原油储罐液位检测技术的应用研究

　　1　引言

　　油罐液位测量是油田集输过程、炼油厂、油库、加油站等部门的一项重要工作,它是油罐自动计量领域的基本内容之一。随着石油化工工业的发展,计算机、微电子、光纤、超声波、雷达、传感器等高新技术的应用研究,许多新技术、新方法、新仪表已经应用到油罐计量领域。当前,国内外油罐液位测量仪表根据测量方式的不同可分为接触式与非接触式两种类型:

　　1·1　接触式

　　接触式是指测量用传感器直接与罐内存储介质相接触,从而获得测量参数的方法。以浮子式和电容式为传感器的储罐测量系统均属这一类。60年代末至80年代初,国外主要研制和使用的是各种钢带浮子液位计,大多是每个罐独立安装,现场显示。这类仪表主要缺点是机械摩擦影响计量精度。这一时期的典型产品是美国VAREC公司生产的2500型钢带浮子液位计、6500伺服式液位计,荷兰ENRAF公司的811型伺服动力液位计等。

　　另外,德国的ENRAF-NONIUS公司于80年代末推出了成串电容式物位测量系统。该系统采用多段电容式液位传感器。该仪表具有较高的测量精度,但传感器的制造技术难度较大,要求的加工精度也较高。在国内,80年代初,大连第五仪表厂研制成功浮子钢带式液位计。80年代后期,北京自动化仪表四厂又引进了美国VAREC公司制造技术生产钢带液位计。钢带表的缺点是对一次仪表安装要求较高,且机械摩擦影响计量精度。

　　90年代初,科学院声学所研制成功CJY-2型光导液位计。该表的特点是将浮子式钢带液位计的钢带改为钢丝,力平衡仍用盘簧,计量通过绕钢丝的鼓轮转角计量高度。其优点是现场没有电源引入,信号靠光导纤维送回仪表室,不存在防爆问题,特别适合易爆场所。其缺点是仪表运行时不能停电,因为一停电,计数就停止,液位的变化无法测量,再重新启动时必须用人工检尺校准,因此,此表需配置不间断电源,以确保仪表的正常运行。

　　1·2　非接触式

　　除上述接触式液位仪表外,还有一些非接触式液位测量仪表,如微波雷达式液位计、激光雷达液位计、光导液位计及超声波液位计等。其特点是测量手段不是采用浮子之类的固态物,而是声、光、射线等的能量。液位计不和被测介质接触,不受被测介质影响,也不影响被测介质而适应范围广泛,可用于接触式测量仪表不能满足的特殊扬合,如高粘度、强腐蚀性、污染性强、易结晶的介质。光导液位计不常用,这是因为在尘雾环境下使用不太稳定,易造成传感镜片的污染。雷达液位计精度较高、可靠性与稳定性较好,但结构复杂、价格昂贵。

　　超声波液位计具有广泛的适用性,可以根据不同测量场合的需要,采用气体介质、液体介质、固体介质导声。既可以测量航道、水库等的液位高度,也可以测量液化气罐、化工塔等密闭容器内的液位高度。由于超声波液位计没有可动部件,不存在机械磨损和机械故障,其可靠性和使用寿命比浮子式液位计和伺服液位计有很大的提高。超声波液位计测量装置结构简单,不需要其它附加设施,安装、使用和维护都较方便。但其主要缺点是:音速随温度、储存物料的化学成分和罐内蒸汽的运动而变化,对测量精度影响很大。本文旨于进一步提高超声波液位计在应用中的测量精度,使其在油罐测量系统中得到推广应用,从理论和实践上进行了研究,提出了行之有效的方法。