静压式油罐液位测量系统.pdf

检测与控制装五化工自动化及仪 表19 9522(3)3539静压式油罐液位测量系统解 怀仁(中国石化咨询公司,北京市,10 0 05 8)重.叙介绍了加拿大S CI一T EC仪 衣公司生产的PET ROTAG静压式液位浏t来统的组成、原理、主要产品及其应用。关扭词:HT GPE T ROT A G5 540 0BT40oXp4 001概述油 品贮运系统是炼油 厂重要 的组成部分,它直接关系到生产装置能否长周期、安全平稳生产,对炼油厂的经济效益有极大影响。近几年来,炼油厂油品贮运系统 自动化发展很快,取得一定效益,特别是保证了油品罐区的安全操作,起了很大作用。油罐区自动化中最重要的参数就是油罐液位,准确地测量贮罐液位是贮运系统管理和计算贮量的主要依据。油罐液位测量仪种类较多,按其测量原理分类主要有浮力式、伺服式、电容式、电导式、雷达式以及静压式等液位计。炼油厂要求液位计防爆性较高。静压式液位计(HT G)是一种新型液 位计,精度高并可与计算机联网,是发展最快的一种液位计。2几种液位计优缺点2.1浮球液位计价格低、简单(+)可靠性低、精度低(一)2.2伺服式液位计精度好(+)有可动件,罐上有交流电源(一)2.3电容式液位计精度好(十)只用于小罐(一)易碎(一)2.4磁感应式液位计精度好(+)可动浮子(一)2.5吹气式液位计便宜(+)维护量小(+)精度差(一)2.6压力式液位计价格低(+)维护量小(+)精度低(一)2.7静压式液位计精度高(+)维护量小(+)可靠性高(+)无可动件(+)2.8,达式液位计无可动件(+)精度高(+)价格贵(一)2.,超声波式液位计无可动件(+)安装、校验困难(一)蒸汽区别问题(一)3静压式液位计静压式液位计有两种,一种是一般式静压液位计,是用二台到三台压力变送器,罐壁化工 自动化及仪表第2 2卷安装,配 有 计 算 机系统,是 美国R O SE-MO UN T公 司生产的Sma rtTANKHT G系统即智能罐区静压式液位测量系统;另 一种 是加拿大S CI一TEC仪 表 公 司生 产的PET ROT A G静压式液位测量系统.下面介绍这两种静压式液位测量系统。3.1智能油招.压式液位测t 系统油罐液位测量新技术静压计量(H T G)正在受到越来越多的重视,这是油幼液位测量技术的的新发展。采用H TG技术可以解决一般的计量方法不能或难以解决的特殊问题,可以满意地应用于液化石油气球雄、沥青罐和原油雄等的液位计量,也可用于其他油品测量。H T G可以实时地计算雄内产品的质量和密度,提供精确的贮量数据,可用于雄区管理,利用HT G得到的信 息,通过PLC进行批量调和作业。应用H T G技术可直接计算重量或质量,同时连续计算密度、液位和体积。HTG没有可动部件,雌内也没有任何器件,维护工作量小,因无磨损部件,因此无需定期标定,其精度可以长时间内保持不变。HT G技术已于1987年n月通过国际标准化组织的认证。智能型油罐HTG系统由三台压力变送器、静压接口单元(HIU)、应用接口(AIM)模压 力变送器块和计算机(PC)所组成。压力变送器是高精度智能型压 力变送器,精度为0.1%0.2%.静压接口单 元(HIU)有计 算功能,用13台压力变送器信号送入HIU中,它可计算质量、密度、体积和液位,用户可组态。计算公式如下:质量(尸A一尸。)x面积密度尸A一尸BH朋体积质量密度、一,、尸,一尸t._,做位-一佑.孟=+月B七 匕边叉式中:P*一罐底压力(A点)PB一罐内B点压力P c 一罐顶C点压力HA B一罐A点与B点高度HB一罐底到罐A点的高度应用接口模块是把HIU与上位机相连接,可用RS一2 32C或R S一48 5接口,最多可接14个HIU。