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一種綜合計量系統(tǒng)在儲罐中的應(yīng)用

文檔作者：柳永剛孫偉1 張大慶2 楊玲3 文檔來源： 1．福斯特惠勒(河北)工程設(shè)計有限公司 2．新地能源工程技術(shù)有限公司 3．河北一然生物科技有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年02月28日
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第5O卷第6期
2014年12月
石油化工自動化
AUT0M AT10N IN P rRo—CHEM ICAL INDUSTRY
Vol_50，No．6
December，2014
一種綜合計量系統(tǒng)在儲罐中的應(yīng)用
柳永剛 ，孫偉1，張大慶2，楊玲3
(1．福斯特惠勒(河北)工程設(shè)計有限公司，石家莊050061； ，
2．新地能源工程技術(shù)有限公司，石家莊050051；3．河北一然生物科技有限公司，石家莊050800)
摘要：為了解決因介質(zhì)分層、溫度分布不均等現(xiàn)象致使儲罐參數(shù)不能準(zhǔn)確測量的問題，結(jié)合高精度壓力傳感技術(shù)、等浮力浮子
引壓管技術(shù)、毛細(xì)管介質(zhì)阻隔技術(shù)以及引壓管環(huán)境補償技術(shù)，在實際應(yīng)用中設(shè)計采用了一種綜合計量系統(tǒng)。參照具體項目中的
應(yīng)用經(jīng)驗，簡要說明了計量系統(tǒng)原理、設(shè)備選型與性能指標(biāo)、安裝要求以及應(yīng)用經(jīng)驗。綜合計量系統(tǒng)的應(yīng)用解決了一般計量設(shè)
備功能單一、精度不高、信號通信困難等問題。實際應(yīng)用表明，系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定，安全性、準(zhǔn)確度高，操作簡單等優(yōu)點，特別適
合多功能、高精度要求下的罐區(qū)自動計量與監(jiān)控。
關(guān)鍵詞：儲罐綜合計量系統(tǒng)通信監(jiān)控
中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1007—7324(2014)06—0065—03
Application of an Integrated M etering System in Storage Tank
Liu Yonggang ，Sun W ei ，Zhang Daqing ，Yang Ling。
(1．Foster Wheeler(Hebei)Engineering Design Co．Ltd．，Shijiazhuang，050061，China~
2．Xindi Energy Engineering Technology Co．Ltd．，Shijiazhuang，050051，China；
3．Hebei Inatural Bio-Tech Co．Ltd．，Shijiazhuang，050800，China)
Abstract：To solve inaccurate measurement problems of storage tank parameters due to medium
stratification，uneven distribution of temperature and SO on factors，one integrated metering
system is designed in practical application combining with high-precision pressure sensor
technology， buoyancy impulse technology， capillary barrier technology and environmental
compensation technology for pressure line． M etering system theory， equipment selection，
performance index，installation requirements and experience are briefly described by reference
to experiences of specific proj ect．Problems of single function，low precision，difficult signal
communication with general metering devices are solved with application of integrated metering
