關(guān)于機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)設(shè)計的分析與研究

陳會，羅劍，李錚宇，陳智超，彭緒穎，于勤偉，范永杰

關(guān)于機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)設(shè)計的分析與研究

陳會1，羅劍1，李錚宇1，陳智超1，彭緒穎1，于勤偉1，范永杰2

（1.青島實華原油碼頭有限公司，山東 青島 266500；2.青島盛海電子科技有限公司，山東 青島 266500）

在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背景下，石油的用量逐漸增多，為了保證存儲的質(zhì)量，減少安全、環(huán)保問題的發(fā)生，應(yīng)該加大對浮頂儲罐液位開關(guān)的設(shè)計力度。在這一背景下，闡述機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)設(shè)計的具體情況和常見的石油儲罐液位開關(guān)類型，對機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)的設(shè)計方式進(jìn)行深入、全面地分析，探究新型液位開關(guān)的應(yīng)用效果。通過分析，希望進(jìn)一步優(yōu)化石油儲罐液位開關(guān)的性能，實現(xiàn)安全、環(huán)保的目的。

浮頂儲罐；機(jī)械式開關(guān)；石油儲罐；高低液位

儲罐液位控制系統(tǒng)根據(jù)浮力原理，浮子在測量管內(nèi)隨液位的升降而上、下移動，浮子內(nèi)的永久磁鋼通過磁耦合作用，驅(qū)動紅、白色翻柱翻轉(zhuǎn)180°。而當(dāng)液位上升時，翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色，下降時由紅色轉(zhuǎn)為白色，從而實現(xiàn)液位的指示。通過這樣的方式，能夠為工作人員提供參考，提高石油儲罐容量的合理性。如果能夠設(shè)計出機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)，就會彌補(bǔ)上述開關(guān)的不足，提高工作的科學(xué)性和合理性。

1 機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)概述

浮頂儲罐，其實就是浮頂式鋼制石油儲罐，其中的浮頂，會隨著油品液位而發(fā)生升和降。具體來說，浮頂?shù)闹然驹?.8～2 m之間，這樣的設(shè)計會產(chǎn)生以下效果：①低液位，在浮頂落地以后，依然會繼續(xù)出油，這樣的現(xiàn)象會使得油品液位、浮頂之間，形成油、氣的空間，所以就會具備燃爆條件；②高液位，就是當(dāng)浮頂升到高限液位后，再將石油輸入，而這樣的現(xiàn)象，會導(dǎo)致浮頂被頂出來這一問題，甚至?xí)斐捎推吠庖绲劝踩h(huán)保事故發(fā)生。

根據(jù)相關(guān)的設(shè)計和安全規(guī)范，石油儲罐中必須安裝一個監(jiān)測高低液位的設(shè)備。在安裝好液位開關(guān)后，將其與輸油泵、出口閥門、儲罐進(jìn)口閥門等進(jìn)行連鎖?；谶@樣的方式，一旦高液位開關(guān)產(chǎn)生動作，連鎖就會立刻將儲罐的進(jìn)口閥門進(jìn)行關(guān)閉，并停止輸油泵的運(yùn)行。正是這樣的方式，可以有效避免輸油泵、儲罐發(fā)生憋壓的現(xiàn)象，保證工作安全開展。

2 常見的石油儲罐液位開關(guān)類型

隨著石油行業(yè)的發(fā)展，石油儲罐液位的開關(guān)類型越來越多。為了保證機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)設(shè)計的合理性，就應(yīng)該掌握常見開關(guān)的類型及其相對應(yīng)的優(yōu)缺點。其中，常見的石油儲罐液位開關(guān)類型，主要包含以下幾種。

2.1 音叉式液位開關(guān)

