一种精确计算不规则罐体内液体容量的方法技术领域
本发明属于加热釜生产应用技术领域，尤其涉及一种精确计算不规则罐体内液体
容量的方法。
背景技术
在传统加热釜加热过程中，由于加热介质为高温蒸汽，在加热完成，蒸汽泄净后，
加热介质对整个加热系统重量不会产生影响，因此传统加热釜大都采用实时称重的方式，
显示加热釜内被加热液体的容量。在低温加热釜加热过程中，加热介质是软化水，而且在整
个加热保温过程中软化水始终在加热釜的夹层中循环流动，因此加热釜重量受加热介质影
响较大，不能采用称重法来显示加热釜内部被加热液体的容量。使用超声波液位计能够实
时测量液位的高度，但对于不规则罐体，例如罐体底部呈球冠形状，这种监测液位高度也不
能精确确定加热釜内液体的实时容量，因此，市场上亟需有一套精确的计算方法，来计算并
显示不规则加热釜内液体的实时容量。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种便于操作、分段叠加、具有通用
性的精确计算不规则罐体内液体容量的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种精确计算不规则罐体内液
体容量的方法，所述的罐体内腔由下部的球冠腔和上部的圆柱腔组成，罐体底部中心处连
接有管道，管道上邻近罐体处设有阀门，包括以下步骤：
（1）确定罐体内各高度点容积和每次测量高度H的关系，设定测量液体的总容量为V，将
罐体内腔自下向上分为5段，自上而下各段的容积分别为V1 、V2、V3、V4和V5；V1 、V2、V3、V4和V5
的最高液面高度对应分别为H1 、H2、H3、H4和H5；
（2）第一阶段计算：在罐体侧部设置上下料位音叉液位计，在罐体顶部设置超声波液位
计，从音叉液位计显示有液位到超声波液位计探测到罐体下部球冠腔最低点有数据，此时
记录下；即罐体相连管道到阀门中间贮存液体容量；
（3）第二阶段计算：超声波液位计第二次探测到高度H，0 < H ≤H1 高度的球冠腔的均
匀部分半径为R1，R1等于液位高度为H1时实测液面直径D1除以2，此时容积 V=V0+V1，其中
，N为常数占空比，R和实测液位高度H的关系为；
（4）第三段阶计算：超声波液位计第三次探测到高度H，H1<H≤H2高度的球冠腔的均匀
部分半径为R2，R2等于液位高度为H2时实测液面直径D2除以2，此时容积V=V0+V1+V2，其中
，R和实测液位高度H的关系是：；
（5）第四阶段计算：超声波液位计第四次探测到高度H，H2<H≤H3高度的球冠腔的均匀
部分半径为R3，R3等于液位高度为H3时实测液面直径D3除以2，此时容积V=V0+V1+V2+V3，其中
，R和实测液位高度H的关系是： ；
（6）第五阶段计算：超声波液位计第五次探测到高度H，H3<H≤H4高度的球冠腔的均匀
部分半径为R4，R4等于液位高度为H4时实测液面直径D4除以2，此时容积V=V0+V1+V2+V3+V4，其
中，R和实测液位高度H的关系是： ；
（7）第六阶的计算：超声波液位计第六次探测到高度H，H4<H<H5，R5是罐体圆柱腔的圆半
径，此时容积V=V0+V1+V2+V3+V4+V5，其中。
采用上述技术方案，本发明经过精确运算和反复实验验证，能够准确的计算出容
器内液体的容量。低温加热釜的罐体构造用来加热液体，在低温加热釜加热过程中，加热介
质是软化水，而且在整个加热保温过程中软化水始终在加热釜的夹层中循环流动，超声波
液位计在低温加热釜在使用过程中，通过不断的测量液位高度H的变化来监测液体体积的
变化。
本发明的特点在于，将不规则加热釜内部自下向上分段，精确计算每段的容积，再
根据液面位置计算出液体容积。
附图说明
图1是本发明分段计算体积的原理示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种精确计算不规则罐体内液体容量的方法，所述的罐体1
内腔由下部的球冠腔4和上部的圆柱腔5组成，罐体1底部中心处连接有管道2，管道2上设有
邻近罐体1的阀门3，包括以下步骤：
（1）确定罐体内各高度点容积和每次测量高度H的关系，设定测量液体的总容量为V，将
罐体内腔自下向上分为5段，自上而下各段的容积分别为V1 、V2、V3、V4和V5；V1 、V2、V3、V4和V5
的最高液面高度对应分别为H1 、H2、H3、H4和H5；
（2）第一阶段计算：在罐体侧部设置上下料位音叉液位计，在罐体顶部设置超声波液位
计，从音叉液位计显示有液位到超声波液位计探测到罐体下部球冠腔最低点有数据，此时
记录下；即罐体相连管道到阀门中间贮存液体容量；
（3）第二阶段计算：超声波液位计第二次探测到高度H，0 < H ≤H1 高度的球冠腔的均
匀部分半径为R1，R1等于液位高度为H1时实测液面直径D1除以2，此时容积 V=V0+V1，其中
，N为常数占空比，R和实测液位高度H的关系为；
（4）第三段阶计算：超声波液位计第三次探测到高度H，H1<H≤H2高度的球冠腔的均匀
部分半径为R2，R2等于液位高度为H2时实测液面直径D2除以2，此时容积V=V0+V1+V2，其中
，R和实测液位高度H的关系是： ；
（5）第四阶段计算：超声波液位计第四次探测到高度H，H2<H≤H3高度的球冠腔的均匀
部分半径为R3，R3等于液位高度为H3时实测液面直径D3除以2，此时容积V=V0+V1+V2+V3，其中
，R和实测液位高度H的关系是： ；
（6）第五阶段计算：超声波液位计第五次探测到高度H，H3<H≤H4高度的球冠腔的均匀
部分半径为R4，R4等于液位高度为H4时实测液面直径D4除以2，此时容积V=V0+V1+V2+V3+V4，其
中，R和实测液位高度H的关系是： ；
（7）第六阶的计算：超声波液位计第六次探测到高度H，H4<H<H5，R5是罐体圆柱腔的圆半
径，此时容积V=V0+V1+V2+V3+V4+V5，其中。
在试验阶段经过数次试验，以下是抽取试验阶段几个典型实验数据，用以检验数
据准确性。（注：为了精确测量料液的真实体积，料液以水代替，通过排空罐体1，用电子秤称
重水的重量换算料液体积。）测量附表如下：
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的
技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的
保护范围。