一种玻璃板界位计与界位测量方法技术

本发明专利技术公开了一种玻璃板界位计与界位测量方法。玻璃板界位计设有前玻璃板(1)、后玻璃板(2)、前压盖(7)、后压盖(10)、前夹紧架(6)、后夹紧架(3)、前斜面透镜(8)和后斜面透镜(9)。前斜面透镜与前玻璃板和导视孔(11)相对，后斜面透镜与后玻璃板和观测孔(12)相对，前斜面透镜的斜面与后斜面透镜的斜面相平行。前夹紧架、后夹紧架、前斜面透镜和后斜面透镜围出测量腔(5)，后斜面透镜至后夹紧架外侧面(31)的距离小于前斜面透镜至后夹紧架外侧面的距离。本发明专利技术公开了使用上述玻璃板界位计进行界位测量的方法。本发明专利技术可用于测量油相与水相之间的界位。位。位。

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃板界位计与界位测量方法


[0001]本专利技术属于界位测量
，涉及一种玻璃板界位计与界位测量方法。

技术介绍

[0002]在石油化工炼油厂装置区域的设备上或民用设施上，有大量的油相与水相之间界位测量的需求。例如带有分水斗的油品卧式罐，需要就地检测分水斗内的油水界位，以防止切水时误操作、切出油到地漏中。分水斗上安装的最常用的界位计是透光式玻璃板界位计，通过气相、油相及水相对光线吸收和折射程度的不同而导致透光强度的不同，来显示液位及界位，或通过油品本身的颜色与水的色差来区分界位。但是，这种玻璃板界位计很不好用。因为观测到的气相、油相、水相之间的光强度差非常小，且当工艺工况变化时，油品可能为汽油、柴油或煤油中的一种或几种的混合物，油品本身成分及颜色也不稳定。当各介质层之间的光强度差较小或油相颜色接近水相时，分辨界位极为不易。操作工有时甚至还需要在玻璃板界位计前关闭一下根部阀，使界位明显波动一下才能看清界位。
[0003]使用磁浮子界位计是一种解决方案，但是必须准确知道油品的密度和浮子的重量。目前的技术，仅能在油相介质与水相介质的密度差大于150kg/m3时，才能保证浮子正好浮在水层上面、油层下面。但是往往出于工艺原因，油层介质密度很不稳定、经常变化。油的密度与水的密度经常相差很小，浮子重量计算要求非常准确。如果浮子制造不严格，或浮子使用过程中沾附固体杂物使重量变化，浮子就有可能漂到油层上面或沉到水层底部，造成误读数，而将油品排到地漏造成危险，或使水面上升过高扰乱工艺；而且该故障很难通过肉眼来判断。r/>[0004]提高界位计视觉的敏感性是另一种解决方案，当前常用的方法是使用三色色差界位计，在石英管上开一个槽，利用全反射及折射原理，使气相、油相及水相的背景色分别为红、绿、蓝，靠颜色的不同来区分界位。但是该原理仅仅适用于石英管界位计，石英管界位计仅能用于民用行业、压力非常低的场合。石油化工行业的许多场合压力较高且测量的是易燃易爆危险介质的界位，不允许使用石英管界位计。而且该原理仅适用于强光背景，当背景光线比较暗或弱时，红、绿、蓝等深颜色在暗色背景下本来就不醒目，再加上滤光片对光线的吸收，光强度减少更多。该原理也不适用于在阴天或晚上等背景光线较弱的时候观测界位。
[0005]国外使用玻璃板界位计时，常采用专用外加光源、强制增加背景光强度，不依赖自然光和工厂照明灯光。这样玻璃板界位计的体积将很大。玻璃板的后部要加防爆灯并安装灯的外壳，造价也比较高。因为要引入220V交流电，需要考虑防爆，还需要拉电缆，施工量大。防爆灯使用寿命也有限，24小时全天一直开灯使故障率高，经常需要维修；防爆外壳也存在着安全隐患。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种玻璃板界位计与界位测量方法，以解决现有的界位计分
