罐區(qū)自動(dòng)計(jì)量技術(shù)的應(yīng)用

杜海亮

摘要：油品計(jì)量是準(zhǔn)確評(píng)估油罐存油量重要方式，本文僅對(duì)國(guó)內(nèi)外罐區(qū)自動(dòng)計(jì)量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀提出粗淺的看法。

關(guān)鍵詞：油品；計(jì)量；液位計(jì)

1.前言

油品計(jì)量是儲(chǔ)罐管理的日常工作之一，在儲(chǔ)罐管理中占有重要地位。如果沒有精確的計(jì)量，不僅不能準(zhǔn)確的掌握所儲(chǔ)油品的數(shù)量，還可能出現(xiàn)收油和發(fā)油混亂，因此油品計(jì)量的任務(wù)就是正確的計(jì)量和統(tǒng)計(jì)油罐中儲(chǔ)存及收發(fā)油品的數(shù)量，以便加強(qiáng)罐區(qū)的計(jì)劃管理。油品計(jì)量的正確與否，決定于油品的計(jì)量方法、使用工具、操作技術(shù)等，如不很好掌握，勢(shì)必造成誤差影響計(jì)量精度。

近年來，隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展，對(duì)油罐自動(dòng)計(jì)量技術(shù)也越來越重視。由于目前采用的儲(chǔ)罐容量較大，因此油罐的計(jì)量精度要求非常高，因?yàn)楹苄〉囊何桓叨葴y(cè)量誤差都會(huì)帶來很大的容量誤差。一些發(fā)達(dá)國(guó)家從八十年代開始，就借助于微電子、計(jì)算機(jī)、光纖、超聲波、傳感器等高科技的迅猛發(fā)展，將各種新技術(shù)、新方法應(yīng)用到儲(chǔ)罐計(jì)量領(lǐng)域，使儲(chǔ)罐自動(dòng)計(jì)量呈現(xiàn)出集功能、精度、現(xiàn)場(chǎng)一體化的新局面。

2.國(guó)外罐區(qū)自動(dòng)化計(jì)量?jī)x表技術(shù)現(xiàn)狀

目前從自動(dòng)化計(jì)量方法看，國(guó)外采用的主要有三種方法：檢尺法、靜壓法和液位法。檢尺法是全球通用的測(cè)量方法；靜壓法是利用壓力傳感器（變送器）測(cè)量罐內(nèi)液體的靜壓力，根據(jù)儲(chǔ)罐幾何參數(shù)計(jì)算出容量和重量；液位法是通過測(cè)量罐內(nèi)液體的液位高度及密度等參數(shù)，來獲得罐內(nèi)儲(chǔ)液的容量及重量。歐美油罐儲(chǔ)量測(cè)量?jī)x表不但品種齊全、方法多、技術(shù)先進(jìn)而且性能優(yōu)良。他們?cè)诎l(fā)展高精度、多功能測(cè)量?jī)x表的同時(shí)，著重考慮性能可靠、價(jià)格便宜，適應(yīng)不同目的和用途；尤其強(qiáng)調(diào)使用周期長(zhǎng)，減少維護(hù)費(fèi)用以及時(shí)間浪費(fèi)；重視尖端技術(shù)、先進(jìn)技術(shù)和工藝的應(yīng)用，及時(shí)引入各種現(xiàn)代化技術(shù)，推出各種新型測(cè)量?jī)x表。

3.國(guó)內(nèi)自動(dòng)計(jì)量?jī)x表的發(fā)展現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)計(jì)量?jī)x表的發(fā)展主要采用引進(jìn)加仿制等手段，還有許多合資企業(yè)代理國(guó)外相應(yīng)產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)靜壓儀表的發(fā)展始于七十年代中期，最初用于軍事、科研，八十年代開始轉(zhuǎn)向民用。目前不少?gòu)S家已形成批量生產(chǎn)能力。北京遠(yuǎn)東儀表公司（原北京電表廠）研制的3051系列壓力變送器精度可達(dá)0.075%F.S，航天部701所研制的JP濺射薄膜壓力傳感器精度達(dá)0.1～0.5%，沈陽(yáng)儀器儀表工藝研究所生產(chǎn)的HB2138型擴(kuò)散硅壓力傳感器精度可達(dá)±0.2%F.S。

近年來中科院聲學(xué)所、武漢大學(xué)都研制了光纖液位測(cè)量系統(tǒng)，北京航天智控工程公司研制的UBG光導(dǎo)電子液位儀精度可達(dá)±2mm，MET-Ⅰ型磁效應(yīng)液位儀采用磁效應(yīng)原理，精度為0.05%，95年又推出了BL30雷達(dá)液位儀，精度為±[1+（空高）×3‰]。總后油料研究所最新研制的UGJ98型光導(dǎo)式油罐計(jì)量遙測(cè)系統(tǒng)，采用光柵干涉原理，以圓光柵傳感器為核心，結(jié)合高速數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)和RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)光電一體化，一次儀表不帶電，系統(tǒng)綜合精度達(dá)到±2mm。

4.罐區(qū)自動(dòng)化計(jì)量?jī)x表原理及技術(shù)

在石油化工領(lǐng)域，液面計(jì)依照工作原理可分為以下幾種：浮力式、靜壓式、電容式、超聲波式、放射性同位素式。下面簡(jiǎn)單介紹其工作原理。

4.1浮力式液位計(jì)

