遍布全國大大小小的石化企業(yè)廣泛使用油罐儲存原油或成品油, 對易燃易爆的原油, 罐區(qū)內(nèi)油罐的液位、溫度、壓力等參數(shù)的測量準確性、可靠性至關重要, 這些危險源是導致重大危險事故的客觀因素。建立有效的油罐區(qū)安全監(jiān)測管理系統(tǒng)是當前罐區(qū)安全生產(chǎn)的重要保證。本文以三暢儀表多年為廣大客戶提供液位計及現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)驗, 介紹一種基于磁翻板液位計的油罐監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)安裝簡單, 維護量小。具有如下優(yōu)勢:

    (1) 以磁翻板液位計為核心實現(xiàn)儲罐液位、溫度基礎信號的測量;

    (2) 輔以浮球開關實現(xiàn)罐高位、低位報警信號輸出;

    (3) 測量數(shù)據(jù)能自動存入后臺數(shù)據(jù)庫, 可以方便地查閱實時數(shù)據(jù)和歷史記錄曲線等。

    (4) 通過網(wǎng)線上局域網(wǎng)亦可通過Internet網(wǎng)進入開放網(wǎng)絡, 實現(xiàn)遠程管理。

磁翻板液位計的技術優(yōu)勢

    磁翻板液位計適合于高精度要求的清潔液位的液位測量，精度達到1mm，zui新產(chǎn)品精度已經(jīng)可以達到0.1mm。磁翻板液位計還可應用于兩種不同液體之間的界位測量量。防爆型設計，適合危險場合，智能電子線路設計可計算出容積量；weiyi可動部件為浮子，維護量極低。

 

    磁翻板液位計的優(yōu)點

    1.可靠性強：采用波導原理，無機械可動部分，故無摩擦，無磨損。整個變換器封閉在不銹鋼管內(nèi)，和測量介質(zhì)非接觸，傳感器工作可靠，壽命長。

    2.精度高：由于磁翻板液位計用波導脈沖工作，工作中通過測量起始脈沖和終止脈沖的時間來確定被測位移量，因此測量精度高，分辨率優(yōu)于0.01%FS。

    3.安全性好：磁翻板液位計的防爆性能高，可實現(xiàn)本安防爆或隔離防爆，特別適合對化工原料和易燃液體的測量。

    4.易于安裝和維護簡單：磁致伸縮液位儀一般通過罐頂已有管口進行安裝，特別適用于地下儲罐和已投運儲罐的安裝，并可在安裝過程中不影響正常生產(chǎn)。

 

磁翻板液位計的測量原理

    傳感器工作時，傳感器的電路部分將在波導絲上激勵出脈沖電流，該電流沿波導絲傳播時會在波導絲的周圍產(chǎn)生脈沖電流磁場。在磁翻板液位計的傳感器測桿外配有一浮子，此浮子可以沿測桿隨液位的變化而上下移動。在浮子內(nèi)部有一組永久磁環(huán)。當脈沖電流磁場與浮子產(chǎn)生的磁環(huán)磁場想遇時，浮子周圍的磁場發(fā)生改變從而使得由磁致伸縮材料做成的波導絲在浮子所在的位置產(chǎn)生一個扭轉波脈沖，這個脈沖以固定的速度沿波導絲傳回并由檢出機構檢出。通過測量脈沖電流與扭轉波的時間差可以精確地確定浮子所在的位置，即液面的位置。

 

磁翻板液位計的性能指標：

　　量 程：0~25000mm

　　精度：±0.3mm

　　分辯率：0.1mm

　　環(huán)境溫度:：-25℃~70℃

　　液體溫度：-25℃~150℃

　　過程接口：3/4″NPT

　　電源：DC24V

　　輸出信號：4~20mA,二線制/四線制,

　　溫度測量：-25℃~70℃

　　溫度誤差：±0.5℃

　　防爆等級：ExiaⅡBT4

　　通訊：RS-485，RS-232，Modbus，Hart等協(xié)議，可配CAN總線或按用戶要求。

    注：結合使用要求可以配制的相應管理系統(tǒng)軟件,可實現(xiàn)顯示各介質(zhì)液位高度、溫度、體積、質(zhì)量、密度等參數(shù)，并可自動生成報表及打印、網(wǎng)絡配送、遠程精確監(jiān)控等xianjin的管理功能

