罐區自動計量技術的應用

杜海亮

摘要：油品計量是準確評估油罐存油量重要方式，本文僅對國內外罐區自動計量技術的發展現狀提出粗淺的看法。

關鍵詞：油品；計量；液位計

1.前言

油品計量是儲罐管理的日常工作之一，在儲罐管理中占有重要地位。如果沒有精確的計量，不僅不能準確的掌握所儲油品的數量，還可能出現收油和發油混亂，因此油品計量的任務就是正確的計量和統計油罐中儲存及收發油品的數量，以便加強罐區的計劃管理。油品計量的正確與否，決定于油品的計量方法、使用工具、操作技術等，如不很好掌握，勢必造成誤差影響計量精度。

近年來，隨著石油化工工業的發展，對油罐自動計量技術也越來越重視。由于目前采用的儲罐容量較大，因此油罐的計量精度要求非常高，因為很小的液位高度測量誤差都會帶來很大的容量誤差。一些發達國家從八十年代開始，就借助于微電子、計算機、光纖、超聲波、傳感器等高科技的迅猛發展，將各種新技術、新方法應用到儲罐計量領域，使儲罐自動計量呈現出集功能、精度、現場一體化的新局面。

2.國外罐區自動化計量儀表技術現狀

目前從自動化計量方法看，國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量方法；靜壓法是利用壓力傳感器（變送器）測量罐內液體的靜壓力，根據儲罐幾何參數計算出容量和重量；液位法是通過測量罐內液體的液位高度及密度等參數，來獲得罐內儲液的容量及重量。歐美油罐儲量測量儀表不但品種齊全、方法多、技術先進而且性能優良。他們在發展高精度、多功能測量儀表的同時，著重考慮性能可靠、價格便宜，適應不同目的和用途；尤其強調使用周期長，減少維護費用以及時間浪費；重視尖端技術、先進技術和工藝的應用，及時引入各種現代化技術，推出各種新型測量儀表。

3.國內自動計量儀表的發展現狀

目前國內計量儀表的發展主要采用引進加仿制等手段，還有許多合資企業代理國外相應產品。國內靜壓儀表的發展始于七十年代中期，最初用于軍事、科研，八十年代開始轉向民用。目前不少廠家已形成批量生產能力。北京遠東儀表公司（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0.1～0.5%，沈陽儀器儀表工藝研究所生產的HB2138型擴散硅壓力傳感器精度可達±0.2%F.S。

近年來中科院聲學所、武漢大學都研制了光纖液位測量系統，北京航天智控工程公司研制的UBG光導電子液位儀精度可達±2mm，MET-Ⅰ型磁效應液位儀采用磁效應原理，精度為0.05%，95年又推出了BL30雷達液位儀，精度為±[1+（空高）×3‰]?？偤笥土涎芯克钚卵兄频腢GJ98型光導式油罐計量遙測系統，采用光柵干涉原理，以圓光柵傳感器為核心，結合高速數據采集和處理技術和RS-485總線標準，實現了機光電一體化，一次儀表不帶電，系統綜合精度達到±2mm。

4.罐區自動化計量儀表原理及技術

在石油化工領域，液面計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。下面簡單介紹其工作原理。

4.1浮力式液位計

浮力式液位計是應用最早的一種液位測量儀表，它結構簡單，造價低廉，維護也較簡單。應用浮力方式測量液位，大致分為兩種情況：一種是維持浮力不變，浮標漂浮在液面上，浮標的位置隨著液面的高低而變化，只要檢測出浮標的位移量，便可知道液位的高低。屬于這一種的有浮標式液位計、浮球式液位計。另一種浮力是變化的，例如浮筒浸在液體里，根據浮筒被浸程度的不同，只要檢測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變為檔板位移，便可以知道液位的高低。屬于這一種的有浮筒式液位計，又稱沉筒式液位計。

該種測量方式存在機械摩擦，以及鋼絲繩受熱伸長，齒輪間隙等因素，影響了測量精度，現在罐區儀表基本不再使用。

4.2差壓式液位計

在煉油化工生產中，儲罐或反應設備的液位，普遍采用的儀表是差壓變送器。它是靜壓儀表的一種。它根據儲罐內液柱重量產生的靜壓也相應變化的原理，用遷移機構將取壓點高度差遷移回零，將機械位移轉換成電勢輸出，實現了壓力信號的顯示和遠傳（圖1）。

靜壓計量技術的關鍵技術是制造精度高、穩定性好的壓力傳感器。從七十年代起，各發達國家開始致力于研究各種壓力傳感器，在傳感器的制造工藝、電路補償及智能化方面作了大量工作。如美國國霍尼維爾公司開發研究出來ST3000智能型壓阻傳感器。在工藝上，ST3000的電阻獲得不是用擴散法而是用離子注入法實現，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，可進行輸入數據的補償、標度變換、具有自動采樣掃描、自診斷、自動校正等功能，采用微處理器和大規模集成電路，其量程比可達100：1（最大可達400：1），精度一般為±0.1%，使用溫度范圍為-40～+100℃，并具有數字通訊接口，能與計算機直接連接。

4.3電容式液位計

電容式液位計，是通過測量電容量的變化來間接測量液位高低的儀表。它的測量原理是，在儲罐內放置一金屬棒，金屬棒與罐壁組成電容的兩個極板，罐內液體與氣體即為介質。因為液體與氣體的介電常數不同，液位的上升與下降，造成介電常數的變化，故電容也變化，故可通過極板的電容變化來測量容器內液位的變化。

電容液位計傳感部分結構簡單，使用方便，但需借助復雜的電子線路才能實現精確計量。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的硅傳感器技術，精度為0.01%URL。CERABAR過程壓力變送器采用電容式陶瓷測量元件作為傳感器，無中間液，無磨損，極耐過壓和壓力交替變化，抗沖擊能力強，溫度穩定性0.1%F.S，長期穩定性0.15%F.S，儀表可輸出模擬信號（4～20mA），并與HART協議兼容，可以方便地進行計算機組態。

5.對國內儲罐自動計量儀表的看法

我國在該領域的發展相對國外還有很大差距，普遍存在產品性能指標低、儀表可靠性差、企業技術力量及裝備差等問題。近年來，由于業界同人的不斷努力，某些高新技術產品也已經達到國際先進水平，但在市場占有率上還遠遠不及國外儀表的市場份額。為解決上述問題，建議應當加快產業結構調整步伐，統一組織，聯合設計，統一標準，逐步理順產品結構，使產品占領國內市場。加速電子技術在儲罐計量儀表中的應用，成套引進國外儲罐自動化先進技術和設備，消化吸收，開發高技術含量產品，提高產品性能指標。發現新領域、開拓新市場、支持新產品，大力推廣國內具有相當技術水平的儀表的市場占有率.

參考文獻：

[1]許行，《油庫設計與管理》.中國石化出版社

[2]孟華、劉娜、厲玉明《煉油儀表與自動化》.化學工業出版社