浮力式液位計(jì)是應(yīng)用最早的一種液位測(cè)量?jī)x表，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，維護(hù)也較簡(jiǎn)單。應(yīng)用浮力方式測(cè)量液位，大致分為兩種情況：一種是維持浮力不變，浮標(biāo)漂浮在液面上，浮標(biāo)的位置隨著液面的高低而變化，只要檢測(cè)出浮標(biāo)的位移量，便可知道液位的高低。屬于這一種的有浮標(biāo)式液位計(jì)、浮球式液位計(jì)。另一種浮力是變化的，例如浮筒浸在液體里，根據(jù)浮筒被浸程度的不同，只要檢測(cè)出浮筒所受浮力的變化，通過扭力管把因浮力造成的角位移轉(zhuǎn)變?yōu)闄n板位移，便可以知道液位的高低。屬于這一種的有浮筒式液位計(jì)，又稱沉筒式液位計(jì)。

該種測(cè)量方式存在機(jī)械摩擦，以及鋼絲繩受熱伸長(zhǎng)，齒輪間隙等因素，影響了測(cè)量精度，現(xiàn)在罐區(qū)儀表基本不再使用。

4.2差壓式液位計(jì)

在煉油化工生產(chǎn)中，儲(chǔ)罐或反應(yīng)設(shè)備的液位，普遍采用的儀表是差壓變送器。它是靜壓儀表的一種。它根據(jù)儲(chǔ)罐內(nèi)液柱重量產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理，用遷移機(jī)構(gòu)將取壓點(diǎn)高度差遷移回零，將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成電勢(shì)輸出，實(shí)現(xiàn)了壓力信號(hào)的顯示和遠(yuǎn)傳（圖1）。

靜壓計(jì)量技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)是制造精度高、穩(wěn)定性好的壓力傳感器。從七十年代起，各發(fā)達(dá)國(guó)家開始致力于研究各種壓力傳感器，在傳感器的制造工藝、電路補(bǔ)償及智能化方面作了大量工作。如美國(guó)國(guó)霍尼維爾公司開發(fā)研究出來ST3000智能型壓阻傳感器。在工藝上，ST3000的電阻獲得不是用擴(kuò)散法而是用離子注入法實(shí)現(xiàn)，這樣阻值均勻，一致性好；配置差壓、靜壓及溫度三種傳感元件，可進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)的補(bǔ)償、標(biāo)度變換、具有自動(dòng)采樣掃描、自診斷、自動(dòng)校正等功能，采用微處理器和大規(guī)模集成電路，其量程比可達(dá)100：1（最大可達(dá)400：1），精度一般為±0.1%，使用溫度范圍為-40～+100℃，并具有數(shù)字通訊接口，能與計(jì)算機(jī)直接連接。

4.3電容式液位計(jì)

電容式液位計(jì)，是通過測(cè)量電容量的變化來間接測(cè)量液位高低的儀表。它的測(cè)量原理是，在儲(chǔ)罐內(nèi)放置一金屬棒，金屬棒與罐壁組成電容的兩個(gè)極板，罐內(nèi)液體與氣體即為介質(zhì)。因?yàn)橐后w與氣體的介電常數(shù)不同，液位的上升與下降，造成介電常數(shù)的變化，故電容也變化，故可通過極板的電容變化來測(cè)量容器內(nèi)液位的變化。

電容液位計(jì)傳感部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，但需借助復(fù)雜的電子線路才能實(shí)現(xiàn)精確計(jì)量。羅斯蒙特公司的3001C電容變送器，采用以自由懸浮電容為基礎(chǔ)的硅傳感器技術(shù)，精度為0.01%URL。CERABAR過程壓力變送器采用電容式陶瓷測(cè)量元件作為傳感器，無中間液，無磨損，極耐過壓和壓力交替變化，抗沖擊能力強(qiáng)，溫度穩(wěn)定性0.1%F.S，長(zhǎng)期穩(wěn)定性0.15%F.S，儀表可輸出模擬信號(hào)（4～20mA），并與HART協(xié)議兼容，可以方便地進(jìn)行計(jì)算機(jī)組態(tài)。

5.對(duì)國(guó)內(nèi)儲(chǔ)罐自動(dòng)計(jì)量?jī)x表的看法

我國(guó)在該領(lǐng)域的發(fā)展相對(duì)國(guó)外還有很大差距，普遍存在產(chǎn)品性能指標(biāo)低、儀表可靠性差、企業(yè)技術(shù)力量及裝備差等問題。近年來，由于業(yè)界同人的不斷努力，某些高新技術(shù)產(chǎn)品也已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但在市場(chǎng)占有率上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及國(guó)外儀表的市場(chǎng)份額。為解決上述問題，建議應(yīng)當(dāng)加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，統(tǒng)一組織，聯(lián)合設(shè)計(jì)，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，逐步理順產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。加速電子技術(shù)在儲(chǔ)罐計(jì)量?jī)x表中的應(yīng)用，成套引進(jìn)國(guó)外儲(chǔ)罐自動(dòng)化先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，消化吸收，開發(fā)高技術(shù)含量產(chǎn)品，提高產(chǎn)品性能指標(biāo)。發(fā)現(xiàn)新領(lǐng)域、開拓新市場(chǎng)、支持新產(chǎn)品，大力推廣國(guó)內(nèi)具有相當(dāng)技術(shù)水平的儀表的市場(chǎng)占有率.

參考文獻(xiàn)：

[1]許行，《油庫(kù)設(shè)計(jì)與管理》.中國(guó)石化出版社

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