汽車油罐車自動檢定系統(tǒng)探究

(廣州能源檢測研究院 廣東 廣州 511447)

汽車油罐車是公路運(yùn)輸用液體石油和化工產(chǎn)品的專用特種車輛。它在機(jī)動車輛，拖車或半掛車的底盤上配備了測量罐。它不僅是一個儲存和運(yùn)輸工具，而且在通過檢查后也使用，用于石油轉(zhuǎn)移和貿(mào)易結(jié)算的測量儀器。

一、汽車罐車構(gòu)成和技術(shù)要求

作為專用車輛，油罐車一般由專業(yè)設(shè)備制造商生產(chǎn)。汽車油罐車的容量一般為5立方米，8立方米，10立方米和15立方米。不規(guī)則汽車油箱也可以由具有相應(yīng)技術(shù)條件和生產(chǎn)許可證的單元再制造。容量一般為2立方米至30立方米，甚至50立方米。罐車通常由罐體，汽車車身(包括車架，建筑工地，發(fā)動機(jī)等)以及油泵等輔助設(shè)備組成。油箱的形狀基于公路運(yùn)輸燃油的流動特性，與車型結(jié)合設(shè)計(jì)制造。它通常是一個橢圓形的容器，也可以根據(jù)客戶要求制造。該罐與4毫米厚的鋼板焊接。主體頂端蓋有蓋(人孔)，底部油罐一般設(shè)有底部防波擋板，如進(jìn)/出口管與閥門。也可以設(shè)置縱向防波擋板。水箱上部和下部水箱設(shè)有梯子，頂部設(shè)有人孔，人孔蓋和護(hù)欄。井蓋設(shè)有觀察口和排氣閥。排氣閥可以調(diào)節(jié)罐內(nèi)外的壓力差。當(dāng)出口閥門的壓力大于外部壓力6kP-8kPa時，出口閥門打開。當(dāng)罐內(nèi)壓力小于2kPa-3kPa時，罐內(nèi)外壓力相同。油箱底部設(shè)有加油管和沉淀池，最下部設(shè)有排渣裝置。油罐車可以配備泵送系統(tǒng)，以將車輛中的燃油填充到其他油接收器中。油輪還配備安全裝置以防止和消除靜電。

二、系統(tǒng)組成原理

系統(tǒng)組成如圖1所示，汽車油罐車自動容量校驗(yàn)裝置主要由三個二級標(biāo)準(zhǔn)金屬量規(guī)1000L，500L和200L，一個高精度液位計(jì)，四個溫度傳感器，循環(huán)水系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)組成。閥門控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)控制和顯示軟件等組成。在測試之前，計(jì)算機(jī)驗(yàn)證系統(tǒng)將根據(jù)輸入罐的最大容量配置容量驗(yàn)證點(diǎn)數(shù)和容量驗(yàn)證值等參數(shù)。在測試過程中，系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)的驗(yàn)證參數(shù)打開或關(guān)閉相應(yīng)的電磁閥，并開始送入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的金屬。控制系統(tǒng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)金屬量規(guī)中液位高度限位點(diǎn)的檢測狀態(tài)控制進(jìn)水電磁閥關(guān)閉，并測量標(biāo)準(zhǔn)金屬量具中的水溫。從標(biāo)準(zhǔn)金屬量計(jì)高度溢出的水通過管道返回循環(huán)水塔。

三、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

(一)控制系統(tǒng)

控制箱如圖2所示，硬件部分主要由測量回路和控制回路組成。測量環(huán)路由一個液位計(jì)測量信號，一個四路溫度測量信號和一個三路液位高度限制檢測信號組成，控制回路執(zhí)行六路電磁閥開關(guān)。測量回路和控制回路由單片機(jī)系統(tǒng)控制。單片機(jī)系統(tǒng)通過RS232端口與PC通信。驗(yàn)證軟件系統(tǒng)顯示測量數(shù)據(jù)并發(fā)送電磁閥切換指令。單片機(jī)系統(tǒng)由單片機(jī)，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，電子轉(zhuǎn)換開關(guān)和通信接口組成。

(二)標(biāo)準(zhǔn)體積的控制

為了節(jié)約制造成本，標(biāo)準(zhǔn)金屬量規(guī)注水高度不受高精度水準(zhǔn)儀的控制。相反，計(jì)算機(jī)驗(yàn)證系統(tǒng)會檢測標(biāo)準(zhǔn)金屬標(biāo)準(zhǔn)高度限制點(diǎn)，通過預(yù)先設(shè)定的提前值來確定標(biāo)尺是否已滿。控制標(biāo)準(zhǔn)金屬量表入口電磁閥關(guān)閉，從標(biāo)準(zhǔn)金屬量限位高度溢出的水通過回流管返回循環(huán)水塔。限制高度根據(jù)每個標(biāo)準(zhǔn)金屬量規(guī)的證書進(jìn)行調(diào)整。液位限制點(diǎn)由液位開關(guān)來檢測，并將開關(guān)信號發(fā)送至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制。