system．The practical application shows the system is with advantages of stable running，high
security，high accuracy and simple operation， and is suitable for automatic metering and
monitoring of tank farm with multi—function and high precision requirements．
Key words：storage tank；integrated metering system ；communication；monitor
儲罐中介質(zhì)分層、溫度分布不均等現(xiàn)象的存
在，給準(zhǔn)確測量帶來一定難度。隨著生產(chǎn)要求的不
斷提高，罐區(qū)自動計量已進(jìn)入多功能、高精度的新
階段口]?，F(xiàn)行一般計量系統(tǒng)難以同時準(zhǔn)確地測定
介質(zhì)液位、溫度等參數(shù)，亦無法可靠地實現(xiàn)綜合計
量管理功能¨2J。在某公司油品儲罐區(qū)計量設(shè)計中，
采用了一種綜合計量系統(tǒng)，解決了采用一般計量設(shè)
備檢測所存在的功能單一、計量精度不高、信號外
傳困難等方面的問題。
1 系統(tǒng)測量原理
當(dāng)前儲罐計量方法可分為液位法和靜壓法兩
大類 。油品儲罐所采用的綜合計量系統(tǒng)屬廣義
的靜壓法測量，應(yīng)用了高精度壓力傳感技術(shù)、等浮
力浮子引壓管技術(shù)、毛細(xì)管介質(zhì)阻隔技術(shù)以及引壓
管環(huán)境補償技術(shù) j。
綜合計量系統(tǒng)是根據(jù)液體靜壓計算公式、理想
氣體狀態(tài)方程來測量液位、溫度等參數(shù)。將測壓點
按間隔1 m來固定探測器，每個相鄰測壓點誤差小
于0．1 mm。后采用特殊的取壓方法將測壓點的液
稿件收到日期：2014—08—12。
作者簡介：柳永剛(1981一)，男，2003年畢業(yè)于河北科技大學(xué)測控
技術(shù)與儀器專業(yè)，現(xiàn)就職于福斯特惠勒(河北)工程設(shè)計有限公司，
從事自控儀表設(shè)計工作，任高級工程師、主任工程師。
石油化工自動化 第50卷
體壓力傳送到高精度壓力變送器，將4～20 mA信
號傳輸給可編程控制器(PLC)，控制軟件根據(jù)2個
壓力傳感器的信號來切換微型電磁閥的開關(guān)，從而
測量不同高度的相鄰2個測壓點的壓差，然后計算
出液位、溫度、含水水位、密度和質(zhì)量等參數(shù)。
2 系統(tǒng)構(gòu)成及性能指標(biāo)
該計量系統(tǒng)包括罐內(nèi)探測器(現(xiàn)場檢測單
元)和罐外裝置(信號處理單元)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1
所示。罐內(nèi)探測器和罐外裝置通過取壓毛細(xì)管
連接。
圖1 綜合計量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意
2．1 罐內(nèi)探測器
罐內(nèi)探測器采用不銹鋼結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為316，無
摩擦火花產(chǎn)生，使用壽命20 a以上。探測器安裝
在DN200的管線內(nèi)，不同位置安裝有測壓點、感
溫包、取樣閥。
2．2 罐外裝置
罐外裝置由防爆控制箱和取樣控制臺組成，
防爆儀表控制箱適用于爆炸性氣體環(huán)境的1～2
區(qū)，危險氣體或蒸汽ⅡA～C，溫度組別在T1～
T6范圍內(nèi)?？刂葡鋬?nèi)安裝有PLC、顯示屏、高
精度壓力變送器、絕壓變壓器、微型電磁閥等
設(shè)備。
1)可編程控制器(PLC)?？刂破饔芍醒胩幚?
單元(CPU)、I／O模塊、通信模塊、電源模塊等組
成。輸入部分是變送器的4～20 mA的標(biāo)準(zhǔn)信號
及控制指令；輸出部分是晶體管或繼電器和通信端
口?？刂瞥绦蛑噶钍轻槍橘|(zhì)的特性、裝卸作業(yè)的
細(xì)節(jié)、庫存管理目的及測量精度要求而編制的，具
有很強的實用性、可靠性，以滿足全功能測量的要
求。所有測量數(shù)據(jù)可現(xiàn)場顯示，也能夠通過信號電
纜將所有測量參數(shù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)娇刂剖疫M(jìn)行監(jiān)控，滿
足了貿(mào)易計量交接的要求。
2)高精度壓力變送器。壓力變送器精度不低
于±0．04 FS；變送器本體采用防腐蝕設(shè)計，適用
l(氣相)