 

磁翻板液位計的應用指南

    用于石油、化工原料儲存、工業(yè)流程、生化、醫(yī)藥、食品飲料、罐區(qū)管理和加油站地下庫存等各種液罐的液位工業(yè)計量和控制，大壩水位，水庫水位監(jiān)測與污水處理等等。

1、監(jiān)測系統(tǒng)組成：

    1.1、磁翻板液位計：

    (1) 磁翻板液位計工作原理

    磁翻板液位計是利用韋德曼效應, 通過現(xiàn)代xianjin的電子技術手段, 精密的計測發(fā)射脈沖和回波脈沖間的時間值, 達到精確測量液體液位的目的。傳感器工作時, 傳感器的電路部分將在波導絲上激勵出脈沖電流, 該電流沿波導絲傳播時會在波導絲的周圍產(chǎn)生脈沖電流磁場。在傳感器測桿外配有一浮子, 浮子沿測桿隨液位的變化而上下移動。在浮子內(nèi)部有一組永久磁環(huán)。當脈沖電流磁場與浮子產(chǎn)生的磁環(huán)磁場相遇時, 浮子周圍的磁場發(fā)生改變從而使得由磁致伸縮材料做成的波導絲在浮子所在的位置產(chǎn)生一個扭轉波脈沖, 這個脈沖以固定的速度沿波導絲傳回并由檢出機構檢出。通過測量發(fā)射脈沖電流與扭轉波的時間差可以精確地確定浮子所在的位置, 即是液面的位置。

    (2) 磁翻板液位計的優(yōu)勢

    同時實現(xiàn)液位、界位、溫度等多參數(shù)的測量;測量范圍大, zui大測量范圍可實現(xiàn)20m;計量級產(chǎn)品, 測量精度高, 能高達±1mm;利用純電子技術測量, 因而沒有磨損, 安全可靠, 使用壽命長;測量精度不受容器形狀和容器內(nèi)蒸汽等因素影響;無需定期標定, 易安裝、維護無需清罐;多種信號輸出, 易于實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控功能;產(chǎn)品設計符合國家防爆標準要求, 實現(xiàn)隔爆及本安認證。

    (3) 現(xiàn)場安裝示意圖 (見圖1)

圖1 磁翻板液位計現(xiàn)場安裝示意圖

 

    磁翻板液位計由于設計測量范圍的不同, 分為2種結構。一種為剛性桿, 這種結構測桿為不銹鋼材質(zhì), 不能彎曲, 所以測量范圍一般<4m, 主要為運輸及現(xiàn)場安裝考慮, 如剛性桿太長, 運輸及安裝成本及難度都將提高;為解決該問題, 該公司用另一種柔性桿結構, 該結構同樣為不銹鋼材質(zhì), 能夠彎曲, 方便盤裝, 在運輸及安裝的時候都很方便, 對于稍長的測桿 (≥4m) 建議客戶定制為柔性桿。

    1.2、浮球液位開關：

    (1) 工作原理

    UQK系列防爆浮球液位開關是基于浮力原理設計的, 當容器內(nèi)液位發(fā)生變化時, 浮球?qū)㈦S頁面浮動而產(chǎn)生位移, 這種位移經(jīng)連桿機構作用于微動開關, 使其動作產(chǎn)生開關量信號, 屬于一種純機械開關類儀表。具有很高的可靠性, 一般用于各種液位報警場合。

