石化罐區液位測量液位計的選擇和發展

本文研究了國內外石化企業罐區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，針對其現實應用情況分析了各自的優缺點，重點介紹了石化罐區液位儀表的原理及應用現狀，并預測了罐區液位儀表的發展趨勢。
 
石化企業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、計算機技術及自動化技術的發展，研究人員開發出很多新的液位測量原理，并在實際生產中發明了適用性更強、精度更高的機電一體化液位測量儀表。針對我國石化企業生產現狀，研制適合我國國情的液位測量儀表，對于打破國外壟斷，提升石化企業液位測量精度具有重大的現實意義。
 
石化企業罐區
 
1、石化企業液位測量技術發展現狀
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、高穩定性、功能齊全的液位計量系統，并形成了系列化產品。我國的液位測量技術起步晚，發展也相對較慢。同國外技術相比，差距明顯，仍有很長的路要走，具體體現在：液位計測量精度不高、可靠性差、抗干擾性能不足、自主創新技術少。近年來，隨著國家科技水平的提高和石化企業對液位計量技術的大力投入，經過多年的研究，儲油罐液位測量技術得到長足的發展。
 
依照計量原理分類，液位測量技術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、典型液位測量技術研究
液位測量屬于靜態測量的一種，其主要原理是通過液位計測量油位。依據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、光電液位計測量技術、伺服式液位計測量技術和磁致伸縮測量技術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
光纖液位計在傳統力學平衡理論的基礎上運用**的光纖傳感技術，能夠實現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、光電信號轉換器實現電信號和光信號的相互轉換。光纖液位計的測量原理是：浮子和與之聯動的繩索、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變，并進行校準及信號放大。經二次儀表分析，就可以得到儲油罐內液位***數據。光纖液位計測量，由于測量元件安裝在罐區，而光電變送器及電源都安置在儀表操作室，真正實現了儲油罐無電檢測，安全防爆能力大幅提升。光電液位計量將光電技術和微電子技術運用于液位測量中，其測量原理是在力學平衡原理基礎上，采用紅外光電技術進行測量，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。光電液位測量技術減少機械部件的使用，系統運行平穩，可靠性得到提升，具有高檢測精度，高抗干擾能力等優點，適用于易燃易爆等危險場所，同時能實現儲油罐液位檢測的聯網運行。
 
②伺服液位計量技術
伺服液位計測量系統主要包括浮子、電路系統、靈敏度校正系統和伺服式電機。伺服液位計是現階段石化企業公認的高精度液位計，由伺服電動機驅動體積較小的浮子，能***地測出油品液位、溫度和密度等參數，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
磁致伸縮測量系統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，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。浮子內部安裝***磁鐵，形成一個磁場；檢測脈沖沿測桿內波導絲傳播會形成一個旋轉磁場，兩磁場相互作用產生一個電流脈沖，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。
 
磁致伸縮測量技術的優勢在于：
a、測量原理更加**，因而儀器理論測量精度更高；
b、可測量參數更多，對于石化企業罐區測量中的液位高度、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、數據傳輸更加穩定，由于使用數字信號傳輸，并結合Modbus數字通訊協議，信號穩定性得到很大提升，在2000m以內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、儀器性能穩定，日常維護工作量小，安全隱患得以降低。
 
3、石化企業罐區液位測量存在的問題
光纖液位計、光電液位計測量技術的主要缺點在于：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。
 
伺服液位測量系統內伺服電機功耗較大，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，系統整體兼容性差；系統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。磁致伸縮測量系統測量受其中液位計精度限制，在寬范圍內測量時，精度降低，不適合作為大量程儲油罐計量系統使用。
 
4、石化罐區液位計量檢測發展方向
通過分析國內外罐區液位測量儀表技術發展現狀，和對常用的液位計術原理及應用進行分析，未來罐區液位測量的液位計主要發展方向如下：
①向更高精度發展
未來生產數據必然會向高精度發展，相對應的液位計量必須提供精度更高的數據。
 
②向快速、實時檢測方向發展
液位測量在實際油品交易和存儲中顯得極重要，實時罐區管理是未來的發展方向，快速的液位檢測技術及相關儀器的研制刻不容緩。
 
③向自動化、集成化發展
自動化技術能夠大幅度降低勞動強度、提高生產效率，這已成為業內共識。同時石化罐區液位儀表應能夠同時提供包括液位在內的溫度、密度等多方面數據，在減少液位儀表采購的同時，更全面的提供罐區油品數據。


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