(三)油罐空高值的測量

儲罐空高度測量由高精度液位變送器測量組成。根據(jù)JJG 133-2005“汽車油罐車容量”國家計(jì)量檢定規(guī)程的要求，只需要75%至100%的額定容量來進(jìn)行容量值驗(yàn)證。從節(jié)約成本的角度來看，高精度液位計(jì)變送器應(yīng)符合以下技術(shù)指標(biāo)：量程：1.5m；綜合的精度：0.2%FS；輸出信號：4-20mA(兩線制)；電源電壓：DC24V；介質(zhì)溫度：0-85°C；環(huán)境溫度：(-20-85)°C；負(fù)載電阻：電流輸出型最大800Ψ；絕緣電阻：大于2000MΨ；密封等級：IP68；振動效果：機(jī)械振動頻率在20-1000Hz范圍內(nèi)，輸出變化小于0.1%FS；電氣接口(信號接口)：緊線防水螺母和五芯通風(fēng)電纜連接；電纜長度：8m。

(四)水溫的測量

水溫測量有四個輸入信號：水箱內(nèi)的水溫傳感器信號，三個標(biāo)準(zhǔn)金屬秤1000L，500L和200L中的水溫傳感器信號。Pt鉑電阻溫度傳感器選型，測量范圍：0°C-50°C，測量精度：±0.1°C，具有防腐，防水，防震，全密封，不銹鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，配制DL-2電流變送器輸出4-20mA信號。

四、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

(一)操作界面設(shè)計(jì)

界面操作程序是使用VisualFoxPro6.0設(shè)計(jì)和開發(fā)的。操作界面具有簡單，方便，易于理解的特點(diǎn)。其使用了仿真驗(yàn)證工作流程圖的樣式。計(jì)算機(jī)操作界面清晰可見驗(yàn)證過程，每個控制點(diǎn)的狀態(tài)和每個測量點(diǎn)的采樣數(shù)據(jù)。菜單只需要輸入少量的選擇性的數(shù)據(jù)。操作菜單可以自動生成原始的記錄，容量表和驗(yàn)證證書。它具有數(shù)據(jù)庫的功能，可以查詢過去的汽車油罐車容量驗(yàn)證的信息。

(二)數(shù)據(jù)處理與容量表編制

容量表是使用分段線性插值法編譯的，即在每兩個相鄰的驗(yàn)證點(diǎn)之間執(zhí)行線性處理以給出對應(yīng)的空間高度(mm)對應(yīng)的容量值(L)。系統(tǒng)程序可以從1到20mm任意選擇空氣的間距。

五、汽車油罐容量測量方法

由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特殊性和環(huán)境驗(yàn)證的限制，汽車油箱不適用于任何測量方法或測量方法。通常采用容量比較法。隨著科技的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，流量測量技術(shù)和智能測量技術(shù)的應(yīng)用已成為可能。根據(jù)JJG133-2005“汽車油罐車容量”，容量驗(yàn)證采用容量比較法或流量計(jì)法驗(yàn)證油罐容量，并根據(jù)容量比較法進(jìn)行仲裁驗(yàn)證。容量比較方法主要設(shè)備使用一組二級金屬量規(guī)(MPE：2.5x10-1)作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，例如2000L，1000L，500L，200L，100L，50L等等，從已知的一次和兩次標(biāo)準(zhǔn)容量，金屬量規(guī)(可以組合使用)被注入汽車油罐車中。根據(jù)注入的標(biāo)準(zhǔn)體積值，金屬表和水箱中的水溫，液位(或空氣高度)的高度進(jìn)行測量，并計(jì)算體積水平的關(guān)系，流量計(jì)方法用于測量油箱的容量。根據(jù)流量計(jì)的流量特性，選擇好的重復(fù)性流量計(jì)，選擇好的重復(fù)性流量點(diǎn)，在固定點(diǎn)使用流量，并通過時間控制實(shí)現(xiàn)固定容量。這種方法主要取代標(biāo)準(zhǔn)的金屬量規(guī)以提高工作效率。如果結(jié)合自動測量液位實(shí)現(xiàn)動態(tài)測量，可以快速檢測油輪的容量，并且能夠可以建立油輪的容量水平(空對高度)關(guān)系。

六、結(jié)束語

經(jīng)過一年多的運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，故障率低，能夠滿足驗(yàn)證程序的要求，工作效率高。它在提高驗(yàn)證工作質(zhì)量和降低驗(yàn)證成本方面都發(fā)揮了更大的作用。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案成功，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果，并且具有一定的應(yīng)用和推廣的價(jià)值。