    UQK系列防爆浮球液位開關由于采用純機械原理, 具有非常高的可靠性。

    1.3、監(jiān)測軟件：

    定制油庫監(jiān)測系統(tǒng), 早期采用VB軟件開發(fā), 開發(fā)周期較長, 且現(xiàn)場調(diào)試較復雜, 對人員要求較高。通過近幾年的發(fā)展, 為提高生產(chǎn)的效率, 縮短開發(fā)周期, 逐漸采用組態(tài)技術開發(fā)監(jiān)測系統(tǒng), 大大提高生產(chǎn)效率, 同時增加了系統(tǒng)的靈活性, 現(xiàn)場調(diào)試時間大大縮短。得到廣大客戶的認可。

    (1) 組態(tài)軟件

    組態(tài)就是用應用軟件中提供的工具、方法、完成工程中某一具體任務的過程。組態(tài)軟件將復雜的工控技術, 特別是將繁重而冗長的編程簡單化, 使得工控開發(fā)變得簡單而高效, 且大幅度縮短了開發(fā)時間, 使工控技術得到快速發(fā)展。目前較知名組態(tài)軟件, 國外主要有:In Touch、IFix、Citech等;國內(nèi)主要有:力控科技、組態(tài)王、MCGS等。該公司開發(fā)的監(jiān)測系統(tǒng)是基于MCGS的組態(tài)系統(tǒng)。

    (2) 組態(tài)軟件的優(yōu)勢

    1) 高度開放的接口

    第三方組態(tài)軟件與各家硬件所推廣的監(jiān)控軟件相比較, 組態(tài)軟件開放的多, 只要能夠確定通訊協(xié)議, 不論什么樣的現(xiàn)場總線或是OPC以及自定義的通訊格式, 都能夠通過增加相對應的驅(qū)動, 連接到組態(tài)軟件設備上, 直接進行監(jiān)測控制。這樣用戶就能夠隨意的選擇各家的硬件產(chǎn)品組合自己所需要的控制系統(tǒng), 構成以組態(tài)軟件為控制核心的監(jiān)控系統(tǒng), 用戶也有了zui大的選擇權。

    2) 快捷的界面設計

    與VB、VC高級編程工具相比, 組態(tài)軟件更加便捷, 非精通電腦程序的人員也可以輕松的繪制出各種人機界面, 簡單的幾個操作設計就能夠?qū)崿F(xiàn)zui常用的歷史曲線跟工作報表以及各種動畫。

    3) 組態(tài)軟件被自由的組網(wǎng)方式包圍

    由自由的組網(wǎng)方式包圍組態(tài)軟件, 利用網(wǎng)絡間多種傳輸介質(zhì), 根據(jù)工程的需要, 就能夠簡便的構建所需網(wǎng)絡, 實現(xiàn)真正的分布式結構。

2、系統(tǒng)實現(xiàn)：

    磁翻板液位計的輸出信號主要包括RS485總線輸出及 (4~20) m A兩線制電流信號輸出, 這兩種信號形式的輸出在現(xiàn)場實際應用中占90%以上。針對兩種信號輸出方式分別作系統(tǒng)集成的方案設計。

    2.1、RS485信號輸出型磁翻板液位計的系統(tǒng)集成：

    現(xiàn)場總線和智能儀表的出現(xiàn)標志著工業(yè)控制領域進入網(wǎng)絡時代, 迅速成為工業(yè)控制的主流。目前國際上正在使用的現(xiàn)場總線名目繁多, 如:PROFIBUS、CAN總線, 但其系統(tǒng)造假相對過高, 不太適用于中小型系統(tǒng)的應用。而RS485串行通信總線以構造簡單、技術成熟、造價低廉、便于維護等特點廣泛應用于工業(yè)控制、儀器、儀表等諸多領域。該公司生產(chǎn)的RS485信號輸出型磁翻板液位計型號為ULC3200, 該儀表能夠測量罐內(nèi)液位值、界位值、5點溫度值, 并通過總線以數(shù)據(jù)幀的方式按照Mod Bus協(xié)議輸出。

