石化罐區(qū)液位測量液位計的選擇和發(fā)展

本文研究了國內(nèi)外石化企業(yè)罐區(qū)液位測量常用方法及原理，分析了目前常用儲油罐液位儀表，針對其現(xiàn)實應用情況分析了各自的優(yōu)缺點，重點介紹了石化罐區(qū)液位儀表的原理及應用現(xiàn)狀，并預測了罐區(qū)液位儀表的發(fā)展趨勢。
 
石化企業(yè)液位測量主要是針對儲油罐中的油品，測量其液位高度。早期的液位測量大量采用人工計量的方法，測試元器件大多為金屬機械構(gòu)件，勞動強度大，測量精度低，測試平行性差，同時存在高污染對測量者身體的損害及狹小空間測量不適應等缺點。隨著電子信息技術(shù)、計算機技術(shù)及自動化技術(shù)的發(fā)展，研究人員開發(fā)出很多新的液位測量原理，并在實際生產(chǎn)中發(fā)明了適用性更強、精度更高的機電一體化液位測量儀表。針對我國石化企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，研制適合我國國情的液位測量儀表，對于打破國外壟斷，提升石化企業(yè)液位測量精度具有重大的現(xiàn)實意義。
 
石化企業(yè)罐區(qū)
 
1、石化企業(yè)液位測量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
早期的液位測量大多采用機械原理并以人工測量為主。國外近年來研制出新型液位測量儀表，目前很多國外跨國公司都研制并裝備了高精度、高穩(wěn)定性、功能齊全的液位計量系統(tǒng)，并形成了系列化產(chǎn)品。我國的液位測量技術(shù)起步晚，發(fā)展也相對較慢。同國外技術(shù)相比，差距明顯，仍有很長的路要走，具體體現(xiàn)在：液位計測量精度不高、可靠性差、抗干擾性能不足、自主創(chuàng)新技術(shù)少。近年來，隨著國家科技水平的提高和石化企業(yè)對液位計量技術(shù)的大力投入，經(jīng)過多年的研究，儲油罐液位測量技術(shù)得到長足的發(fā)展。
 
依照計量原理分類，液位測量技術(shù)大致可分為以下幾種：液位計法、靜壓測量法、混合測量法。液位計法由于操作簡單、測量準確，已成為目前應用***為**的計量方法。
 
2、典型液位測量技術(shù)研究
液位測量屬于靜態(tài)測量的一種，其主要原理是通過液位計測量油位。依據(jù)液位計測量的原理不同，液位計可以分為接觸式和非接觸式兩大類。非接觸式液位計主要有超聲波液位計、雷達物位計、光纖液位計和光電液位計，測量手段是通過聲、光、射線等測量液位；接觸式液位計主要包括浮子液位計、伺服液位計、電容式液位計、磁致伸縮液位計，主要的測量手段是通過浮子測量液位。下面對雷達液位計、光纖液位計測量技術(shù)、光電液位計測量技術(shù)、伺服式液位計測量技術(shù)和磁致伸縮測量技術(shù)的原理及應用情況進行研究和探討。

 
①光纖液位計、光電液位計測量技術(shù)
光纖液位計在傳統(tǒng)力學平衡理論的基礎(chǔ)上運用**的光纖傳感技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)儲油罐液位的實時測量。在信號的傳輸過程中通過電磁耦合裝置、光學編碼器、光電信號轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)電信號和光信號的相互轉(zhuǎn)換。光纖液位計的測量原理是：浮子和與之聯(lián)動的繩索、錘子隨著液位上下浮動，通過***計量變徑輪，在磁力耦合裝置的帶動下產(chǎn)生電信號的強弱，計算液位高度。光電信號通過光纜傳輸，在光電變送器進行光信號向電信號的轉(zhuǎn)變，并進行校準及信號放大。經(jīng)二次儀表分析，就可以得到儲油罐內(nèi)液位***數(shù)據(jù)。光纖液位計測量，由于測量元件安裝在罐區(qū)，而光電變送器及電源都安置在儀表操作室，真正實現(xiàn)了儲油罐無電檢測，安全防爆能力大幅提升。光電液位計量將光電技術(shù)和微電子技術(shù)運用于液位測量中，其測量原理是在力學平衡原理基礎(chǔ)上，采用紅外光電技術(shù)進行測量，并在測量及計算過程中運用了多種手段進行誤差補償和修正。光電液位測量技術(shù)減少機械部件的使用，系統(tǒng)運行平穩(wěn)，可靠性得到提升，具有高檢測精度，高抗干擾能力等優(yōu)點，適用于易燃易爆等危險場所，同時能實現(xiàn)儲油罐液位檢測的聯(lián)網(wǎng)運行。
 