别存在的不容易看清界位、需采用专用外加光源等问题。
[0007]为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：一种玻璃板界位计，设有前玻璃板、后玻璃板、前压盖、后压盖、前夹紧架和后夹紧架，前压盖上设有导视孔，后压盖上设有观测孔，前玻璃板、后玻璃板、前夹紧架和后夹紧架围出内腔，其特征在于：前玻璃板与内腔相邻的内侧面上竖直设有前斜面透镜，后玻璃板与内腔相邻的内侧面上竖直设有后斜面透镜，前斜面透镜与前玻璃板和导视孔相对，后斜面透镜与后玻璃板和观测孔相对，前斜面透镜的斜面与后斜面透镜的斜面相平行，前夹紧架、后夹紧架、前斜面透镜和后斜面透镜围出测量腔，后斜面透镜至后夹紧架外侧面的距离小于前斜面透镜至后夹紧架外侧面的距离，玻璃板界位计外部的光线从前斜面透镜的斜面透出后，通过测量腔内的油相，能全部或一部分射入后斜面透镜的斜面。
[0008]使用上述玻璃板界位计进行界位测量的方法，其特征在于：测量腔内存在水相和油相，油相位于水相的上方，油相中油品的折射率大于水相中水的折射率，测量时，玻璃板界位计外部的光线经导视孔进入并通过前玻璃板，再进入前斜面透镜、射到前斜面透镜的斜面上，在前斜面透镜的斜面与水相和油相接触的部分，光线从该部分透出、进入测量腔，光线进入水相时形成第一路光线，进入油相时形成第二路光线，第二路光线为主光线，第一路光线位于第二路光线的下方，第二路光线通过油相，之后全部射到后斜面透镜的斜面上，或者是一部分射到后斜面透镜的斜面上、一部分射到前夹紧架的内侧面上，第一路光线通过水相，之后一部分射到后斜面透镜的斜面上、一部分射到后夹紧架的内侧面上，射到后斜面透镜的斜面上的第二路光线和第一路光线通过后斜面透镜和后玻璃板，从观测孔透出，在观测孔的出口处，人眼迎着第二路光线的来光方向可观看到第二路光线形成的竖直的油相光柱，人眼迎着第一路光线的来光方向可观看到第一路光线形成的竖直的水相光柱，油相光柱位于水相光柱的上方，水相光柱靠近前夹紧架外侧面的旁侧为水相光柱旁侧的灰暗背景，水相光柱和水相光柱旁侧的灰暗背景顶部与油相光柱底部之间的界面代表需要测量的油相与水相之间的界位。
[0009]采用本专利技术，具有如下的有益效果：1、水相光柱和水相光柱旁侧的灰暗背景顶部与油相光柱底部之间的界面代表需要测量的油相与水相之间的界位，所述的界面清晰、容易辨识、便于观测，容易测量出油相与水相之间的界位；详见具体实施方式和实施例的说明。2、本专利技术使用自然光和工厂照明灯光作为玻璃板界位计外部的光线，无需外加防爆光源，安全节能。3、本专利技术玻璃板界位计结构比较简单、易于制造。因其结构为板式结构，适用于压力高及易燃易爆介质场合。需要的效果及功能无需特殊材料及设备，依靠光路计算实现。4、本专利技术使用自然光和工厂照明灯光时不加滤光片，对光线不做任何减弱处理，最大限度地保留原始的光强度以及油相中油品的原始颜色，更有利于分辨油相光柱与水相光柱。5、本专利技术对外部光线的强度要求不高，强度越高，分辨越清晰。当外部光线强度较低时，由于油相光柱与水相光柱旁侧的灰暗背景和气相灰暗背景的光强度差明显，且油相光柱与其下方的水相光柱的宽度不等，因此容易观测油相与水相之间的界位，以及油相顶部的液位。6、本专利技术的玻璃板界位计为中心线对称结构，基于光路可逆原理，可进行双向观测；即导视孔与观测孔可以互换使用，导视孔用作观测孔，观测孔用作导视孔。这样，在一个位置观测不方便时，可在另一个位置观测，不影响测量功能。7、本专利技术的玻璃板界位计对制造的要求不苛刻，容错性强，存在一点制造尺寸误差也不影响玻璃板界位计的使用功能，仅仅影响油
