智能伺服液位計(jì)的液位管理系統(tǒng)的應(yīng)用

摘 要：介紹了重慶耐德東京計(jì)裝儀表有限公司生產(chǎn)的FW-9智能伺服液位計(jì)、DIR罐邊顯示器和ATS多點(diǎn)平均溫度計(jì)和CATAMS液位管理系統(tǒng)及其應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能伺服液位計(jì)；液位管理系統(tǒng)；應(yīng)用

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)十幾年來的持續(xù)高速發(fā)展，石油化工產(chǎn)品、液體飲料產(chǎn)品等對各種儲罐的需求大大增加，其中不乏上千方、萬方的大容量儲罐，如錐頂罐、浮頂罐、球罐等。在生產(chǎn)、儲運(yùn)與使用過程中，（甚至有時需要海關(guān)監(jiān)管），迫切需要及時、精確地在線了解、掌握儲罐中介質(zhì)的液位（重量）、密度、溫度、壓力等工藝參數(shù)，并將這些參數(shù)用于管理，提高罐區(qū)儲罐管理的效率，保證運(yùn)行安全。目前，基于智能伺服液位計(jì)的液位管理系統(tǒng)就是一個很好的選擇。

下面以重慶耐德東京計(jì)裝儀表有限公司生產(chǎn)的FW-9智能伺服液位計(jì)的CATAMS液位管理系統(tǒng)為例，簡要介紹其系統(tǒng)組成與配合使用。

1 FW-9智能伺服液位計(jì)的CATAMS液位管理系統(tǒng)

CATAMS液位管理系統(tǒng)，是以先進(jìn)的儀器儀表為基礎(chǔ)，利用現(xiàn)代遠(yuǎn)程通訊、控制技術(shù)結(jié)合工控機(jī)控制技術(shù)發(fā)展起來的新一代罐區(qū)液位管理系統(tǒng)。

1.1 系統(tǒng)組成

如圖1所示，F(xiàn)W-9智能伺服液位計(jì)的液位管理系統(tǒng)，主要由FW-9智能伺服液位計(jì)、罐邊顯示器（DIR）、溫度計(jì)（包括ATS多點(diǎn)平均溫度計(jì)和單點(diǎn)溫度計(jì)）、壓力變送器及其它檢測儀表、執(zhí)行器和信號接收系統(tǒng)組成。

首先，在該系統(tǒng)中，F(xiàn)W-9智能伺服液位計(jì)接收、匯總所有儀表的檢測、操作等數(shù)據(jù)（含液位計(jì)自身檢測數(shù)據(jù)），并將這些數(shù)據(jù)（如：液位、溫度、報警信號）再分配發(fā)送至罐邊顯示器及其它儀表、執(zhí)行器進(jìn)行顯示、報警輸出、控制，同時將所有或部分?jǐn)?shù)據(jù)（根據(jù)系統(tǒng)的功能決定）傳至信號接收系統(tǒng)（控制室）進(jìn)行管控處理。

其次，廠家標(biāo)配的信號接收系統(tǒng)包括通訊接口單元和基于Windows的CATAMS

液位管理軟件，該系統(tǒng)與FW-9智能伺服液位計(jì)等儀表共同構(gòu)成了CATAMS液位管理系統(tǒng)。此外，F(xiàn)W-9智能伺服液位計(jì)還提供RS485、4～20mA+HART等通訊格式和接口，供用戶使用，方便用戶根據(jù)自身的需求，開發(fā)自己的信號接收系統(tǒng)，這就構(gòu)成了FW-9智能伺服液位計(jì)的RS485液位管理系統(tǒng)、4～20mA+HART液位管理系統(tǒng)。三者中，CATAMS液位管理系統(tǒng)功能完備，性能優(yōu)越，后二者功能依次次之。

