油罐区光纤安全监测系统设计与实现

    油品储油罐是石油、化工、交通、储运等部门广泛用于储存易燃、易爆油料的重要设备,具有极高的安全要求。对油库罐区来说,储油液位的检测是油库生产及安全管理的主要参数。但油位的检测一直是个技术难关,其原因是:(1)油料是易燃、易爆物,对防爆要求特别高,使用电测仪表难以安全地实现检测;(2)储油液位的测量范围大,>0～10 m;(3)测量精度要求高,一般不能低于±(2～3) mm。

    至今绝大部分油罐仍采用人工钢尺检测油位。这种测量方法不仅工作强度大,精度不高,且很不安全。光纤传感器是七十年代末期发展起来的一项高科技产业。具有精度高、本质放爆、抗腐蚀性强、灵敏度高、不受电磁干扰、可远距离传输等特点。特别是在石油、化工、电机、核工业行业具有传统传感器不可比拟的优点。

    所研制的油罐区安全监测系统,已成功应用于北京某大型油库。有关应用结果表明,该系统有效地解决了目前油位检测的技术难关,具有极大的推广价值。

    1　系统原理及硬件结构

    该监测系统从硬件上可分为两大部分:测量部分和监控部分。如图1所示。

    1.1　测量部分

    包括光纤液位计、光纤液位高位报警器、温度检测装置等。光纤液位计完成液位测量。如图2所示由机械检测部分、光电传感系统、光电变送器和二次仪表组成。

    其测量原理是:被测液位变化带动光码盘的转动,对两路光纤探头分别发出的两束红外光进行调制。调制后的两组光脉冲信号沿光缆传输给二次仪表。通过测量脉冲数即可测出液位高度,而检测两路脉冲的相位即可判断液位是增加还是减少。其测量精度达到±2 mm/10 m。

    光纤液位高位报警器能对油罐高高油位进行硬报警,起到双保险作用。温度测量器件为Pt100铂电阻,为辅助检测器件,是当前密度的计算参量。

    1.2　监控部分

    如图3所示由ADVANTECH工控机组成的监控部分包括上、下位机。下位机负责信号的采集、处理;上位机为人机界面,负责信号的显示、监控、报表、打印、组成网络等。

    根据性能价格比等情况,选用ADVANTECHIPC610工控机作为信号监控处理系统。其中PCL746+是四端口串行通讯卡。通过该卡,实现串口COM3、COM4、COM5与GY-II光纤液位计的通讯联结(每口联结8台液位计)。其地址设定为300、308、310。根据液位计仪表的通讯协议,现场仪表地址拨码设定方法如图4所示。

    PCL818LS是一种高性能的AD转换卡。根据设计选择设定为16路单端输入、输入信号范围为±5VDC。为了保证信号的一致性,使用WP系列温度变送器,将Pt100热电阻信号转换成1～5VDC信号。同时为了与现场隔离,在信号回路中加入LB955安全栅。共使用2块PCL818LS。其地址设定为280、2A0。