一种用于确定设置在移动单元中的储罐中的液体的填充液位的雷达液位计量系统。所述系统包括处理电路，用于基于接收的回波信号在容器的储罐中的特定位置处在不同时间确定局部和瞬间填充液位，并且还适用于识别对应于由于所述移动单元的移动而导致的储罐中的表面波的所述局部和瞬间填充液位之间的变化。当估计储罐的平均填充液位时使用该识别的结果来提高准确度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于确定设置在移动单元中的储罐中所包含的液体的填充液位的雷达液位计量系统，并且具体地说，所述储罐是设置在海上船舶或平台中的储罐。具体地说， 本专利技术提高了当储罐中存储的液体中存在表面波时填充液位估计的精确度。本专利技术还涉及用于确定这种填充液位的相应方法。
技术介绍
测量例如液体的各种填充材料的液位的雷达液位计量(radar level gauging, RLG)是用于储罐、容器等中的液位计量的越来越重要的方法，并且已经知道许多不同类型的RLG系统。其中通常使用RLG系统的一个领域是用于移动单元中的储罐，例如海上平台上或油轮上的用于存储液化气、石油、化学物品等的储罐。这些储罐通常被设计成大型矩形块， 所述矩形块的底面积可以非常大，与足球场一样大并且高度达40m。因为该类型的储罐的底面积很大，所以以高准确度读取液位是极重要的。大的面积意味着液位的小的变化对应于液体体积的相对大的变化。现代油轮的作业已演化为也包含在传统的港口码头外部的作业，这使得满足例如根据密闭输送规格所要求的储罐计量系统的准确度具有挑战性。所遇到的情况包括在位于近海的设施(例如在浮标和其它基于重力的结构(gravity based structures, GBS)处作业的LNG (Liquefied Natural feis，液化天然气)船)处卸载，在外海中的过驳(ship to ship transfer)，和向穿梭油轮的FPSO( “浮式生产储油外输”)外输和驳运船作业。在这样的环境下，船舶在货物输送直到以不受限的储罐填充液位进行安全作业的核准限制期间将遇到海上状况。要求密闭输送测量系统(custody transfer measurement system, CTMS)以高的准确度计量输送作业的开始和最终填充液位。此外，对LNG进行频繁的作业要求卸载船在储罐中留下一定量的液体以在向装载港口的压载航行期间保持储罐是冷的，和/或为随后的使用提供蒸发气。对于受控环境中、例如港口中的船上所使用的传统雷达液位计量系统，已知多个为操作者辅助解释计量的参数(储罐液位/缺量)的方案，例如低通滤波或移动平均滤波器。然而，简单的预设或甚至自适应滤波具有一些限制，例如在外海环境中提供视在稳定液位的具有高滤波器因数的设置对于港口作业中的使用反应缓慢。并且当前在液位应用中使用的滤波器通常被设计为仅处理液体运动中较小的变化，或被设计为去除电子电路/微波电路中的缺陷，而当今没有处理外部环境开始大大影响储罐内部环境的情况的已知方法。此外，在LNG船中，要求在稳定的环境下在非常低的液位处(典型地为低至距离储罐底部几厘米)准确操作的储罐计量系统，现在还被要求在外海环境下提供与它们在平静条件下的港口作业中相同的符合密闭输送的准确度和视在稳定液位。已经进行了一些增加油轮应用中的测量准确度的尝试。例如，同一申请人的WO 01/029523公开了一种用于减小接近LNG储罐底部的液位测量的不确定性的特殊方法。像这样的液位测量系统也使用计算的/校正的液位或缺量的低通滤波，以便针对由于船所遇到的轻浪涌、振动或从/向储罐泵油所导致的正常的小的储罐液体表面扰动而提供呈现和记录的液位值的“平滑”。此外，同一申请人的W001/(^9523还教导了在储罐的底部使用吸收器，以减小储罐底部反射。此外，已知通过使用位于底部的温度传感器而使测量的低液位与实际温度相关联来改进LNG储罐中的非常低的液位的确定。当此处的温度显著地高于液体温度时(LNG典型地约为-160摄氏度)，意味着储罐在测量点处“干”了。