莊可

摘 要：闡述了儲罐精確計量的意義，列舉了儲罐液位計的種類、特點、適用工況等，介紹了液位計選擇的因素。

關鍵詞：儲罐;液位計;雷達;精度

性能良好的儲罐液位計是實現(xiàn)液位測量的及時性、準確性和高效性的保障，不僅可以滿足平時的正常作業(yè)，還可以減少工作人員的勞動強度，防止油罐發(fā)生冒頂、抽空事故，提高罐區(qū)的自動化信息管理水平，因此選用一種性能優(yōu)良且適合自身使用的液位計尤為重要。

公司建有1萬m3成品油儲罐的12個，4.8萬m3原油、燃料油儲罐6個，3萬m3原油、燃料油儲罐8個，2萬m3原油、燃料油儲罐6個。按照現(xiàn)代化、專業(yè)化的要求進行設計，建設起點高，力爭為腹地內(nèi)的萬華工業(yè)園和儲油庫提供優(yōu)質(zhì)服務，并推動地方經(jīng)濟。目前，國內(nèi)所使用的液位測量產(chǎn)品種類很多，性能參差不齊，針對儲罐的液位測量技術歸納起來主要有以下幾種。

1 浮子式鋼帶液面計

我國在八十年代，罐區(qū)液位測量中大量采用此類液位計，用以解決人工測量的勞動強度大的問題。

它由機械傳動和光電取樣部分組成。通過鋼帶的拉伸，使浮子不停地達到新的力平衡，來讀取碼帶（碼盤），從而得到液位的高度。這類液位儀的測量誤差為±4～10mm其優(yōu)點是觀測比較直觀、價格便宜。缺點是傳動部件多，易發(fā)生故障，儀表維護量大，不能用于存儲腐蝕性液體的儲罐，對安裝要求比較高，且不宜在臟污的液體中使用，該種測量儀表可動部件的機械可動部分的摩擦阻力也會影響測量的準確性，這種測量液位的方法輸出的信號不能直接進入計算機，限制了罐區(qū)管理自動化水平的提高和發(fā)展。此類液位計安裝復雜，需清罐安裝;東北冬季氣溫低，鋼帶引孔經(jīng)常結霜結凍，影響測量，且損壞儀表。16m以上的罐不適合選用該種儀表，因為罐越高，安裝的平行度、垂直度以及盤簧的質(zhì)量要求越高;外浮頂罐也不適合，因為一有風吹，指針上下擺動，不穩(wěn)定，并容易損壞衡力盤簧。在投資有限的項目中，中小型罐仍可考慮選用該表，這些產(chǎn)品目前在中小煉廠、小油庫及中間原料油罐區(qū)還有選用的余地。但隨著科技的發(fā)展，這種液位計已逐步被新型的智能儀表所取代。

2 靜壓式液位計

靜壓法是利用液體靜壓的原理來測量罐內(nèi)油品的物理參數(shù)。油罐內(nèi)的液體對安裝在罐底部的壓力傳感器產(chǎn)生一個靜態(tài)壓力，這個壓力反應在傳感器模片上是一個壓強，即單位面積上的壓力，而且這個壓強乘以油罐平均有效截面積即得到罐內(nèi)液體的質(zhì)量（重量），這就是靜壓法計量系統(tǒng)的原理。

靜壓法測量則是通過人工輸入標準密度或直接測量真實密度經(jīng)轉換獲得標準密度的情況下，按照人工輸入或直接測量得到的油溫換算為真實密度，然后用底部壓力傳感器測得的壓力除以真實密度即可得到液位。因而液位的準確與否不但與壓力傳感器有關，且與人工輸入或直接測量的標準密度及油溫有關，其中任一個參數(shù)的誤差都會導致液位的誤差。早期的差壓變送器測量精度低、環(huán)境溫度影響比較大，對操作工來說又不直觀，所以采用這種測量方式的用戶不多，對于不用遠傳儀表的用戶更無法使用。由于變送器和計算機技術的進步，靜壓式測量液位近年來又取得了新的進展，精度和可靠性都有很大提高。

其特點是：安裝簡單，無可動部件，罐內(nèi)也沒有任何器件，工作可靠，使用維護量小，無磨損部件，因此無需定期標定，其精度可以長時間內(nèi)保持不變;測量介質(zhì)的密度、質(zhì)量精度較高，測量液位精度一般;由大風引起的氣壓變化將影響測量精度，不能用于測量介質(zhì)分層儲罐。

3 磁致伸縮液位

磁致伸縮液位儀采用磁致伸縮技術來測量儲油罐的油水界面和油氣界面。通常情況下，磁致伸縮液位儀安裝有兩個浮子，其中一個浮子的密度小于油品的密度，另一個浮子的密度大于油品的密度而小于水的密度，分別用來檢測油氣界面和油水界面。各浮子內(nèi)都藏有一組磁鐵，從而產(chǎn)生一個固定磁場。測量時，液位儀頭部發(fā)出低電流“詢問”脈沖，該電流產(chǎn)生的磁場沿波導管內(nèi)感應線向下傳導。當電流磁場與浮子磁場相遇時，產(chǎn)生“返回”脈沖（也稱“波導扭曲”脈沖）。“詢問”脈沖與“返回”脈沖之間的時間差即對應油水界面和油氣界面的高度。磁致伸縮液位儀可動部分只有浮子，故維護量小，安裝比較簡單，無須定期維修和重新標定，工作壽命較長，其測量精度較高，測量的重復精度也較高，是比較理想的接觸型液位儀，且可以測量介質(zhì)的溫度。

