测距单元为超声测距模块或激光测距模块或红外测距模块。

优选的是，所述通信单元有线通信方式为RS232或RS485或CAN，无线通信方式为蓝牙或Zigbee或Lora。

优选的是，所述外壳为方形结构或柱状结构或多边形结构，所述液面电位传感单元为圆形或方形或多边形。

与现有技术相比，本发明优点在于：