石化罐区液位测量液位计的选择和发展

本文研究了国内外石化企业罐区液位测量常用方法及原理，分析了目前常用储油罐液位仪表，针对其现实应用情况分析了各自的优缺点，重点介绍了石化罐区液位仪表的原理及应用现状，并预测了罐区液位仪表的发展趋势。
 
石化企业液位测量主要是针对储油罐中的油品，测量其液位高度。早期的液位测量大量采用人工计量的方法，测试元器件大多为金属机械构件，劳动强度大，测量精度低，测试平行性差，同时存在高污染对测量者身体的损害及狭小空间测量不适应等缺点。随着电子信息技术、计算机技术及自动化技术的发展，研究人员开发出很多新的液位测量原理，并在实际生产中发明了适用性更强、精度更高的机电一体化液位测量仪表。针对我国石化企业生产现状，研制适合我国国情的液位测量仪表，对于打破国外垄断，提升石化企业液位测量精度具有重大的现实意义。
 
石化企业罐区
 
1、石化企业液位测量技术发展现状
早期的液位测量大多采用机械原理并以人工测量为主。国外近年来研制出新型液位测量仪表，目前很多国外跨国公司都研制并装备了高精度、高稳定性、功能齐全的液位计量系统，并形成了系列化产品。我国的液位测量技术起步晚，发展也相对较慢。同国外技术相比，差距明显，仍有很长的路要走，具体体现在：液位计测量精度不高、可靠性差、抗干扰性能不足、自主创新技术少。近年来，随着国家科技水平的提高和石化企业对液位计量技术的大力投入，经过多年的研究，储油罐液位测量技术得到长足的发展。
 
依照计量原理分类，液位测量技术大致可分为以下几种：液位计法、静压测量法、混合测量法。液位计法由于操作简单、测量准确，已成为目前应用***为**的计量方法。
 
2、典型液位测量技术研究
液位测量属于静态测量的一种，其主要原理是通过液位计测量油位。依据液位计测量的原理不同，液位计可以分为接触式和非接触式两大类。非接触式液位计主要有超声波液位计、雷达物位计、光纤液位计和光电液位计，测量手段是通过声、光、射线等测量液位；接触式液位计主要包括浮子液位计、伺服液位计、电容式液位计、磁致伸缩液位计，主要的测量手段是通过浮子测量液位。下面对雷达液位计、光纤液位计测量技术、光电液位计测量技术、伺服式液位计测量技术和磁致伸缩测量技术的原理及应用情况进行研究和探讨。

 
①光纤液位计、光电液位计测量技术
光纤液位计在传统力学平衡理论的基础上运用**的光纤传感技术，能够实现储油罐液位的实时测量。在信号的传输过程中通过电磁耦合装置、光学编码器、光电信号转换器实现电信号和光信号的相互转换。光纤液位计的测量原理是：浮子和与之联动的绳索、锤子随着液位上下浮动，通过***计量变径轮，在磁力耦合装置的带动下产生电信号的强弱，计算液位高度。光电信号通过光缆传输，在光电变送器进行光信号向电信号的转变，并进行校准及信号放大。经二次仪表分析，就可以得到储油罐内液位***数据。光纤液位计测量，由于测量元件安装在罐区，而光电变送器及电源都安置在仪表操作室，真正实现了储油罐无电检测，安全防爆能力大幅提升。光电液位计量将光电技术和微电子技术运用于液位测量中，其测量原理是在力学平衡原理基础上，采用红外光电技术进行测量，并在测量及计算过程中运用了多种手段进行误差补偿和修正。光电液位测量技术减少机械部件的使用，系统运行平稳，可靠性得到提升，具有高检测精度，高抗干扰能力等优点，适用于易燃易爆等危险场所，同时能实现储油罐液位检测的联网运行。
 
②伺服液位计量技术
伺服液位计测量系统主要包括浮子、电路系统、灵敏度校正系统和伺服式电机。伺服液位计是现阶段石化企业公认的高精度液位计，由伺服电动机驱动体积较小的浮子，能***地测出油品液位、温度和密度等参数，液位精度可到1mm，温度测量精度在±0.1 ℃。
 
③磁致伸缩测量技术
磁致伸缩测量系统由两个浮子和一个传感器测杆组成，对油水和油气双界面都有较好的测量精度，属于一种接触式液位测量系统，具有较高的测量精度。具体测量原理是：由两个浮子分别检测油水界面和油气界面，制作的浮子密度一个在油密度和水密度之间，另一个浮子密度小于油的密度，这样两浮子在随着测杆移动过程中就能检测两界面位置。浮子内部安装***磁铁，形成一个磁场；检测脉冲沿测杆内波导丝传播会形成一个旋转磁场，两磁场相互作用产生一个电流脉冲，通过计算脉冲电流与返回电流脉冲的时间差，可以***地确定浮子所在的位置，即液面的位置。
 
磁致伸缩测量技术的优势在于：
a、测量原理更加**，因而仪器理论测量精度更高；
b、可测量参数更多，对于石化企业罐区测量中的液位高度、油水界面情况、油品温度分布等都可进行测量；
c、测量分辨率更高，常用磁致伸缩测量仪器进行液位测量时分辨能力可达到0.001mm；
d、数据传输更加稳定，由于使用数字信号传输，并结合Modbus数字通讯协议，信号稳定性得到很大提升，在2000m以内传输具有很好的保真度；
e、可与多种终端配和使用，兼容性好；
f、仪器性能稳定，日常维护工作量小，安全隐患得以降低。
 
3、石化企业罐区液位测量存在的问题
光纤液位计、光电液位计测量技术的主要缺点在于：液位测量范围相对较窄，制作成本高，使用寿命较短，企业使用成本高。同时污浊液体、粘稠液体可能污染或粘附在探测器表面，干扰测量精度。
 
伺服液位测量系统内伺服电机功耗较大，一般需要220V交流电压供电，在油气集聚的油库中使用，安全隐患较大；为满足伺服液位计精度要求，与之配套的温度传感器等其他仪表较为固定，系统整体兼容性差；系统故障排除需要高水平**人员进行，人员配备成本高，维护周期长。磁致伸缩测量系统测量受其中液位计精度限制，在宽范围内测量时，精度降低，不适合作为大量程储油罐计量系统使用。
 
4、石化罐区液位计量检测发展方向
通过分析国内外罐区液位测量仪表技术发展现状，和对常用的液位计术原理及应用进行分析，未来罐区液位测量的液位计主要发展方向如下：
①向更高精度发展
未来生产数据必然会向高精度发展，相对应的液位计量必须提供精度更高的数据。
 
②向快速、实时检测方向发展
液位测量在实际油品交易和存储中显得极重要，实时罐区管理是未来的发展方向，快速的液位检测技术及相关仪器的研制刻不容缓。
 
③向自动化、集成化发展
自动化技术能够大幅度降低劳动强度、提高生产效率，这已成为业内共识。同时石化罐区液位仪表应能够同时提供包括液位在内的温度、密度等多方面数据，在减少液位仪表采购的同时，更全面的提供罐区油品数据。


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