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几种常见油罐液位计的性能原理特点及选用

发布时间:2018-06-30   点击次数:

摘要:通过对储罐计量目的、方法的论述,介绍各种储罐计量测量仪表的基本原理、特点和应用场合,为仪表的应用、选型提供了参考。
油罐是油田炼油厂、油库、油品码头及石化企业普遍需要使用的储存设备,对罐内液体介质(石油化工产品)而言,主要是要测量其液位、温度、密度和压力(带压储罐)等参数,据以计算出储液的体积及质量储量。油罐一般分为中间罐和贸易罐两大类,中间罐仅对液位、温度和压力(带压储罐)等参数进行监测,以防止油罐发生冒顶、抽真空等事故,并不需要交接监控计量;对贸易罐内介质的液位、温度、密度、体积、质量则必须经常监测和计量,且精度要求很高。不同的大小和种类的油罐,所用液位计的性能特点也不一样,因此,根据用户的需要及投资要求,合理选用液位计,以便达到最合理的性能价格比。
1、常见液位计的性能特点
1.1 人工测量尺:
利用浸入式刻度钢皮尺测量液位,取样来测量油温和比重,通过计算得到罐内储液体积和重量。这是一种古老的也是至今仍被全世界广泛使用的储罐计量方法,它可以用作现场检验其它测量仪表的参考手段。人工液位测量的精确度一般认为是使用的刻度钢尺精度加上±2mm的人为读数误差。
1.2浮子式钢带液位计
这种液位计国外从三十年代就开始使用,至今仍有比较高的市场占有率,其优点是观测比较直观、价格便宜,其缺点是传动部件比较多,易发生机械故障,日常维护量大,对安装要求也比较高,需要生产厂家现场指导安装。
对于投资有限的项目,中、小型罐仍可考虑选用该液位计,但高度在16m以上的油罐不宜采用,因为油罐越高,对安装平行度、垂直度以及盘簧的质量要求也越高;外浮顶罐也不宜采用此种液位计,因为容易受到风的影响,使指针不停摆动,导致出现指示不稳定并且容易破环衡力盘簧。另一种光导液位计也属于这一行列。这两种液位计适用于中小炼厂、小油库及中间原料油罐区。
1.3 伺服式液位计
伺服式液位计被广泛用于储罐液位的高精度测量,它是一种多功能仪表,既可以测量液位也可以测量界面、密度和罐底。该液位计基于浮力平衡的原理,用一台伺服电机驱动体积较小的浮子,使浮子随液位或介面变化,能够精确测量出液位等参数。这种液位计的特点是:
⑴由于不存在滑轮、齿轮的摩擦力,测量精度比较有保证(±0.9mm);
⑵由于几乎没有传动机械部件,可靠性高,同时故障率比较低;
⑶可以测量液位、界位、介质比重等参数。其与计算机联网,具有很强的数据处理能力,经运算处理可以给出油罐计量所需要的各种参数,如液位、界位、体积、密度、水尺、质量等;
1.4 雷达液位计
雷达液位计是一种智能型测量仪表,采用了模块化结构和现场总线技术,实现了全数字化处理(DSP),具有良好的兼容性和开放性,并且具有自校正能力和自诊断能力,其原理是应用微波入射到液面后的反射波回来,测量电磁波从发射到反射的时间差计算电磁波传播的距离来测量液位的,是一种新型的非接触式液位测量仪器,其使用特点是:
⑴液位计与介质不接触,无可动部件,工作十分可靠,故障率低,适应范围广,尤其适合高粘度、高腐蚀性介质的液位测量;
⑵测量精度高,安装简单,但与下方不得存在遮挡物体,否则会影响微波的发射和接收,只能安装在罐顶;
⑶被测介质的相对介电常数、液位的湍流状态、介质中气泡的大小,均会对测量结果产生影响。一般重油只需考虑罐内油气及安装位置的影响即可,轻油则需要着重考虑介质的介电常数,雷达液位计对介电常数的要求比较高;