相或水相光柱的宽度。油相中油品的折射率越接近水时，对前斜面透镜和后斜面透镜的制造精度要求越高。油品与水的折射率差别越大，角C可以取值越大，前斜面透镜和后斜面透镜的制造难度越小。测量腔的容积越大，界位的测量响应速度越快。8、本专利技术适用于油相中的油品为一种固定不变的油品的场合，也适用于油品成分不稳定、经常变化的场合。只要油品的折射率大于水的折射率，且在一定范围内可以估算，就不影响本专利技术玻璃板界位计的使用。本专利技术尤其适用于水相及油相介质均无色透明、不容易通过肉眼识别色差的场合。9、本专利技术解决了现有的玻璃板界位计所存在的问题，也没有现有的磁浮子界位计、石英管界位计所存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玻璃板界位计，设有前玻璃板(1)、后玻璃板(2)、前压盖(7)、后压盖(10)、前夹紧架(6)和后夹紧架(3)，前压盖(7)上设有导视孔(11)，后压盖(10)上设有观测孔(12)，前玻璃板(1)、后玻璃板(2)、前夹紧架(6)和后夹紧架(3)围出内腔，其特征在于：前玻璃板(1)与内腔相邻的内侧面上竖直设有前斜面透镜(8)，后玻璃板(2)与内腔相邻的内侧面上竖直设有后斜面透镜(9)，前斜面透镜(8)与前玻璃板(1)和导视孔(11)相对，后斜面透镜(9)与后玻璃板(2)和观测孔(12)相对，前斜面透镜(8)的斜面与后斜面透镜(9)的斜面相平行，前夹紧架(6)、后夹紧架(3)、前斜面透镜(8)和后斜面透镜(9)围出测量腔(5)，后斜面透镜(9)至后夹紧架外侧面(31)的距离小于前斜面透镜(8)至后夹紧架外侧面(31)的距离。2.根据权利要求1所述的玻璃板界位计，其特征在于：前斜面透镜(8)和后斜面透镜(9)均为直三棱柱形，横截面形状均为直角三角形。3.根据权利要求2所述的玻璃板界位计，其特征在于：在同一个水平剖切面上，玻璃板界位计的各部分相对于对称中心(15)对称。4.根据权利要求1或2所述的玻璃板界位计，其特征在于：前夹紧架(6)和后夹紧架(3)的内侧面上设有吸光层(13)，吸光层(13)为粗砂打磨层、烧结积碳层或黑色吸光涂料层等。5.根据权利要求1或2所述的玻璃板界位计，其特征在于：导视孔(11)的宽度U和观测孔(12)的宽度V相等，均为20～30mm，前玻璃板(1)和后玻璃板(2)的材质一般为石英玻璃，前玻璃板(1)的厚度t和后玻璃板(2)的厚度t均为15～30mm。6.使用权利要求1所述玻璃板界位计进行界位测量的方法，其特征在于：测量腔(5)内存在水相(16)和油相(17)，油相(17)位于水相(16)的上方，油相(17)中油品的折射率大于水相(16)中水的折射率，测量时，玻璃板界位计外部的光线经导视孔(11)进入并通过前玻璃板(1)，再进入前斜面透镜(8)、射到前斜面透镜(8)的斜面上，在前斜面透镜(8)的斜面与水相(16)和油相(17)接触的部分，光线从该部分透出、进入测量腔(5)，光线进入水相(16)时形成第一路光线(19)，进入油相(17)时形成第二路光线(20)，第二路光线(20...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮宇，史继森，李春晓，
申请(专利权)人：中石化广州工程有限公司中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：