投入式液位計在油罐液位檢測中的應用方案

摘要

數據采集系統具有流程體現、報警處理、趨勢圖體現、報表打印等項功能，但在油罐液位檢測方面還存在著一些不足，以前所采用的浮標指示誤差太大，不能及時精確地反映出罐位的變化。為了進一步完善數據采集系統，濱州輸油站首次在油罐上安裝了投入式液位計，該投入式液位計性能穩定、精確度高、安裝調試和維護十分方便，其價格只有進口投入式液位計的十分之一。液位計所檢測到的罐位變量信號可直接傳至計算機，從體現儀上便可觀察到實際罐位的變化情況，從而彌補了數據采集系統中無罐位變量的不足，這不僅大大降低了勞動強度，同時還提高了工作聽從。實踐證明，在油罐的液位檢測方面，投入式液位計完全可以取代進口液位計。

中國石油天然氣管道局濱州輸油站的數據采集系統是東營至濱州自動化密閉輸油的嚴重組成部分。主機采用AX486PC機，系統的管理采用清華大學研制的TH-DCS組態式工控軟件，緊張對??1號、2號、??3號賓漢姆泵的振動溫度、進出站壓力溫度、匯管壓力和泵入口壓力等變量進行監測控制，并具有進站壓力低保護停泵和溫度超高保護功能。其控制機理如下??：

1、當進站壓力過低或出站壓力超過其高限設定值時，即按??3號、2號、1號泵的順序停泵，直到進站壓力或出站壓力恢復到正常值為止。

2、當單臺泵或電機溫度超過報警值時，系統發出聲音報警，提醒值班入員過細。當溫度繼續上升到停泵值時，系統經判別后向該泵發出停泵命令。同時，該系統還具備了流程體現、報警處理、趨勢圖體現、報表打印等項功能?? 因此數據采集系統的投運,不但保證了運行設備的安全和輸油生產的順利進行，而且??還減輕了值班入員的勞動強度，提高了勞動聽從。

從輸油生產實際出發，該系統還存在著不完善的地方。濱州輸油泵站不僅接收東營首站的來油，實現了自動化密閉輸油，而且還接收濱南采油廠二首站來油，每天輸量為2100m3左右。根據輸量，這些來油一部分進罐，另一部分直接進泵入口，加壓后輸往下一站。如果二首站停輸，為了確保東臨線輸量穩定，必須通過給油泵從罐內抽油，經加壓后輸往下一站。因此，罐內液面每天變化較大。原來應用的浮標指示誤差太大，且經?？ㄋ?，無法及時反應出罐位的變化。這就需要值班入員經常上罐檢尺，特別是雷雨大風天氣，以及夜晚或冬天上罐檢尺，更增加了很多不安全因素，同時也增加了值班入員的勞動強度。為了進一步完善數據采集系統，降低勞動強度，確保安全、平穩輸油，安裝大罐液位計取代原來落后的浮標指示勢在必行。

液位檢測系統的選購及投運

1、投入式液位計的選型

目前，國內外各種型號的投入式液位計，其功能各異、價格懸殊，有的進口液位計價格竟高達幾十萬元，且購買周期長，配件奇缺，一旦出現故障，維護保養難度相等大，且安裝不便。目前東黃線采用的較多的浮子式液位計，在安裝時必須清罐后進入罐底安裝導向鋼絲和浮子，如果在使用中浮子脫落，就會給維護工作帶來很多不便，東黃線曾多次發生過導向鋼絲或浮子斷落的事故。這種液位計具有功能全、精度高等益處，但其價格昂貴，安裝維護難度大。經過反復比較，zui終選用了紹興中儀ZYK24系列投入式液位計。它的價格適宜??檢測、變送及體現全套設備不到??萬元，且完全滿足生產實際的需要，安裝調試和維護十分方便。選購這種液位計不但降低了生產成本，而且節約了大量的經費。

2、安裝、調試及投運

投入式液位計的安裝，只需從大罐檢尺孔將液位計檢測元件放入罐中，再將投入式液位計用卡子固定在罐頂即可，4~20mA標準信號通過信號線傳到體現儀或計算機上。投運時也只作少量零點、量程調整即可投入運行。為了提高測量精確度，防止原油中的雜質堵塞檢測元件，在安裝時將檢測元件放在距罐底????2.5m的安全罐位處，有效保證了液位計的正常運行。