磁致伸縮液位儀是當前理想的接觸型液位測量裝置之一，其最大特點是測量精度高，且價格和安裝成本低，日常維護量小。另外，由于采用波導管來傳播電磁脈沖，故介質(zhì)的霧化和蒸氣、介質(zhì)表面的泡沫、儲油罐內(nèi)的梯子等都不會對測量精度造成較大影響。但磁致伸縮液位儀與被測液體接觸，易受到腐蝕，且不適合粘度大的油品的檢測，當液體密度變化時會帶來測量誤差，而浮子沿著波導管外的護導管上下移動，容易被卡住。

4 伺服液位計

為了克服浮子式液位測量裝置的缺點，提高測量精度和可靠性，伺服油罐液位儀應運而生。伺服式液位儀采用浮力平衡原理，浮子通過鋼絲懸掛在儀表本體上，漂浮在液面或界面上，由伺服電機驅動體積較小的浮子，使其精確地測量出液位。伺服式液位計的核心是一個先進的高精度的力傳感器，它能夠連續(xù)地測量浮子所受到的拉力，一般情況下浮子平衡在液面時所受到的拉力相應地被設定于伺服控制器上，浮子在平衡狀態(tài)時拉力不斷地被傳感器測得。當儲罐排出液體時，此時液位下降，浮子不再受向上的浮力，力傳感器感受到浮子的拉力拉則增加力傳感器和伺服控制器之間比較的結果拉衡使伺服馬達帶動測量鼓放下測量線鋼絲使浮子下降浸入液面直至浮子所受到的拉力場等于衡。當儲罐進液時，這個測量過程則相反。伺服式液儀實現(xiàn)了微機智能化，它的靈敏度可達0.1mm;同時還能補償液面高低對鋼絲繩產(chǎn)生的附加重量的誤差，測量誤差小于0.7mm;另外，還可測量密度、界位等計量參數(shù)，具有自診斷及通信功能。由于不存在滑輪、齒輪的磨擦力，測量精度很高。因為沒有傳動部件，因此儀表可靠性高，故障位率比較低。但是，伺服液位儀屬機械式測量裝置，機械磨損會直接影響其測量精度，需定期維修和重新標定，工作壽命仍不是很長，測量的重復精度較低，且安裝困難。

5 雷達液位計

雷達液位計與60年代中期國外開始使用，初期用于海船油槽液位測量，隨后用于岸上儲罐。雷達是一種時間行程測量系統(tǒng)。用于測量從基準點到液面的間距。初期的雷達液位儀是基于發(fā)射及接收信號的時間差來工作的。現(xiàn)在常用的雷達液位儀一般采用調(diào)頻連續(xù)波，雷達發(fā)射頻率信號被液體表面反射后天線接收回波。由于頻率信號按照一定的規(guī)律變化，回波信號與發(fā)射信號的頻率差正比于發(fā)射點至液體間的距離。其優(yōu)點是：液位計不與介質(zhì)接觸，無可動部件工作十分可靠，故障率低，適應范圍廣，尤其適合高粘度、高腐蝕性介質(zhì)的液位測量;精度高，安裝簡單，但其下方不得存在遮擋物，以免影響微波的發(fā)射與接收，只能安裝在罐頂;被測介質(zhì)的相對介電常數(shù)、液位的湍流狀態(tài)、介質(zhì)中汽泡的大小，均會對測量結果產(chǎn)生影響;智能化的數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)顯示，可實行計算機控制及綜合顯示罐區(qū)現(xiàn)場狀態(tài)。

對于液位計的選擇還應考慮以下因素：①油罐容積：對1萬m3以上的儲罐應選擇科技含量較高的儀表;②油罐用途：對于商業(yè)庫油罐應選用高精度的計量級液位計;③介質(zhì)特性：儲存粘度大的介質(zhì)（如燃料油）時，應盡量采用與被測介質(zhì)不接觸或少接觸類型的液位計，儲存粘度小的介質(zhì)（如汽油）可選用一般液位計;④操作維護性：應盡量選用易操作、易維護、易安裝、維護費用低的儀表;⑤數(shù)據(jù)傳輸性能：要求儀表數(shù)據(jù)能遠傳，接口要標準化;⑥用戶實際需求：如用戶要求計量精度高而投資限制少，可采用性能較優(yōu)的液位計，老罐區(qū)改造或更新可結合原有液位計使用維護情況考慮選型，應盡量統(tǒng)一選型。

綜上所述，為提高測量精度，并提高設備穩(wěn)定性，我公司儲罐主要選用了雷達液位計。高性能的雷達液位計保障了我公司儲罐計量工作的準確可靠，對樹立企業(yè)品牌，提高經(jīng)濟效益大有裨益。

參考文獻：

[1]石利琴.雷達液位計的選型及應用[J].計量技術，2005（7）： 56-58.

[2]金莉.罐區(qū)測量儀表工程設計中的選型[J].石油化工自動化，2006（3）：82-82，97.