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1、吹气式液位测量系统在浮船坞的应用广东造船2007年第4期(总第99期)吹气式液位测量系统在浮船坞的应用罗志伟莫里曹亚堂(中海工业有限公司菠萝庙船厂广州510730)摘要:本文对吹气式液位测量系统原理和在浮船坞中的应用进行全面的分析,并与其它方式的液位测量作对比分析.关键词:吹气液位测量单片机A/D转换ApplicationofBlowAirDepthMeasuringSysteminFloatingDockLIIOZhiweiM0LeiCaoYatang(BoluomiaoShipyardofCICGuangzhou510730)Abstract:Thispapera
2、nalyzestheapplicationforthefloatdockoftheblowairdepthmeasuringsystemandcomparesitwithotherdepthmeasuringsystems.Keywords:Blowair,Depthmeasuresystem,One—chipcomputer,A/Dconverter目前液位测量主要有液位信号器和连续液位测量两种.液位信号器是对几个固定位置的液位进行测量,用于液位的上,下限报警等.连续液位测量是对液位连续地进行测量,它广泛地应用于石油,化工,船舶等诸多领域,具有非常重要的意义.连续液
3、位测量方法现有吹气法,压差法,浮子法,电阻法,电容法,超声波法,微波法等1O多种,各种测量方法原理不同精度不同应用范围和产品价格均有很大的差异,本文将对吹气式液位测量展开详细论述.1系统结构液位测量系统主要包括数据采集单元(测量元件),数据处理单元,终端显示单元三部分组成.系统框图见图1.图1系统框图数据采集单元作为测量的源头,在系统中承担着重要的角色,测量元件的选择将对测量的数据精度产生影响,数据处理单元担负着对模拟量数据的转换和处理编码最后在终端显示单元中显示出来,终端显示单元的任务是把测量的数据直观地用数字展示出来.作者简介罗志伟(1955一),男,工程师.收稿
4、日期2007—09—062数据采集单元吹气式液位钡4量适用于测量腐蚀性强,有悬浊物的液体,主要应用在测量精度要求不高的场合(O.5%左右),如船舶和浮船坞压载舱的液位报警系统.其原理如图2.清洗管图2原理图吹气式液位测量如上图2所示,0.5～0.8MPa的压缩空气经过滤器后到减压阀,经减压阀调整后空气压力为0.3MPa,节流器调节空气流量吹到插入液体中的测量管(船舶,浮坞一般选用紫铜管),当所吹人空气压力与测量管口处液体压力相等时,压缩空气便可吹出,此时压力传感器处的空气压力为测量管口处的压力P=PgH,43罗志伟莫里曹亚堂:吹气式液位测量系统在浮船坞的应用P为液体密
5、度,H管口距水面的高度,压力传感器经处理后测得的高度HN管口距舱底的安装高度H1,即为要测量的液体总高度.压力传感器选用国内外较为成熟的电容式压力变送器,它是一种新型的压力变送器,广泛应用于石油,化工,纺织,电力,食品,船舶等行业的过程检测控制系统.此传感器可以精确地测量流量,液位,低表压,真空和比重.采用完全密封的8室作为感测元件,从而消除了机械方式传递力时具有的冲击和振动问题,感测器壳体全焊接隔离机构消除了外应力和扭矩误差,同时减少了静压误差.电容式压力变送器的原理如图3.片图3电容式压力变送器的原理介质压力通过隔离膜片.灌充油传至8室中间的测量膜片,测量膜片是一
6、种张紧的弹性元件,测量膜片的位移与差压成正比,最大位移0.1mm.测量膜片的位置由它两侧电容固定极板检测出来.测量膜片和两电容固定极板之间的差动电容被换成二线制4～20mADc信号,再传输给数据处理单元处理,根据实际应用5万吨级浮船坞最大吃水在20ITI左右,由公式P=PgH可以算出20m深处的水压强200kpa,因此选择量程为0—200kpa的压力传感器.3数据处理单元数据的处理方式多种多样,不同的芯片组成的系统造价差异较大.在众多的数据处理芯片中我采用51系列单片机,因为它开发简易,价格低,符合浮船坞的精度要求.3.1数据选择电路.在实际的现场测量中往往并非只测量
7、一个舱室的液位值,而是多个舱室同时测量,为降低成44本和节省硬件资源,我们采用一个AT89s52单片机处理8路数据,用一个CD4051芯片作为通道选择,逐一对8路数据进行处理.所以每八个测量点组成一个小系统,像船舶浮坞可连接上位机实现显示,打印,超限报警等控制.3.2数据的模数转换电路.因为液位传感器反馈回来的信号是4～20Ilia的模拟信号,我们首先应对它进行模数转换才能输入给AT89S52单片机进行处理.模数处理的芯片我们选用精度高,抗干扰性能好,价格低,双斜积分式4位半单片A/D转换器ICL7135.ICL7135的主要性能特点是:①输入阻抗达
