概述

    近年LNG項(xiàng)目進(jìn)人大規(guī)模建設(shè)時(shí)期。LNG低溫儲(chǔ)罐是LNG儲(chǔ)存運(yùn)輸過(guò)程中關(guān)鍵的核心設(shè)備.也是投資zui多的設(shè)

備. LNG低溫儲(chǔ)罐的安全性至關(guān)重要。LNG因其超低溫特性在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中存在很多急需解決的問(wèn)題，如LNG大型儲(chǔ)罐中的分層、翻滾和蒸發(fā)問(wèn)題等。因此。應(yīng)用LNG儲(chǔ)罐檢測(cè)儀表及儲(chǔ)罐TMS管理系統(tǒng)對(duì)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的液位、溫度、密度等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、分析與管理，防止儲(chǔ)罐內(nèi)發(fā)生危險(xiǎn)事故:

 

1儲(chǔ)罐檢測(cè)儀表的設(shè)置及應(yīng)用

    儲(chǔ)罐TMS管理系統(tǒng)檢測(cè)儀表包括:伺服液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、LTD(Level Temperature  Density)液位溫度密度計(jì)、多點(diǎn)平均溫度計(jì)、罐組顯示儀、儲(chǔ)罐冷卻及泄漏檢測(cè).溫度檢測(cè)及采集系統(tǒng)等，檢測(cè)儀表示意圖如圖I所示。

1.1伺服液位計(jì)

    伺服液位計(jì)基于阿基米德原理，采用高精度力傳感器、高精度伺服控制系統(tǒng)和測(cè)量磁鼓，通過(guò)測(cè)量位于漂浮在LNG液面上的浮子所受浮力的增減所引起的剛性拉力的變化，通過(guò)微處理器的高精度伺服控制系統(tǒng)，按照真實(shí)的液位提升或降低浮子的高度，然后利用電子傳感器準(zhǔn)確地測(cè)得液位的變化值，由控制器發(fā)出指令，伺服電機(jī)以一定的幅度帶動(dòng)測(cè)量的磁鼓轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)浮子不斷地跟蹤液位的變化。同時(shí)，計(jì)數(shù)器記錄了伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)，并自動(dòng)地計(jì)算出測(cè)量浮子的位移量，即液位的變化量

    伺服液位計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)處理單元應(yīng)是基于微處理器的電子控制設(shè)備，并且?guī)ё栽\斷功能，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能有效地排除干擾信號(hào)對(duì)測(cè)量造成的影響。該現(xiàn)場(chǎng)處理單元應(yīng)適合安裝在低溫LNG儲(chǔ)罐的頂部，現(xiàn)場(chǎng)處理單元應(yīng)能夠接受來(lái)自多點(diǎn)平均溫度討一的RTD熱電阻信號(hào)，并將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，將數(shù)據(jù)傳送到設(shè)置在中央控制室的TMS系統(tǒng)中。

 

    在LNG儲(chǔ)罐上安裝2套擁有高精度、防雷及防浪涌設(shè)計(jì)的伺服液位計(jì)，用于精確測(cè)量?jī)?chǔ)存介質(zhì)的液位，其中一套為主伺服液位計(jì)，另一套為從伺服液位計(jì);主伺服液位計(jì)和從伺服液位計(jì)分別通過(guò)各自的通訊總線將現(xiàn)場(chǎng)的液位、多點(diǎn)溫度、儀表狀態(tài)等信息上傳至TMS系統(tǒng)。伺服液位計(jì)表頭帶液晶顯示，便于巡檢人員在罐頂巡視時(shí)觀測(cè)液位數(shù)據(jù)。

 

1.2雷達(dá)液位計(jì)