    2.2 、(4~20) m A信號輸出型磁翻板液位計的系統(tǒng)集成：

    目前國內(nèi)石油化工市場, 對兩線 (4~20) m A儀表需求較多。 (4~20) m A電流環(huán)是用4m A表示零信號, 用20m A表示信號的滿刻度, 而低于4m A高于20m A的信號用于各種故障的報警。采用電流信號的原因是不容易受干擾。在工業(yè)應用中, 測量點一般在現(xiàn)場, 而顯示設備或控制設備一般都在控制室或控制柜上。兩者之間距離可達數(shù)十至數(shù)百米。按100m距離計算, 省去2根導線意味著成本降低近百元!因此在應用中兩線制傳感器必然是首選。該公司生產(chǎn)的 (4~20) m A信號輸出型磁翻板液位計型號為ULC3201。該類型儀表的系統(tǒng)集成方案見圖4。

    2.3、遠距離信號傳輸?shù)姆桨冈O計：

    對于2種信號輸出的儀表, 在實際應用中, 對于傳輸距離有嚴格的要求, 當傳輸距離超過1km時, 會增加信號傳輸存在不穩(wěn)定性, 影響系統(tǒng)正常運行, 導致系統(tǒng)出現(xiàn)誤報現(xiàn)象, 重則數(shù)據(jù)衰減嚴重, 無法傳輸?shù)浇K端設備。如:RS485總線的通信距離與數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸線的品質(zhì)有關, 一般工業(yè)現(xiàn)場采用較低的波特率, 阻抗匹配、低衰減的專用電纜能夠?qū)崿F(xiàn)1500m的傳輸距離。工業(yè)現(xiàn)場往往現(xiàn)場儀表距監(jiān)控室較遠, 一般都會超過2000m, 多種方案比較, 目前采用光纖傳輸, 無論價格和現(xiàn)場布線都很方便, 也是目前該公司經(jīng)常采用的方案。

    2.4、監(jiān)測系統(tǒng)界面設計：

    使用組態(tài)軟件開發(fā)的監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測油罐狀態(tài), 如監(jiān)測油罐油位、水位、溫度、液面下平均溫度及容積, 重量等參數(shù), 可提供各種報表并具有管理功能;根據(jù)油罐狀態(tài)實時報警, 根據(jù)用戶提供罐容積表, 校正后自動修正容積量;實時記錄保存油罐的歷史狀態(tài), 查詢已發(fā)生報警時間的日期和當時參數(shù), 數(shù)據(jù)能夠保持1年;能夠設定操作權限管理等。圖2為某一現(xiàn)場使用的監(jiān)測的操作界面。

3、結論：

    液位監(jiān)測系統(tǒng), 在實際應用中, 經(jīng)常監(jiān)測的數(shù)據(jù)很多, 比如罐內(nèi)的壓力等, 現(xiàn)場使用的壓力表也可以方便的連接進入監(jiān)測系統(tǒng);對于大罐而言, 液位儀表往往在罐頂, 如果想現(xiàn)場查看數(shù)據(jù), 必須要爬到罐頂去觀察, 為減輕現(xiàn)場人員的勞動量, 開發(fā)液位儀表的罐旁表, 其安裝在罐底, 能夠方便的觀察罐內(nèi)監(jiān)測數(shù)據(jù), 同樣可以連接進入監(jiān)測系統(tǒng)。通過多年的現(xiàn)場經(jīng)驗積累, 基于磁翻板液位計的油罐監(jiān)測系統(tǒng)在現(xiàn)場能夠長期穩(wěn)定的運行, 系統(tǒng)靈活方便, 通過簡單的培訓, 現(xiàn)場人員可進行操作, 得到廣大客戶的認可。

圖2 監(jiān)測界面示例