当船舶位于港口码头时，用于强确定空储罐的这种数据相关是可行的，但在外海不可行，这是因为液位与底部温度的周期性(典型地为0. IHz)行为和通常使用的平滑滤波器之间的明显冲突。由于上述原因，对于LNG和其它应用的船载移动单元，需要一种用于确定设置在移动单元中的储罐中的液体的填充液位的改进的RLG系统，所述移动单元中存在由于所述移动单元的移动而导致的所存储的液体的表面波。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种消除或至少减轻现有技术中的上述问题的改进的雷达液位计量系统和雷达液位计量方法。该目的是通过根据所附权利要求的雷达液位计量系统和方法来实现的。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于确定设置在移动单元中的储罐中的液体的填充液位的改进的雷达液位计量系统，所述系统包括发射器，用于向所述液体发射微波信号；接收器，用于接收从储罐反射的回波信号；以及处理电路，用于基于所述接收的回波信号来确定在容器的储罐中的特定位置处在不同时间的局部和瞬间填充液位；其中，处理电路还适用于识别对应于由于所述移动单元的移动而导致的储罐中的表面波的所述局部和瞬间填充液位的变化，并且当估计储罐的平均填充液位时使用所述识别的结果来提高准确度。通过识别对应于储罐中的表面波的变化，可以在直接增加估计的储罐平均填充液位的准确度方面和当估计的平均填充液位的可靠性变小时发出警报信号等方面实现多个不同的校正措施。由此，可以总是向操作者提供针对当前作业的稳定的填充液位读取值。此外，根据本专利技术的液位计将能够使其行为与当前储罐环境条件相适应。由此，液位计的鲁棒性将大大增加。消除先前经历的不确定性使操作者可以总是相信液位计将在多种储罐条件下产生液位值，并且对于各种环境的储罐条件都能快速适应。因此，本专利技术的RLG系统提高了鲁棒性，增强了准确度，并从总体上防止了货物液位的失真估计，并且可例如用于LNG应用，例如在卸载处理结束时估计剩余的货物，使得可以利用现代的基于雷达的CTMS的充分准确度，典型地具有5mm的不确定性。然而，本专利技术还可用于储罐船载移动单元中的许多其它类型的应用。提高的准确度和可靠性具有显著的经济重要性，并且利用本专利技术，来自储罐中的液位计量的不确定性与其它相关的不确定性相比变得可忽略。因此，本专利技术增强了正常港口码头作业的性能、准确度和鲁棒性，并在外海情况下也实现了任何液位的相当的液位准确度。该方法适合于任何液体货物，例如轻液化气以及不在储罐底部上累积沉积物的任何其它清洁的液体化学物质。根据实施例的一个方法，识别的结果被用于检测等于储罐的底部液位的局部和瞬间填充液位。优选地，处理电路被配置为基于所确定的局部和瞬间填充液位的滤波来估计储罐的平均填充液位，其中辨别出的等于储罐的底部液位的局部和瞬间填充液位在特定时间的出现能够被用作准确度指示符。由此，可获得低液位准确度的大的改进。这是由于本专利技术人了解，为了在储罐中的液体由于海对船舶的影响而移动时对储罐中低液位处的平均液位做出最佳可能的确定，必须确保测量点连续地存在液体。因此，可以估计(例如，基于连续确定的瞬间填充液位的低通滤波来计算)平均填充液位，并且同时，可针对所遇到的环境情况来适配估计的平均填充液位。优选地，基于接收到的回波信号的幅值和/或信号强度与定义的阈值之间的关系来辨别等于储罐的底部液位的局部和瞬间填充液位的出现。由此，可实时地(典型地为IHz 采样)辨别返回的雷达回波的信号幅值/强度是否高于或低于定义的阈值，所述阈值在液体回波和来自吸收器装置的回波之间进行辨别，其中较低的幅值/强度在LNG储罐底部或者较高的回波来自另一个油轮储罐底部。可向操作者以例如占空因数的形式宣布等于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·埃克斯托姆，安德斯·维尔林，
申请(专利权)人：罗斯蒙特雷达液位股份公司，
类型：发明
国别省市：
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