基于HART协议的油库自动计量系统设计

　　油库在石油行业应用广泛，油库内液体的计量精度和自动化水平对于库存管理有十分重要的意义。

　　1系统总体功能

　　油库自动计量系统是集智能仪表与计算机为一体的智能采集系统，可同时对多个油库的压力和温度值进行采集，变送器和库区处理器之间采用的通信方式是HART协议，库区处理器可向变送器发布HART的有关命令，变送器在接到命令后可根据命令的要求向上发送所需数据，库区处理器在收到数据并处理后再通过RS485技术将其传送给上位机进行计算、显示和管理。每个油库上均安装了一个压力变送器和温度变送器，库区处理器将从变送器所采集到的数据送计算机处理。

　　本系统应用HART通信技术、油库的静压法计量方法、RS485通信技术和数据库技术。

　　2油库计量方法

　　2.1油库计量方法

　　目前常用的油库计以方法大致可分为3类:液位(ATG法)、静压法(HTG法)和混合法(HIMS法).

　　在实际操作中通常根据不同需要及资金的情况采用不同的计量方法。液位计法只能测得液位，其它参数则仍需通过人工测量来获得，因而不能完全取消人工计量。本设计不作考虑。根据国内一般用户的经济承受能力，本课题选用静压法作为油库的计量方法。

　　2.2静压法原理

　　静压法原理如图1所示。

　　静压法的测量原理是通过油库底部的压力变送器测出库内液体的压强以及温度变送器测出的温度t,再根据下列数学模型进行计算:

　　式中:

　　H}为检钡(计算出的油高;

　　P为当前温度下的密度;

　　Pz。为20℃时的标准密度;

　　t为当前采集到的油温;

　　g为重力加速度;

　　r为石油温度系数。

　　(2)修正值计算:

　　式中:

　　HQ为大气压变化引起的高度误差值;

　　△凡为大气压变化系数(常数，一般地区为133Pa/12m)

　　(3)计算查表的油高:

　　式中:

　　H。为测量基准及与人工测量误差的高度(输入值);

　　H水为水高(输入值卜

　　H}为油水总高度(查容积表所用高度值)。

　　(4)计算油品体积与重量

　　由H}查表得出当前温度下的油·水总体积Vm(包括查分米表、厘米表、毫米表、静压修正表等);由H}查表得出水体积V}，再计算得出:

　　油品体积为:

　　油品重量为:

　　(5)以上计算适合拱顶储油库的计量和内浮顶储油库在内浮盘未被库内油品浮起时的计量。当浮顶浮起时，考虑到浮盘重量所带来的高度误差值HZ(输入值)，计算可采用以下两种方法进行修正: