儲罐基礎沉降測量裝置
1、儀器測量原理
選定16個觀測點，在其中兩個觀測點上緊貼罐體外壁豎直放置兩根pvc硬管並加以固定；在罐體底部放置一圈pvc軟管，使用16個接頭將硬管和軟管連線起來，形成乙個連通器。根據連通器原理，每根豎管裡的液面必定在同一水平面，隨著時間的推移，儲罐基礎沉降會使罐體底部發生傾斜和翹曲，每個觀測點的高度將改變，則各個觀測點中的液體即將開始流動，由液柱高的一端向液柱低的一端流動，直到各容器中的液面相平時，即停止流動而靜止。
經由裝置測量沉降後的各測點液位為h1、h2、h3…h16，選擇液位最小值，假設h1最小。
故各點相對基礎沉降量為
x2=h2-h1x3=h3-h1… x16=h16-h1（1-1）
液位變化狀態直觀反應了基礎沉降狀態,液位上公升了說明該點基礎沉降了。
若16個測點x值均等於0，說明罐體均勻沉降，各點沉降量相等；若x值不等於0且各不相等，說明各點基礎沉降均不同；若x值存在為0的點或者x值存在相等的點，說明基礎沉降存在相同的點。
根據壓強公式p=ρgh，液柱的靜壓與液位成正比，各測點液柱高度改變導致壓強發生變化，該裝置通過特製感測器感知壓強變化從而得出液位變化，最終整合實時液位曲線圖，通過觀察各測點液位變化即可反向推出各點儲罐基礎沉降量。
圖1-1 儀器示意簡圖
2、材料及儀器安裝
該裝置涉及使用長1.6m、直徑10cm的透明pvc硬管，長320公尺、直徑10cm的pvc軟管，管道接頭16個，其中三向接頭2個、兩項接頭14個，壓差液位感測器16個，16路智慧型巡檢儀乙個。
pvc硬管接頭pvc軟管
燁立工控 wmy2012-b 直引線液位計燁立工控 yl-md80 16路智慧型巡檢儀
圖2-1 材料及實驗器材
目前常用的液位計有磁性浮子液位計、無線電波液位計、超聲波液位計、電容式液位計、靜壓（差壓）式液位計、磁致伸縮式液位計等，選擇合適的液位計對於實現方便、準確的測量至關重要。
根據浮力原理和磁性耦合作用研製而成。當被測容器中的液位公升降時，液位計本體管中的磁性浮子也隨之公升降，浮子內的永久磁鋼通過磁耦合傳遞到磁翻柱指示器，驅動紅、白翻柱翻轉，當液位上公升時翻柱由白色轉變為紅色，當液位下降時翻柱由紅色轉變為白色，指示器的紅白交界處為容器內部液位的實際高度，從而實現液位清晰的指示。
磁性浮子液位計可以做到高密封、防洩漏，適用於高溫、高壓、耐腐蝕的場合。對高溫、高壓、有毒、有害、強腐蝕介質更顯其優越性。但是，該液位計與介質直接接觸，浮球密封要求要嚴格，不能測量粘性介質。
磁性材料如退磁易導致液位計不能正常工作，翻板容易卡死，造成無法遠傳指示。
無線電波液位儀，主要是為遠距離的水塔、山頂水池水位監測而設計的智慧型儀表，它不但可監視水位的變化，同時還可以自動控制水幫浦的啟停。本機共分三大部分，即水深感測器、傳送機與接收機，傳送機裝設在水塔內，接收機裝在控制中心，感測器投入水中，其輸出電壓與水深成正比，水位越高，其輸出電壓越大，在時序電路的控制下，將其水深訊號通過發射天線傳輸到控制中心的接收機，接收機在程式的控制下將水位資料顯示出來，並且根據設定的水位上下限值及水位報警值。但究其高昂的價位，目前無線電波液位計使用並不廣泛。
超聲波液位計是由微處理器控制的數字物位儀表。在測量中脈衝超聲波由感測器（換能器）發出，聲波經物體表面反射後被同一感測器接收，轉換成電訊號。並由聲波的發射和接收之間的時間來計算感測器到被測物體的距離。
無機械可動部分，可靠性高，安裝簡單、方便，屬於非接觸測量，且不受液體的粘度、密度等影響。但精度比較低，測試容易有盲區。不可以測量壓力容器，不能測量易揮發性介質。
採用測量電容的變化來測量液面的高低的。它是一根金屬棒插入盛液容器內，金屬棒作為電容的乙個極，容器壁作為電容的另一極。兩電極間的介質即為液體及其上面的氣體。
由於液體的介電常數ε1和液面上的介電常數ε2不同。所以，可通過兩電極間的電容量的變化來測量液位的高低。電容液位計的靈敏度主要取決於兩種介電常數的差值，而且，只有ε1和ε2的恆定才能保證液位測量準確，因被測介質具有導電性，所以金屬棒電極都有絕緣層覆蓋。
感測器無機械可動部分，結構簡單、可靠；精確度高；檢測端消耗電能小，動態響應快；維護方便，壽命長。被測介質需為導電率不低於10－3s／m的非結晶導電液體。被測液體的介電常數不穩定會引起誤差。
電容式液位計一般用於調節池、清水池測量。
探棒上端電子部件產生低壓電流脈衝，開始計時，產生磁場沿磁致伸縮線向下傳播，浮子隨著液位變化沿測量竿上下移動，浮子內有磁鐵，也產生磁場，兩個磁場相遇，磁致伸縮線扭曲形成扭應力波脈衝，脈衝速度已知，計算脈衝傳播時間即對應液位精確變化。