    發(fā)射*反射*接收是雷達(dá)液位計(jì)的基本工作原理。雷達(dá)液位計(jì)傳感器的夭線以波束的形式發(fā)射電磁波信號(hào)，發(fā)射波在被測(cè)物料表面產(chǎn)生反射，反射回來(lái)的回波信號(hào)仍由天線接收。發(fā)射及反射波束中的每一點(diǎn)都采用超聲采樣的方法進(jìn)行采集。信號(hào)經(jīng)智能處理器處理后得出介質(zhì)與探頭之間的距離，送終端顯示器進(jìn)行顯示、報(bào)警、操作等。雷達(dá)液位計(jì)采用高頻振蕩器作為微波發(fā)生器，發(fā)生器產(chǎn)生的微波用波導(dǎo)管將它引到輻射天線，并向下射出。當(dāng)微波遇到障礙物，例如液體液面時(shí)，部分被吸收，部分被反射回來(lái)。通過(guò)測(cè)量發(fā)射波與液位反射波之間某種參數(shù)關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)液位測(cè)量。

 

    在LNG儲(chǔ)罐上安裝1套擁有高精度、防雷及防浪涌設(shè)計(jì)的雷達(dá)液位計(jì)，用于高液位報(bào)警。連續(xù)精確測(cè)量?jī)?chǔ)存介質(zhì)的液位，液位到達(dá)或超過(guò)報(bào)警值時(shí)輸出報(bào)警信號(hào)，LNG液面上部產(chǎn)生的蒸發(fā)氣對(duì)液位計(jì)測(cè)量無(wú)影響。雷達(dá)液位計(jì)通過(guò)通訊總線將現(xiàn)場(chǎng)的液位、儀表狀態(tài)等信息上傳至TMS系統(tǒng)，同時(shí)在罐底的罐旁顯示儀進(jìn)行顯示。雷達(dá)液位計(jì)需配備適用于導(dǎo)向管的平面天線。

 

1.3 LTD一液位溫度密度計(jì)

    帶伺服機(jī)構(gòu)的LTD測(cè)量?jī)x表由機(jī)械驅(qū)動(dòng)部件、多傳感器組合的探頭以及帶微處理器的現(xiàn)場(chǎng)處理單元組成。在LTD工作時(shí)，探頭在微處理器的指令下由電機(jī)驅(qū)動(dòng)在LNG中垂直運(yùn)動(dòng)，探頭的運(yùn)動(dòng)模式可設(shè)置成自動(dòng)或手動(dòng)。探頭內(nèi)的傳感器可分別實(shí)時(shí)測(cè)量出液位、溫度、密度信號(hào)1510

    LTD測(cè)量?jī)x表的現(xiàn)場(chǎng)處理單元應(yīng)是基于微處理器的電子控制設(shè)備，并且?guī)ё栽\斷功能，該現(xiàn)場(chǎng)處理單元適合安裝在低溫LNG儲(chǔ)罐的頂部，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，輸出到罐底的罐組顯示儀。

    在標(biāo)定模式下，LTD測(cè)量?jī)x表必須能夠自動(dòng)/手動(dòng)使驅(qū)動(dòng)測(cè)量單元到達(dá)LNG儲(chǔ)罐底部。當(dāng)驅(qū)動(dòng)測(cè)量單元到達(dá)LNG儲(chǔ)罐底部時(shí)，將得到罐底的測(cè)量參考信號(hào)。

 

1.4多點(diǎn)平均溫度計(jì)

    與伺服液位計(jì)配合使用的多點(diǎn)平均溫度計(jì)，用于LNG不同高度液位處的溫度檢測(cè)。應(yīng)允許溫度檢測(cè)信號(hào)接入到液位計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)處理單元。

 

    多點(diǎn)平均溫度計(jì)是一體化、集成化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，每點(diǎn)采用獨(dú)立的溫度測(cè)量傳感器。多點(diǎn)平均溫度計(jì)配備滿量程均勻分布的溫度檢測(cè)點(diǎn)，任何連續(xù)測(cè)量傳感器的垂直間距小于2m，并且單獨(dú)接線至溫度計(jì)接線盒，并由接線盒獨(dú)立地將每個(gè)溫度點(diǎn)的信號(hào)引出。

    溫度傳感器安裝在封閉的不銹鋼溫度計(jì)套管中，并帶重錘，溫度計(jì)套管及引出電纜具有耐低溫性能。

 