根據(jù)罐區(qū)和液位管理系統(tǒng)的大小，可以將CATAMS液位管理系統(tǒng)分為：小型系統(tǒng)、中小型系統(tǒng)、大中型系統(tǒng)，它們均可以作為上位系統(tǒng)（上位計(jì)算機(jī)或DCS）的子系統(tǒng)。

1.2 FW-9智能伺服液位計(jì)

如圖2所示，為FW-9智能伺服液位計(jì)的外形圖。

FW-9智能伺服液位計(jì)在液位管理系統(tǒng)中起到承上啟下的作用，它將測得、獲得的介質(zhì)、儲罐工藝參數(shù)（如：液位、溫度、壓力等）傳至其它儀表（如傳至罐邊顯示器進(jìn)行顯示）作為輸入，遠(yuǎn)傳至信號接收系統(tǒng)作為系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)。其能否正常工作，將直接影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。

因此液位計(jì)在選型時，應(yīng)注意考慮下述幾個問題：

a、儀表工作環(huán)境溫度。尤其是我國北方高寒地區(qū)，冬天室外環(huán)境溫度達(dá)到-40℃，需要為儀表配置相應(yīng)的工作模塊以滿足這一需求，保證儀表正常工作。

b、儲罐高度或測量范圍。保證儀表滿足測量需求。

c、儲罐是否有導(dǎo)向管（也稱導(dǎo)波管、穩(wěn)液管）及導(dǎo)向管口徑大小。首先，儲罐是否有導(dǎo)向管決定了液位計(jì)是否需要加裝導(dǎo)向裝置，如果儲罐有導(dǎo)向管則不需要加裝導(dǎo)向裝置，否則必須加裝，以保證浮子在儲罐進(jìn)液、出液時，不會隨液面的波動而隨波蕩漂，保證液位計(jì)正常工作。其次，導(dǎo)向管口徑的大小，決定了液位計(jì)使用的浮子大小。

d、儲罐上安裝液位計(jì)口的法蘭規(guī)格，以保證儀表能順利安裝。

e、儲罐中儲存的介質(zhì)及其密度、溫度和儲罐的操作壓力和設(shè)計(jì)壓力。

這一項(xiàng)涉及到儀表與介質(zhì)接觸部分的材質(zhì)，儀表的調(diào)試，儀表是否需要裝配防護(hù)部件，儀表的設(shè)計(jì)壓力等參數(shù)，必須準(zhǔn)確提供，缺一不可。如果缺少介質(zhì)參數(shù)，儀表的材質(zhì)將無依據(jù)確定，無法確認(rèn)技術(shù)參數(shù)，導(dǎo)致無法生產(chǎn)。

f、液位管理系統(tǒng)的需求。不同的液位管理系統(tǒng)，對液位計(jì)的功能需求是不一樣的。簡單的液位管理系統(tǒng)，只需要液位數(shù)據(jù)就可以了；復(fù)雜的液位管理系統(tǒng)除了最基本的液位數(shù)據(jù)外，還需要介質(zhì)密度、雙介質(zhì)界面（如：油水分界面）、溫度（甚至有時需要儲罐內(nèi)介質(zhì)立體、多點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)）、壓力、報警、泵、液位開關(guān)、電機(jī)等數(shù)據(jù)。這些都需要為液位計(jì)配置相應(yīng)的功能或模塊。

g、用戶有特殊需求時，需要單獨(dú)提出與廠家協(xié)商。如：有些設(shè)計(jì)時間較早的汽柴油罐區(qū)的用戶，希望儲罐安裝了液位計(jì)后保留介質(zhì)取樣功能，這就需要特殊的液位計(jì)校正腔來滿足用戶的需要。