计算机为个人计算机,可显示各种参数、图形(包括流程图)等,进行油罐区的管理,如图l所示。压力变送器曰曰曰A A AIMMMMMMM口口口图1智能式静压液位 侧t系统图第3期静压式油雄液位测量系统3.2P ETROT AG静压式液位测t系统PE TR OTAG系统只用一个压力传感器,测1 6个罐,是通过气动软管把罐内压力传送到传感器,用一台控制器控制。系统在安装时只需调整一次,以后 不需要调整和校正。该系统只用一个压 力传感器,提高了测量高度和温度校正体积的精度。P E TROT A G测量技术已在美国和 加拿大取得了专利权。3.2.1系统的组成P E T ROTAG系统 由探头组件、控制器、多管安装箱、操作台及报替部分组成。a.探头组件这部分由不锈钢探头(坚固、直径小、短易安装)、不锈钢探头链、温度检测器和 尼龙导管等组成,还有五个气动测量点。b.控制器有微处理器,压力传感器,与氮气罐和 多管安装箱相连的气动接口,与操作台相连接口(通讯用),电源等,均是高可靠性元件。氮气瓶。c.多管安装箱低电压电磁阀,电源以及导管等。d.操作台室外安装用显 示器,室内用PC微机带CR T显 示器、通讯接口。3.2.2测量原理(见图2)罐B点压力是罐底A点以上 液体产生的压力与大气压之和:、户、声、J产、J、少njA叹口内b叮了,、了了、了.、了、了气、P刀=Pg(H一D)+Pe则尸,一尸B一P gD尸A一尸cP gH尸,一尸,_丝卫尸A一尸cP gH则H-(尸A一尸c)D尸A一尸B式中:g一比重D一A与B之间距离H一液位高度p一液体密度PA一A点压力PB一B点压力Pc一C点压力HTG系统所用 压 力传感器测量压力并转换成电压读数,从传感器特性可知:P=(V一V。)/K(8)典型 的HTG系统是用三 个传感器,在罐壁A、B、C点各安装一台。将(8)式代入(7)式可得:(V,一V,。)一(Ve一Vc。)-一-干二-.丈少入A.入c(V人一V,。)一(VB一VB。)K人.K刀(9)PE T ROTAG系统用 同一台传感器测量A、B、C各点压力,则可以使(9)式简化,即KA一KB+KC;Vo A一Vo B+V二则可得H-(V,一Ve).D(V流一V刀)(10)、少、产110了t、了吸压力与高度的关系式:尸一PgH罐底PA点压力:尸A一PgH+PPE T R oT A G可以消除传感器带来的偏差,使用一台传感器大大提高了系统的测量精度,安装以后 不需要调整 和校正。PETROTAG(XP40 0)系 统 精度为0.02%,10米高罐为2毫米误差。3.2.3油罐静压式液位测量系统产品PETR OTAG有三个产品 系 列:5 54 00、BT40 0、XP40 0。主要优点如下:精度高无可动元件化工 自动化及仪 表第2 2卷自校正功能维护量小安装费用低一个控制器可测1 6个罐价格合理采用一台传感器;产生一个气泡3.2.3.15 540 0加油站油雄测量及报替系统主要 由控制箱、各种高度探头、控制室与罐区现场显示器组成,如图3。麒麒麒麒麒麒麒麒麒显显显显显显显示器器器器器N N N N N N N2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 卜卜l l l l l l l l l l ll l l l l1111 1 1 1 1 1 1图35 54 0 0一6TW 控制器显显显显显显显显示器器器显示器器 控制N N N2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2姗姗姗姗姗姗姗.仁仁 七七.