②伺服液位計量技術(shù)
伺服液位計測量系統(tǒng)主要包括浮子、電路系統(tǒng)、靈敏度校正系統(tǒng)和伺服式電機。伺服液位計是現(xiàn)階段石化企業(yè)公認的高精度液位計，由伺服電動機驅(qū)動體積較小的浮子，能***地測出油品液位、溫度和密度等參數(shù)，液位精度可到1mm，溫度測量精度在±0.1 ℃。
 
③磁致伸縮測量技術(shù)
磁致伸縮測量系統(tǒng)由兩個浮子和一個傳感器測桿組成，對油水和油氣雙界面都有較好的測量精度，屬于一種接觸式液位測量系統(tǒng)，具有較高的測量精度。具體測量原理是：由兩個浮子分別檢測油水界面和油氣界面，制作的浮子密度一個在油密度和水密度之間，另一個浮子密度小于油的密度，這樣兩浮子在隨著測桿移動過程中就能檢測兩界面位置。浮子內(nèi)部安裝***磁鐵，形成一個磁場；檢測脈沖沿測桿內(nèi)波導絲傳播會形成一個旋轉(zhuǎn)磁場，兩磁場相互作用產(chǎn)生一個電流脈沖，通過計算脈沖電流與返回電流脈沖的時間差，可以***地確定浮子所在的位置，即液面的位置。
 
磁致伸縮測量技術(shù)的優(yōu)勢在于：
a、測量原理更加**，因而儀器理論測量精度更高；
b、可測量參數(shù)更多，對于石化企業(yè)罐區(qū)測量中的液位高度、油水界面情況、油品溫度分布等都可進行測量；
c、測量分辨率更高，常用磁致伸縮測量儀器進行液位測量時分辨能力可達到0.001mm；
d、數(shù)據(jù)傳輸更加穩(wěn)定，由于使用數(shù)字信號傳輸，并結(jié)合Modbus數(shù)字通訊協(xié)議，信號穩(wěn)定性得到很大提升，在2000m以內(nèi)傳輸具有很好的保真度；
e、可與多種終端配和使用，兼容性好；
f、儀器性能穩(wěn)定，日常維護工作量小，安全隱患得以降低。
 
3、石化企業(yè)罐區(qū)液位測量存在的問題
光纖液位計、光電液位計測量技術(shù)的主要缺點在于：液位測量范圍相對較窄，制作成本高，使用壽命較短，企業(yè)使用成本高。同時污濁液體、粘稠液體可能污染或粘附在探測器表面，干擾測量精度。
 
伺服液位測量系統(tǒng)內(nèi)伺服電機功耗較大，一般需要220V交流電壓供電，在油氣集聚的油庫中使用，安全隱患較大；為滿足伺服液位計精度要求，與之配套的溫度傳感器等其他儀表較為固定，系統(tǒng)整體兼容性差；系統(tǒng)故障排除需要高水平**人員進行，人員配備成本高，維護周期長。磁致伸縮測量系統(tǒng)測量受其中液位計精度限制，在寬范圍內(nèi)測量時，精度降低，不適合作為大量程儲油罐計量系統(tǒng)使用。
 
4、石化罐區(qū)液位計量檢測發(fā)展方向
通過分析國內(nèi)外罐區(qū)液位測量儀表技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，和對常用的液位計術(shù)原理及應用進行分析，未來罐區(qū)液位測量的液位計主要發(fā)展方向如下：
①向更高精度發(fā)展
未來生產(chǎn)數(shù)據(jù)必然會向高精度發(fā)展，相對應的液位計量必須提供精度更高的數(shù)據(jù)。
 
②向快速、實時檢測方向發(fā)展
液位測量在實際油品交易和存儲中顯得極重要，實時罐區(qū)管理是未來的發(fā)展方向，快速的液位檢測技術(shù)及相關(guān)儀器的研制刻不容緩。
 
③向自動化、集成化發(fā)展
自動化技術(shù)能夠大幅度降低勞動強度、提高生產(chǎn)效率，這已成為業(yè)內(nèi)共識。同時石化罐區(qū)液位儀表應能夠同時提供包括液位在內(nèi)的溫度、密度等多方面數(shù)據(jù)，在減少液位儀表采購的同時，更全面的提供罐區(qū)油品數(shù)據(jù)。


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