對石油儲罐進(jìn)行打孔，然后再焊接導(dǎo)管，而導(dǎo)管中就是音叉式液位開關(guān)，當(dāng)油品接觸以后，就會對液位的高、低進(jìn)行檢測，所以屬于接觸式設(shè)備。這種開關(guān)具有對位置的檢測準(zhǔn)確、沒有漂移的現(xiàn)象、測試的方式相對直觀等方面的優(yōu)點；具有不適合低液位、導(dǎo)管容易被銹蝕、影響儲罐整體的安全性[1]等方面的缺點。另外，下雨時，如果雨水進(jìn)入導(dǎo)管中，就會影響報警信息的準(zhǔn)確性，而且在開關(guān)觸發(fā)以后，必須對其進(jìn)行清理，否則將無法繼續(xù)工作。

2.2 超聲波式液位開關(guān)

這種方式的設(shè)計相對簡單，就是將超聲波式液位開關(guān)緊貼在石油儲罐壁上，然后依靠油品的超聲波變化，對其液位的高低進(jìn)行實時檢測。所以，超聲波式液位開關(guān)屬于非接觸式的開關(guān)。而這種開關(guān)不需要對石油儲罐進(jìn)行打孔，所以能夠避免對儲罐的破壞；但其存在嚴(yán)重的漂移現(xiàn)象，同時誤報率相對較高，很難對石油液位進(jìn)行直觀、有效檢測，影響工作的有效性。

2.3 射頻導(dǎo)納式液位開關(guān)

這種開關(guān)是在罐頂?shù)奈恢冒惭b一個垂直的導(dǎo)管，然后將射頻導(dǎo)納式液位開關(guān)安裝在其中，在油品與其接觸時，就會發(fā)生相對應(yīng)的信息，所以其屬于接觸式的開關(guān)。射頻導(dǎo)納式液位開關(guān)具有無漂移、檢測準(zhǔn)確、測試直觀等方面的優(yōu)點；而在應(yīng)用中，它同樣存在很多不足，比如不能應(yīng)用在低液位的檢測中，同時在一次觸發(fā)以后，必須對其進(jìn)行清理。另外，測試檢驗時還應(yīng)該將導(dǎo)管打開，將射頻導(dǎo)納式液位開關(guān)取出，存在一定的安全隱患，威脅工作人員的安全。

3 機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)的設(shè)計與應(yīng)用

3.1 設(shè)計方案

3.1.1 確定高低液位的位置

在石油儲罐液位開關(guān)的設(shè)計中，為了能夠從根本上克服上述常見石油儲罐液位開關(guān)的不足，設(shè)計出了一種新型的開關(guān)，即機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)。在進(jìn)行設(shè)計的過程中，可以借助儲罐外標(biāo)尺，對其進(jìn)行定位、設(shè)計。具體來說，石油儲罐的外標(biāo)尺在浮頂落地時，其位置剛好與低液位的觸發(fā)位置相對，即標(biāo)尺位于石油儲罐的上部。如果儲罐中高液位超出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，那么儲罐下部的外標(biāo)尺就能夠自動對其進(jìn)行標(biāo)記。通過這樣的方式，就能夠確定高低液位限制的具體位置，為后續(xù)的相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。實際上，設(shè)計機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)，在其后續(xù)的工作中，主要就是確定儲罐外部的外標(biāo)尺的適用方法，并將其轉(zhuǎn)換為高低液位的開關(guān)。

3.1.2 安裝機(jī)械式干觸點式限位開關(guān)

為了能夠解決上述問題，實現(xiàn)其相應(yīng)的功能，本文所采用的方式具有較強(qiáng)的針對性和科學(xué)性，以此來保證設(shè)計工作的合理性，實現(xiàn)機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)的設(shè)計目標(biāo)。具體而言，在設(shè)計工作中，將機(jī)械式干觸點式限位開關(guān)分別安裝在石油儲罐的高低限制位置，也就是行程開關(guān)。通過這樣的設(shè)計方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對高液位、低液位的同時檢測。

也就是說，依靠石油儲罐的外標(biāo)尺的擠壓，就能夠觸發(fā)行程開關(guān)[2]。在這一基礎(chǔ)上，就能夠準(zhǔn)確地將高低液位的開關(guān)引出來，進(jìn)而獲取儲罐中高液位、低液位的數(shù)據(jù)，發(fā)揮機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)的作用。同時，為了能夠提高機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)的智能性，為工作人員營造一個安全的工作環(huán)境，在設(shè)計的過程中，還將自動控制系統(tǒng)應(yīng)用在其中。受自動控制系統(tǒng)的影響，就能夠在液位信號進(jìn)入其中以后，實現(xiàn)與儲罐罐前進(jìn)口閥門、出口閥門和輸油泵連鎖的目的。

