Quy đổi mức bồn sang thể tích: Hướng dẫn bảng dung tích có ví dụ tính toán

Quy đổi mức bồn sang thể tích: Hướng dẫn bảng dung tích có ví dụ tính toán

Trả lời ngắn gọn. Quy đổi mức bồn sang thể tích trước hết là bài toán hình học, rồi mới là vấn đề thiết bị đo. Radar có thể báo mức chính xác trong vài milimét nhưng lượng tồn vẫn sai vì điểm không, chỏm bồn, độ nghiêng hoặc bảng dung tích sai. Quy đổi thể tích tuyến tính đúng với bồn trụ đứng có tiết diện không đổi; không đúng với bồn trụ ngang, bồn hình cầu hoặc bình có chi tiết bên trong thay đổi theo độ cao.

Xác định điểm không và đơn vị trước

Xác định mức được báo là độ cao trên đáy bồn, trên đường tiếp tuyến dưới, khoảng cách dưới mốc chuẩn hay dưới bộ truyền. Xác nhận kết quả cần là tổng thể tích, thể tích dưới mức hiện tại, khoảng trống hay thể tích làm việc có thể bán. Đây là những đại lượng khác nhau.

Ghi kích thước bên trong thực tế của bồn và phiên bản bản vẽ. Dung tích danh nghĩa “10000 lít” không phải là bảng hiệu chuẩn. Cũng cần xác định các chi tiết chiếm chỗ như ống xoắn và giá đỡ, lớp lót, độ nghiêng và liệu chiều dài phần trụ được công bố có bao gồm các chỏm cong hay không.

Bồn trụ đứng: trường hợp đơn giản

Với bồn trụ đứng có bán kính trong r và mức h tính từ đáy phẳng:

V = πr²h

Đường kính trong 3.0 m cho diện tích tiết diện 7.069 m². Vì vậy, mức thay đổi 10 mm tương ứng:

7.069 × 0.010 = 0.0707 m³ = 70.7 lít

Con số này hữu ích khi nghiệm thu. Nếu mức thay đổi 10 mm được đo độc lập lại cho thay đổi hiển thị 120 lít, hãy kiểm tra phép quy đổi thang đo trước khi quy lỗi cho radar.

Bồn trụ ngang: quy đổi chiều cao sang thể tích không tuyến tính

Với bồn trụ ngang có bán kính r, chiều dài phần trụ L và độ sâu chất lỏng h đo từ đáy, trong đó 0 ≤ h ≤ 2r, thể tích chứa là:

V = L × [r² acos((r − h) ÷ r) − (r − h) × √(2rh − h²)]

Dùng radian cho hàm cosin ngược và giữ đơn vị nhất quán. Cộng riêng hai chỏm theo hình học thực tế; không mặc nhiên coi chúng là chiều dài trụ bổ sung.

Ví dụ tính toán. Xét bồn trụ ngang có đường kính trong 2.0 m, tức r = 1.0 m, và chiều dài phần trụ L = 5.0 m. Tại độ sâu chất lỏng h = 1.25 m:

r − h = −0.25 m;

acos(−0.25) = 1.8235 radian;

√(2rh − h²) = √0.9375 = 0.9682 m;

diện tích tiết diện chất lỏng = khoảng 2.0655 m²;

thể tích phần trụ = 5 × 2.0655 = 10.33 m³.

Bồn đầy 62.5% theo chiều cao nhưng phần trụ đầy khoảng 65.7% theo thể tích. Chính sự khác biệt này giải thích vì sao phép quy đổi tuyến tính 4–20 mA sang thể tích của PLC là sai với bồn này.

Chỉ xét phần trụ, phép tính cho bảng ngắn dưới đây. Bảng dung tích dùng trong vận hành cần các điểm gần nhau hơn và tính thêm chỏm thực tế cùng thể tích bị các chi tiết bên trong chiếm chỗ.

Các giá trị đã làm tròn giải thích vì sao kết quả ví dụ có thể khác đôi chút ở chữ số cuối. Giữ đầy đủ độ chính xác khi tính và chỉ làm tròn bảng công bố.