投入式液位計安裝示意圖

投入式液位計工作原理

ZYK24系列投入式液位計和ZYS80系列數字體現儀即可組成罐位檢測系統。

設液體密度為??Q，液位高度為??H，大氣壓力為P0，則液體壓力P=P0+QH，若液體密度??Q不變,則測得壓力P就能知道液體深度。變送器采用導氣電纜將大氣壓力P0。引入敏感元件背壓一側，導氣電纜的通氣孔經中繼箱與大氣相通，從而使P=QH，這樣就消除了大氣壓力變化引起的測量誤差，保證了液體深度的精確測量。

檢測元件—傳感器則采用高技術激光精刻的硅膜片傳感器，在感受到被測液體介質的靜壓后，將其轉換成??0~100mV電壓信號，經屏蔽電纜傳到信號轉換電路上??見圖???? ，外部電源通過內部基準電源電路可產生一個基準電壓供放大器和V/I轉換電路，使其不受外界電源變化的影響。為適應不同傳感器的要求，該電路設置了高精密恒流源或恒壓源兩種電路向傳感器供電。這樣在信號上首先能保證較高的精度，再經高輸入阻抗放大器和高負載能力的V/I轉換器就能輸出對應于測量范圍的電流或電壓信號。轉換電路在設計上采用了集成芯片，并有以下特點??：

1、雖然傳感器已在較大范圍內（0~70℃）實現了溫度補償，但在信號轉換電路的設計上還是加入了溫補電路以消除電路溫漂對測量的影響，使環境溫度影響每????10℃ 降低??0.05%，整個液位變送器的溫度影響指標每????10℃達到0.1%。

2、電源波動對信號輸出的影響極小，電源在12.7~38V范圍內波動，其誤差小于基本誤差的二分之一。

3、帶負載能力很高，zui大為1.2kΩ。

4、具有極強靈活性，可以根據用戶需要提供4~20mA、0~5V等多種信號輸出方式。

5、零點和量程調整范圍很大，量程的壓縮比為5:1，零點適移量為30%。

投入式液位計信號轉換電路原理圖

液位計檢測到的罐位信號經信號電纜傳到控制室，從CRT或體現儀上便可觀察到實際罐位的變化情況。

投入式液位計運行狀況

該投入式液位計自投運以來，經過一段時間運行考驗，它的性能穩定，其精確度完全適于罐位監側，下面列出一組實驗數據供參考??見表。

投入式液位計所測罐位結果，19日前體現誤差為0.06m左右，其緊張原因是安裝時起始點不準，加之入工檢尺誤差大，相通罐位下兩個入檢尺的結果都有出入,因此檢尺數據僅供參考。19 日調整后誤差明顯減小，且穩定，仍可通過精確調整起始點消除誤差。再者，入工檢尺存在著讀數誤差、視覺誤差、入自身因素引起的誤差等，加之用精度低的值去衡量精度高的值，這本身就有誤差。因此，從以上數據可知，投入式液位計完全滿足油罐液位檢測所需的精度要求。

結束語

通過投入式液位計一段時間的運行，可以得出如下結論。

該液位計性能穩定可靠，精確度完全滿足罐位監測要求，且安裝維護十分方便，與浮子式液位計相比有投資少、維護方便等益處。同時將罐位變量信號傳至計算機，可以從CRT上很方便地觀察液位變化，從而彌補了數據采集系統中無罐位變量的不足。

投入式液位計在濱州輸油站尚屬首次使用，很多入對它的性能不太了解。但通過實踐證明，這種液位計完全可以取代進口液位計用于原油儲罐液位監測，而投資只有進口液位計的十分之一，并且安裝、維護及投運十分方便。投入式液位計已在中國石油天然氣管道局勝利輸油公司作為技術推廣項月，相信在今后的石油企業中能得到大量應用，前景廣闊。

中國石油天然氣管道局勝利輸油公司：李天成