3.1.3 非通電設(shè)計

結(jié)合上述設(shè)計方式，機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)能夠以自動化的方式，合理地應(yīng)用在石油儲罐中，以此來保證檢測結(jié)果的有效性。同時，在設(shè)計的過程中，并沒有對機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)進(jìn)行通電設(shè)計，卻能將液面的位置進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)記，主要是因為借助了石油儲罐外部外標(biāo)尺的作用。如上文所述，在機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)運(yùn)行的過程中，其僅僅通過外標(biāo)尺的擠壓，就完成了位置的標(biāo)記，所以能夠節(jié)約對電力資源的消耗，踐行節(jié)能環(huán)保的理念。正是基于這樣的設(shè)計，全面增強(qiáng)了儲罐的安全性，減少了安全事故的發(fā)生。

3.2 應(yīng)用效果

在日常的工作中，將機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)應(yīng)用其中，能夠在很大程度上減少工作人員的工作量，同時可以提高液位檢測的準(zhǔn)確性，進(jìn)而為相關(guān)工作提供更加便利的條件。具體來說，機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)經(jīng)過設(shè)計以后，并將其應(yīng)用在實際中，取得了以下的效果。

3.2.1 解決了傳統(tǒng)液位開關(guān)的諸多缺點

應(yīng)用機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)，不需要再對儲罐進(jìn)行打孔，同時也不需要對其進(jìn)行清理，既能夠?qū)Ω咭何贿M(jìn)行檢測，也能夠?qū)Φ鸵何贿M(jìn)行檢測，為檢測工作提供了便利。另外，機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)的設(shè)計采用自控系統(tǒng)，提高了自身的智能化程度，保證工作的安全性。

3.2.2 安裝相對方便

機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)可以將行程開關(guān)直接固定在標(biāo)尺指示鐵皮上，這樣的安裝方式減少了工作量，并提高了工作的便捷性與工作效率[3]。

3.2.3 便于工作人員對油庫進(jìn)行改造工作

機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)運(yùn)行并不需要接通電源，屬于干觸點式，這樣的設(shè)計方式便于工作人員對油庫進(jìn)行改造工作。究其原因，在傳統(tǒng)的液位開關(guān)中，通常需要4芯線纜，其中2芯為信號線纜，另外2芯為電源線纜。而機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)的設(shè)計中，僅需要2芯線纜，且均為信號線纜，尤其是在一些沒有低液位開關(guān)的老庫區(qū)中，改造、安裝都十分便捷。

4 結(jié)語

綜上所述，機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)的設(shè)計有著重要的價值，能夠在很大程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)液位開關(guān)的不足，進(jìn)而強(qiáng)化開關(guān)的總體性能?；谶@一前提，設(shè)計人員結(jié)合石油儲罐的相關(guān)需求，對機(jī)械式液位開關(guān)進(jìn)行了針對性的設(shè)計，并降低了電能消耗，在實現(xiàn)節(jié)能降耗的同時，為工作提供了更多的便利。所以，結(jié)合本文的分析可知，機(jī)械式浮頂儲罐液位開關(guān)的設(shè)計方式具有較強(qiáng)的可行性。

［1］王恒林，張立軍，吉天儀.新型智能外貼超聲波液位開關(guān)在?；穬抟何豢刂频膽?yīng)用［J］.儀器儀表用戶，2018，25（01）：43-45.

［2］王帆.外測液位開關(guān)在丙烯儲罐上的應(yīng)用［J］.石油化工自動化，2016，52（06）：67-68.

［3］張鴻飛.變頻超聲波液位開關(guān)在丁辛醇儲罐中的應(yīng)用［J］.石油化工自動化，2016，52（04）：60-62.

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕

2095－6835（2018）19－0082－02

TH816

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.19.082

范永杰。