Quy đổi milimét thành độ không đảm bảo của lượng tồn

Gần giữa bồn trụ ngang, sai số mức nhỏ ảnh hưởng lớn đến thể tích vì bề mặt rộng. Độ nhạy thể tích cục bộ là:

dV/dh = 2L√(2rh − h²)

Tại điểm trong ví dụ, dV/dh xấp xỉ 9.68 m². Vì thế, chênh lệch mức 10 mm tương ứng khoảng 0.0968 m³, tức 97 lít, trước khi xét tác động của chỏm. Điều này không có nghĩa sai số radar là 97 lít; nó có nghĩa mọi sai số mức, kể cả sai mốc chuẩn hoặc độ nghiêng, phải được nhân với độ nhạy cục bộ này.

Tính độ nhạy tại mức thấp, giữa và cao. Một tuyên bố “±X lít” duy nhất cho toàn bồn gây hiểu nhầm khi tiết diện thay đổi.

Lập bảng dung tích từ hình học rồi kiểm chứng

Sai số nội suy phụ thuộc khoảng cách điểm gãy và độ cong. Dùng thêm điểm quanh vùng lượn nối của chỏm, chỏm cong, đáy côn và chỗ đổi đường kính. Bảng có 20 điểm cách đều vẫn có thể kém chính xác ở đoạn chuyển tiếp.

Không gộp khối lượng riêng vào bảng thể tích

Quy đổi mức sang thể tích cho kết quả thể tích. Đổi thể tích đó sang khối lượng cần khối lượng riêng của sản phẩm ở điều kiện xác định; lượng tồn tại điều kiện chuẩn có thể còn cần hiệu chỉnh nhiệt độ và áp suất. Giữ các bước này riêng trong phép tính và hồ sơ truy xuất. Nếu không, thay đổi khối lượng riêng sẽ trông như lỗi mức và người vận hành mất tin tưởng vào bộ truyền đang hoạt động tốt.

Thông tin cần gửi khi hỏi hàng

Yêu cầu hữu ích gồm bản vẽ bố trí tổng thể bồn (GA), kích thước trong, loại chỏm, mốc cổ nối, đơn vị thể tích cần dùng, độ nghiêng, chi tiết gắn bên trong, dải mức vận hành và mục đích kết quả: chỉ thị quá trình, quản lý lượng tồn hay giao nhận thương mại. Ứng dụng giao nhận thương mại và đo lường pháp định phải dùng phương pháp và thiết bị được phê duyệt áp dụng; phép tính chung trong hệ điều khiển không tự động đáp ứng yêu cầu.

Câu hỏi thực tế

Câu1. Bộ truyền radar có thể tính trực tiếp thể tích không?

Nhiều hệ thống có thể lưu bảng tuyến tính hóa nhưng bảng chỉ tốt khi hình học và mốc chuẩn đúng. Xác nhận phép tính diễn ra ở bộ truyền, PLC hay phần mềm quản lý lượng tồn để tránh áp dụng hai lần.

Câu2. Bảng dung tích cần bao nhiêu điểm?

Đủ để sai số nội suy thấp hơn dung sai lượng tồn của dự án. Xác định bằng tính toán, không dùng một số điểm chung cho mọi trường hợp.

Câu3. Bồn nghiêng có cần bảng mới không?

Thường là có, nhất là khi độ nghiêng đáng kể so với độ chính xác yêu cầu hoặc mức đi qua các chỏm và đoạn chuyển tiếp. Vị trí đo cũng quan trọng vì mức không đồng nhất khi tính theo mốc chuẩn bị nghiêng.

Câu4. Vì sao tổng thể tích không khớp ở mức thấp nhưng lại khớp khi đầy?

Kiểm tra hình học đáy, chi tiết chiếm chỗ, sai lệch điểm không và nội suy gần đáy. Chỉ khớp tại điểm đầy không xác nhận phần còn lại của đường cong.

Hướng dẫn kỹ thuật liên quan

• Cách lập yêu cầu cho bộ truyền mức radar: 14 mục quyết định báo giá
• Tín hiệu đầu ra bộ truyền mức radar: Chọn loại phù hợp

Trao đổi ứng dụng đo lường của bạn với METRAVON