一一一一一一最多可测量6个罐/一个控制器有水液位检测可有温度补偿体积温度测量精度为0.5可编程序高位报警有满罐浮球开关可编程自动测量可靠性高维护量小安装容易3.2.3.2大型油罐区测量 及 报 警系统B T400(见 图4),一个控制器可测1 6个罐自动测量体积、高度、温度、质量、密度和水位体积和高度测量精度为士0.1%温度测量精度为士0.5质量和密度测量精度为士0.2 5%可测量水位可靠性高对体积进行温度补偿(15Oc)可报告充油时的损耗量对远距离油罐区的测量.多控制器可联成网络维护量小.满罐浮球开关B T40 0系统最适合用 于大型罐区,一个控制器可监测1 6个油罐,几套BT40 0系统可联网用 于大型罐区,如图5所示。盆气瓶至油 堆内图4BT 40 0一1 6 Tw 控制器可用来测量地下油雄肛肛 旦旦盯盯仁农心心认代第3期静压式油幼液位测量系统PE T ROTA G系统用于油库,每个油罐使用本安防爆,无可动件的探头,探头从嫩顶 开口处送入罐内,挂于雄内,不需要标定。控制器可安装于室内或室外,根据要求,一个干氮气雄与控制器相连,为液位计探头供气,现场显示仪可和控制器相连,操作员用显 示仪上键盘进行操作、测量,屏幕可显示测量结果。PE T ROTAG系统有高位报警系统,可编程实现罐最大容量9 0%和9 5%点报警。另外,测量探头链上可安装满雄浮球开关,做高位硬报警。这种机械式传感器提供冗余高位报警,以保证安全性。3.2.3.3高精 度液位测量及 报警系 统X P40 0主要由控制箱、各种长度探头、显示仪及多管安装箱等组成,如图6所示。测量液位精度为0.0 2%可测密度和质量其他同BT400(略)x P4 00系统最 适合用于6个 罐,几套XP40 o系统也可联网。所有PE T ROTA G液位测量系统都可将测量结果报告给现场操作员,也可通过喻喻喻喻喻喻喻喻喻口口l l l显显显显显显显示器器器l l l l l l lN N N N N N N2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2二 一一一一一一姗姗姗姗 卜卜至至至至至至至至油旅旅旅旅旅!图6x P4 o仆6Tw控 制器及多管安装图计算机网送到中央控制室,系统可测量油罐液位、体积,精度为全刻度的0.1%。也可报告损耗量、质量、密度和嫩底的水位。P E T ROTA G液位测量系统设计保证了系统的高度可靠性,因在罐 中没有可动部件,也不用调整,维护工作量很小。系统精度长期不变,也不需要校正。(收稿日期1 9 9 4一1 1一1 5),州肠冲户阅.洲,晰洲,口沪,声,抽浏月 如如洲,.脚洲,知尹闷 州门电沪闷七尸 声尸闷.沪,肠尸闪 口洲,.卜沪,.护尸州口尸,.目月.尸门.卜J,肠州 尸,沪闷翻口 曰,洲,侧沪阅尸 叫.,曰,.尸沪,l h化工自动化及仪表征订启示化工 自动化及仪表是经国家科委批准承办广告业务,欢迎国内外新、老客户来函洽公开发行的工业应用性专业科技刊物,是全谈。国优秀科技期刊之一。本刊创刊于1 965年,化工自动化及仪表为双月刊,双月十主要报道化工自动化及仪表科技发展动态、日出版,国内外公开发 行。国 际标 准刊号化工过程控制新理论和新方法、国内外新型I ssN10 0。3 9 3 2,国内统一刊号c N6 2一103 7/控制装置、计算机及其在过程控制中的应用、TQ,报刊代号5 4一2 7。全年六期,每册定价智能化仪器仪表介绍及选型、国内外分析仪4.5 0元。国内读者请到当地邮局订阅,国外器、现场应用实践及创新、实用技术讲座等,读者请到中国 国际图书贸易总公司(北 京可供从事化工、石 油化工、炼油、轻工、医药、3”信箱,邮政编码:10 0444)订阅。本刊亦可造纸、仪器仪表制造等行业的科研设计人员、破订、零购(款寄编缉部)。技术工人 及高等院校师生参考。同时,本刊还化工自动化及仅表编辑部