1.3 DIR罐邊顯示器

DIR罐邊顯示器主要用于FW-9智能伺服液位計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，如：液位、溫度、液位計(jì)儀表狀態(tài)等，方便用戶罐區(qū)內(nèi)巡檢。根據(jù)用戶需要，可以增加繼電器信號輸出功能、4～20mA液位、溫度輸出功能和液位計(jì)按鍵操作功能，如：可以增加繼電器聲光報警裝置，加強(qiáng)巡檢的可視性和可監(jiān)聽性；增加按鍵功能，擴(kuò)展了液位計(jì)的可操作性，方便用戶的日常維護(hù)、檢測，如：測介質(zhì)密度、界面等。

1.4 ATS多點(diǎn)平均溫度計(jì)

溫度計(jì)有單點(diǎn)溫度計(jì)、多點(diǎn)平均溫度計(jì)、立體多點(diǎn)平均溫度計(jì)，由于單點(diǎn)溫度計(jì)只能檢測一點(diǎn)的溫度，對于上千方、萬方的儲罐，相對于多點(diǎn)平均溫度計(jì)有較大誤差；立體多點(diǎn)平均溫度計(jì)相對于多點(diǎn)平均溫度計(jì)，由于其成本高，多用于對溫度檢測要求較高的地方。在工程應(yīng)用中，當(dāng)液位管理系統(tǒng)采用溫度數(shù)據(jù)對儲罐進(jìn)行熱變形修正或參與對介質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算時，多采用多點(diǎn)平均溫度計(jì)進(jìn)行測溫。

ATS多點(diǎn)平均溫度計(jì)是一種滿足上述需求的溫度計(jì)，用于檢測儲罐重力方向上介質(zhì)的多點(diǎn)溫度。其測溫元件為Pt100，精度等級可達(dá)A級；元件間間隔有1m、2m、3m或用戶定制，測溫點(diǎn)最多可達(dá)16點(diǎn)；最大測溫高度可達(dá)30m。

1.5 其它儀表

用戶根據(jù)需要可以選用其它儀表搭配FW-9智能伺服液位計(jì)使用，可以通過液位計(jì)將其信號傳至控制室的信號接收系統(tǒng)，這樣不僅可以大大減少罐區(qū)內(nèi)的布線長度，還可以促進(jìn)系統(tǒng)的集成。如：可以將4～20mA輸出的壓力變送器信號接入液位計(jì)，通過液位計(jì)傳至信號接收系統(tǒng)。

2 應(yīng)用事例

如圖3所示，為CATAMS液位管理系統(tǒng)的一個應(yīng)用事例。在該事例中，有T-01～T-06共6個儲罐。儲罐T-01～T-06的FW-9智能伺服液位計(jì)檢測儲罐內(nèi)介質(zhì)的液位、密度等數(shù)據(jù)；儲罐T-05的壓力變送器輸出儲罐壓力數(shù)據(jù)至液位計(jì)；儲罐T-01～T-03、T-05、T-06的溫度計(jì)檢測介質(zhì)的溫度數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)由對應(yīng)液位計(jì)接收，液位計(jì)將液位、溫度、液位/溫度報警信號傳至罐邊顯示器顯示或作為繼電器信號輸出；儲罐T-04的液位計(jì)輸出FW-9000信號的同時，也輸出4～20mADC信號、RS485信號；儲罐T-06的液位計(jì)在檢測、與罐邊顯示器通訊的同時，也接收外部接點(diǎn)輸入和內(nèi)部接點(diǎn)輸出（控制閥門、泵等）。FW-9智能伺服液位計(jì)將上述檢測、控制信號數(shù)據(jù)通過FW-9000總線（2芯電纜）傳至控制室的信號接收系統(tǒng)，利用CATAMS管理軟件進(jìn)行分析處理。圖4為系統(tǒng)界面（部分）。

3 結(jié)束語

今后，隨著經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，石油化工行業(yè)對液位管理系統(tǒng)的需求將不斷擴(kuò)大，F(xiàn)W-9智能伺服液位計(jì)的液位管理系統(tǒng)也會適應(yīng)市場的需求而不斷地完善和發(fā)展。