由於液柱的靜壓與液位成正比，因此利用壓力表測量基準面上液柱的靜壓就可測得液位。根據被測介質的密度及液體測量範圍計算出壓力或壓差範圍，再選用量程、精確度等效能合適的壓力表或差壓表。
普及範圍廣，容易校準。精度較高，一般可達到，穩定性強，抗衝擊、抗震動，體積小、重量輕，適用於各種液體，安裝靈活、使用方便。適用範圍廣，一般用於開放液罐的低液位監控、井或開放水域的深度或液位測量、地下水水位測量、汙水處理，給水、化工和製藥工業、恆壓供水系統等行業液位的測量與控制。
儲罐沉降測量裝置涉及的儲罐尺寸較大，且本裝置原理是根據p=ρgh，液柱高度變化導致壓強變化，通過測量壓差計算變頻得出液位變化，故本裝置測量儀器使用靜壓投入式直引線液位感測器和燁立工控yl-md80 16路智慧型巡檢儀。該巡檢儀支援多機通訊，可選擇多種通訊介面方式（如rs-232c、rs-485、rs-422等），通訊波特率300～9600bps儀表內部引數自由設定。可與各種帶序列輸入輸出的裝置（如電腦、可程式設計控制器、plc等）進行通訊，配用yl系列資料採集器和基於windows'95平台的全中文wsat工控組態軟體，可方便的實現多台儀表與上位機進行聯網管理，構成各種監控系統。
可直接配接各型序列印表機（如tpup微型序列印表機、lq-300k序列印表機等），以實現各通道測量值即時列印、各通道測量值定時列印等功能。列印單位內部任意設定，也可手動即時列印出各通道實時測量值。該儀表支援萬能訊號輸入、全新概念的計算機數字自動調校、支援多機網路通訊且通訊波特率可任意自由設定，具有獨特的全開放式使用者自設定介面，測量值零點與量程範圍、輸出方式、各通道報**式可自行設定，設定引數在斷電時可永久保留及引數密碼鎖定，擁有全數位化冷端補償及交直流開關電源供電方式，通道巡檢時可任意開啟或關閉不使用的通道，儀表配接印表機可定時、即時列印各通道測量值等。
圖2-2 靜壓投入式直引線液位計感測器尺寸圖
宜選用不受破壞和不受擾動的點作為觀測點；按規範要求在儲罐基礎的四周360度均分各取16個點作為基礎沉降觀測點，用倒紅三角顯著標識，便與固定感測器位置。
水平管採用硬度較低伸縮性能較好的pvc軟管，它有一定的厚度，可以提供足夠的抗衝擊效能，延緩管路老化，同時韌性和變形能力較高，可以適應儲罐底板傾斜、翹曲等變形。每根豎管長80cm，為了便於固定在罐體外側同時有利於觀察液面，採用硬質透明pvc管，安裝好管路後，加入液體檢驗管路是否密閉性良好，節點處是否存在滲漏，加入的液體應滿足防凍穩定，因此採用防凍液最為合適。
為了避開罐體與底板之間的焊縫同時控制各測點水平位置，豎管下端固定在距離底板10cm處，豎管埠處、接管各個埠處分別用磁鐵和環形鐵片與罐體外壁吸附在一起。環形鐵片寬5cm,環形埠處各有一段長8cm的平直段鐵片，能足夠承擔管路和防凍液的重量。這樣的固定裝置便於後期儀器的拆卸和二次使用，同時裝置的材料簡單且使用廣泛，迴圈利用，節約成本。
圖2-3 固定件示意圖
2.2.4管路保護
環境變化是不可忽視的要素，氣溫過高，會造成管內液體蒸發；氣溫過低會使管內液體凝結；雨天會使管內水位上公升，等等。這些都會使測量結果嚴重偏離實際情況。為防止管內水分蒸發，裝置需在豎管頂部加密封蓋，僅留乙個極小的通風孔，以通過水深感測器的電線和平衡大氣壓。
冬季氣溫低，管路內的液體如果是水，達到0℃就會凝結，甚至使管路脹裂，因此採用防凍液較為妥當。普通防凍液的冰點一般為-40℃，較好的防凍液冰點可達-60℃，足以抵抗一般地區的冰凍現象。其優良的防腐蝕和防垢效能也可以保護pvc管路長期使用，減少了儀器的後期維護和材料的更替，經濟適用。
2.2.5液位感測器線路鋪設
鑑於該裝置長期使用，反覆拆卸和安裝是不可避免的，為了方便起見，該裝置改裝了特製感測器：感測器使用環氧樹脂膠固定在接管底部，接管與液位感測器相結合，電線尾端換用義大利插槽，接管再開一小口，插槽固定在小口處並保持管路密封，最好使用膠粘劑封口，即接管外側設定插槽，便於使外接電纜與內建感測器相連線，拆卸時僅拔下外部電纜插頭即可。裝置在使用時，外部線路可順延橫管一起最後與接收器連線。
圖2-4 義大利插頭
1—兩相接管 2—水平軟管 3—直引線液位計感測器 4—義大利插槽 5—義大利插頭 6—外接電纜 7—使用環氧樹脂膠固定
圖2-5 特製感測器示意圖
3、試驗步驟
將每根豎管內的水加到40cm左右，讀取初始值並記錄，使用巡檢儀中的資料採集功能和基於windows'95平台的全中文wsat工控組態軟體直接得到液位實時變化資料，各時段的沉降量可直接對比初始資料得出。
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