储油罐分层液面检测系统的设计

　　一、引言

　　在石油化工行业，原油是用储油罐存储的。采油机将采集到的原油通过集输管道输送到附近的储油罐内。待储油罐内原油稳定后，会出现油、水、颗粒杂质分层的状况。 水的密度比油大，颗粒杂质的密度比水大，所以油在最上层，颗粒杂质在最下层。此时计量人员最关心的是油水界面的深度， 因为通过这个数据能够精确地了解所采原油的含水量， 这对了解地下油层含水量、 制定原油生产计划等具有重要意义。 在石化工厂里，待加工处理的原油往往来自不同地区。不同地区的原油性质是不同的， 于是有静态环境下罐内原油分层的现象。 准确的储油罐内原油分层信息对了解不同油区的油质有重要的参考价值。 有关这方面的研究大部分集中在储油罐液位测量和油水界面检测上， 目前还没有涉及原油分层液面检测的研究项目。另外，在不少油区往往是计量员到储油罐现场测量原油液位， 浪费了相当多的人力资源。 这就对储油罐液位检测的自动化程度提出了较高的要求。 本文提出一种基于传感器和电力载波技术的新的检测系统， 不仅能够检测储油罐内原油液位和油水分离界面， 还能精确获得每层原油液面的深度信息。

　　二、液面检测系统

　　本系统设计了一套远程监控系统来实时检测储油罐内液面的情况。 工作人员可以在小站内的监控室检测罐内液面的情况， 部门管理人员也可以在办公室通过远程网络实时了解相关信息。 与传统的人工测量方式相比，大大提高了检测的自动化程度和准确度。本文设计的检测系统主要由液面检测、 远程数据传输、上位机和远程监控四部分组成。技术方案结构如图1所示。

　　1.液面检测

　　液面检测主要由传感器模块组成， 传感器模块前端采用超声波传感器， 每个传感器都配备相应的处理电路，负责对传感器采集的信息进行处理，并对处理后计的信号进行编码，向外传送。超声波传感器是利用脉冲回波法进行测量的。它的基本工作原理是：超声换能器由脉冲信号激励发出超声波， 声波在介质中传播到液面时，经液面反射形成反射波。储油罐内的原油由于密度不同，呈现出分层的现象，超声波在传播过程中经过每层油面时都会发生反射现象。 这些反射波再经介质传播返回到换能器，换能器把声信号转换成电信号，由二次仪表测出超声波从发射到接收所需的时间t，再根据介质中超声波传播速度和换能器的安装高度计算出液位高度。 其液位高度：H=H0-ct/2(式中：H0———安装高度;c———电磁波传播速度)。