⑷价格普遍偏高。
1.5 静压式液位计
静压式液位计的工作原理是:利用压强是液位高度和液体密度的乘积来测量压强而得到液位,因此可测介质的质量、体积、密度和液位,其中设计最简单的HTG(HydrostaticTankGaugings)系统只有一个变送器,将测量的压强乘以储罐的面积就可以得到液体的重量。早期的静压变送器测量精度低,受环境温度影响比较大,所以早期这种液位计并不被多采用,近些年由于变送器和计算机技术的发展,目前受到一定程度的欢迎。其使用具有以下特点:
⑴安装简单,可无动部件,工作可靠,日常使用维护量小;
⑵测量介质的密度、质量精度较高,测量液位精度一般;
⑶有大风引起的气压变化将影响测量精度;
⑷不能用于测量介质分层储罐;
⑸尤其适用于远传信号和监控。
1.6 磁致式液位计
磁致式液位计是一种新型的非接触式的液位计,是目前精度最高的选择,可以安装在油罐的顶部或侧面,其工作原理是利用磁场脉冲波,测量时液位计的头部发出电流“询问脉冲”,此脉冲同时产生磁场,沿波导管内的感应线向下运行,在液位计管外配有浮子,浮子可随液位沿侧杆上下移动,浮子内设有一组永久磁铁,其磁场与脉冲产生的磁场相遇则产生一个新的变化磁场,随之产生新的电磁“返回脉冲”,测定“询问脉冲”和“返回脉冲”的周期便可知道液位的变化。因此,磁致式液位计是以浮子为测量元件通过磁耦合的变化传递到指示器,使指示器能够清晰地指示出液位的高度,液位计配备有液位报警器和液位变送器。报警器可实现液位的上下限控制及极限报警,液位变送器可以将液位的变化转换成一定强度的电流信号。该液位计使用特点如下:
⑴可动部分只有浮子,故维护量小,安装比较简单,精度也比较高;
⑵可测量介质的液位和温度,但不适合重质(粘度大)油品的测量;
⑶在工程实际安装时,经常出现安装时的底部固定问题,而且越长的测量范围,实际安装越复杂;
⑷价格非常高昂。
1.7超声波液位计
罐外用超声波液位计由主机、探头、金属结构件3部分组成,它主要是用于对铁路罐车、汽车罐车及卧式罐等的液位测量。超声波液位计原理是采用了超声波在罐外穿透罐壁及液体的方法,通过接收液体表面回波信号,测出液面高度。这种液位计采用712mhz晶振和专制晶闸管,发射功率大,接收灵敏度较高,能接收到2次穿透金属罐壁与液体后反射回的超声波信息;具有液位超上限和低于下限的声光报警,防震、防腐、防雷、防爆性能良好;主机电源设计先进,保证主机工作电流为1mA,防止多出电压共用地线出现对液晶屏幕干扰现象发生,超声波液位计通过了高低温、振动、运输进程和防电磁干扰试验,保证在我国地理环境复杂的条件下正常使用。罐外用超声波液位计尤其适用于铁路罐车液体充装过程中的充装量多少的监督控制,保证用户向罐内充装的液体容量控制在铁路罐车安全运输容量,但是其高昂的价格目前很难实现普及应用。
2、常见液位计性能比较和适用介质
3、选用液位计的原则:
⑴油罐容积:对大型罐(10000~100000m³)及比较大液化气罐可选用性能较高液位计,中小罐可选用一般液位计;
⑵油罐用途:贸易罐应选用高精度液位计,中间罐可用一般液位计;
⑶介质特性:储存粘度大的介质(如重油)时,应尽量采用与被测介质不接触或少接触类型的液位计,如雷达式、超声波式和磁致式液位计,轻油可采用一般液位计;
⑷用户实际需要:如果用户要求计量精度高而投资限制少,可以采用性能好的液位计,一般情况下,老罐区改造或更新可结合原有液位计使用维护情况考虑选型,尽量统一选型。

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