1.5罐組顯示儀

    罐組顯示儀信號(hào)由伺服液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、LTD液位一溫度一密度儀表，通過(guò)電纜直接傳輸或通信接口單元進(jìn)行數(shù)據(jù)反傳，通信接口應(yīng)采用RS-485串行通信接口或現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口，通信協(xié)議為MODBUS (RTU)或現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議。罐旁顯示儀為L(zhǎng)CD液晶顯示器。并且能夠顯示平均溫度、液位、密度值，所有數(shù)據(jù)的單位均采用國(guó)際單位制。該顯示儀應(yīng)安裝在罐旁地面上，便于現(xiàn)場(chǎng)觀察的地方。

 

1.6儲(chǔ)罐冷卻、泄漏檢測(cè)及多路溫度采集系統(tǒng)

    1)在儲(chǔ)罐頂部設(shè)置熱電阻檢測(cè)元件，用于測(cè)量罐內(nèi)產(chǎn)生的蒸發(fā)氣BOG的氣相溫度。

    在內(nèi)外罐環(huán)形空間均勻布置熱電阻檢測(cè)元件，在熱角區(qū)域設(shè)置熱電阻檢測(cè)元件，用于LNG泄漏檢測(cè)，在內(nèi)罐的外罐壁上、吊頂板處分別設(shè)置表面溫度檢測(cè)器，一旦發(fā)生LNG泄漏，各點(diǎn)的溫度會(huì)降低，通過(guò)檢測(cè)溫度即可以測(cè)出LNG是否發(fā)生泄漏。

    2)在內(nèi)罐的底部平均布置表面溫度檢測(cè)器，用于儲(chǔ)罐初始冷卻以及儲(chǔ)罐正常使用時(shí)的溫度測(cè)量。

    3)現(xiàn)場(chǎng)接線箱內(nèi)安裝多路溫度采集器。多路溫度采集器將所有采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，通過(guò)通訊總線傳送到設(shè)置在控制室的儲(chǔ)罐TMS管理系統(tǒng)。多路溫度采集器安裝在現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)區(qū)域，應(yīng)配備防爆外殼和接線口。多路溫度采集器接人8一16路的3線制Pt 100熱電阻輸人，與上位機(jī)通過(guò)RS485串口通信(Madhus RTU協(xié)議)或總線通訊。

2儲(chǔ)罐管理系統(tǒng)

    LNG儲(chǔ)罐TMS管理系統(tǒng)將利用LNG儲(chǔ)罐現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表的測(cè)量數(shù)據(jù)，并采用專(zhuān)用軟件對(duì)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)的液位、溫度、密度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)LNG翻滾可能性進(jìn)行預(yù)估，并提供操作指導(dǎo)，避免儲(chǔ)罐內(nèi)發(fā)生液體分層、翻滾以及氣體超壓、負(fù)壓等危險(xiǎn)情況。此外，還可根據(jù)測(cè)量參數(shù)計(jì)算出儲(chǔ)罐內(nèi)LNG的體積、重量以及庫(kù)存管理所需的其它信息，便于生產(chǎn)管理和實(shí)際運(yùn)行操作。

    LNG儲(chǔ)罐管理系統(tǒng)采用專(zhuān)用軟件，運(yùn)行在專(zhuān)用的操作員工作站上，根據(jù)需要將所需數(shù)據(jù)通過(guò)通訊方式傳輸至DCS進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理及顯示。如圖2儲(chǔ)罐管理系統(tǒng)簡(jiǎn)圖所示。

 

結(jié)論

    LNG儲(chǔ)罐通過(guò)兩套伺服液位計(jì)及多點(diǎn)平均溫度計(jì)、I套雷達(dá)液位計(jì)、LTD的綜合設(shè)置，既實(shí)現(xiàn)了LNG儲(chǔ)罐的過(guò)程檢測(cè)需求，又為儲(chǔ)罐TMS管理系統(tǒng)采集了精準(zhǔn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。儲(chǔ)罐TMS管理系統(tǒng)接收到的現(xiàn)場(chǎng)各測(cè)量?jī)x表的數(shù)據(jù)，通過(guò)圖文界面為用戶提供了實(shí)時(shí)的儲(chǔ)罐監(jiān)控和管理，有效地解決了LNG大型儲(chǔ)罐中的分層、翻滾和蒸發(fā)問(wèn)題。