于罐區(qū)周圍環(huán)境，在實際工況下可靠運行周期不低
于10 a。
3)絕壓變送器。絕壓變送器精度等級為
±0．1 ，遲滯不大于±0．01 FS，穩(wěn)定性大于
0．1 ／a，溫度影響小于±0．1 FS。
4)微型電磁閥。微型電磁閥為無泄漏閥門，
采用24 V(DC)供電，具有體積小、功耗低等優(yōu)點。
2．3 主要性能指標(biāo)
該計量系統(tǒng)主要性能指標(biāo)：液位精度±l rain，
密度精度±5×10 g／cm。(包括平均密度和每米
平均密度)，水位精度±2 mm，多點溫度誤差不大
于±0．2℃(包括平均溫度、每米點溫度)，取樣點
高度誤差不大于±2 cm，高低液位報警誤差不大
于±20 mm，罐頂氣相正壓過高、負(fù)壓過低報警誤
差不大于±196 Pa，穩(wěn)定性不低于0．1 ／a 4j。
3 安裝與應(yīng)用
3．1 安裝要求
3．1．1 儲罐開孔
罐壁底部預(yù)留一個DN150，PN16法蘭連接
管，與儲罐內(nèi)取樣管連接。罐頂連接法蘭為
DN200，PNl6，距計量口2 m范圍內(nèi)，距罐壁1 m。
安裝要求如圖2所示。
3．1．2 穿線管和保護(hù)軟管
穿線管和保護(hù)軟管采用DN50鍍鋅管，與罐
第6期 柳永剛等．一種綜合計量系統(tǒng)在儲罐中的應(yīng)用 67
壁間距為1 m。保護(hù)軟管連接取樣箱，再從取樣箱
連接到儀表箱，用于保護(hù)測量毛細(xì)管。
圖2 安裝要求示意
3．1．3 氮氣
為了確保安全，使用0．3～O．8 MPa的氮氣作
為驅(qū)動和傳壓氣體。氮氣由小型整裝式制氮機現(xiàn)
場制取。氮氣從制氮機處用鍍鋅管引到罐壁開孔
點1 m范圍內(nèi)，再由不銹鋼軟管接至取樣控制箱和
防爆儀表箱。
3．1．4 電源和通信電纜
該計量系統(tǒng)需要外供直流電源，電源等級為
(24-I-2．4)V(DC)，電源線規(guī)格為3×2．5 mm。，自
儀表UPS出線，接到防爆儀表箱。電纜保護(hù)套管
和防爆儀表箱通過防爆撓性管連接?；诜奖憧?
制室監(jiān)控的要求，采用通信方式將綜合計量系統(tǒng)信
號傳輸至控制室操作站，采用專用雙芯通信電纜。
3．2 應(yīng)用
該計量系統(tǒng)安裝完成后，經(jīng)調(diào)試、聯(lián)運及投產(chǎn)運
行的多次測試，都達(dá)到了精度要求，系統(tǒng)性能優(yōu)良。
3．2．1 功能齊全
能夠測量介質(zhì)質(zhì)量、液位、體積、多點溫度、平
均溫度、密度、平均密度等參數(shù)并可以分層取樣。
對高凝點介質(zhì)在有凝固層的情況下，仍可對上述各
參數(shù)進(jìn)行精確測量。測得數(shù)據(jù)既能就地顯示，也能
以通信方式連接到控制室進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。
3．2．2 準(zhǔn)確度高
該系統(tǒng)應(yīng)用于儲罐的精確計量中，較傳統(tǒng)雷達(dá)
液位計計量、浮子液位計計量更加準(zhǔn)確。對介質(zhì)分
層、含水不均勻等問題可做到分層計量，解決了三
點計量帶來的誤差。根據(jù)介質(zhì)混和、流動、擴(kuò)散的
特性，在PLC內(nèi)置一套科學(xué)的計算方法，對測量數(shù)
值進(jìn)行有針對性的修正，使得計量精度明顯提高。
3．2．3 安全性強
系統(tǒng)中電氣部分全部安裝在防爆控制箱內(nèi)，并
使用氮氣作為保護(hù)介質(zhì)，確保系統(tǒng)無靜電積聚，提
高了系統(tǒng)安全性能。
3．2．4 操作簡單、方便
因采取直接測量參數(shù)，罐頂及其他部位無手動
操作，大幅降低了勞動強度，確保雨雪大風(fēng)等惡劣
天氣下生產(chǎn)的正常運行。
4 結(jié)束語
該計量系統(tǒng)投用后，各項性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計
要求。在相同的工況下，與同類產(chǎn)品相比，系統(tǒng)性
價比較優(yōu)。實際應(yīng)用表明，計量系統(tǒng)具有運行穩(wěn)
定，安全性、準(zhǔn)確度高，操作簡單等優(yōu)點，特別適合
多功能、高精度要求下的罐區(qū)自動計量與監(jiān)控。
參考文獻(xiàn)：
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更 正啟 事
本刊2014年第3期《移動式SCADA系統(tǒng)培訓(xùn)平臺的建立與應(yīng)用》中應(yīng)添加一位作者：周憲舟，工作
單位：中石化管道儲運公司濰坊輸油處，特此更正。
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