遍布全國(guó)大大小小的石化企業(yè)廣泛使用油罐儲(chǔ)存原油或成品油, 對(duì)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(cè)量準(zhǔn)確性、可靠性至關(guān)重要, 這些危險(xiǎn)源是導(dǎo)致重大危險(xiǎn)事故的客觀因素。建立有效的油罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)是當(dāng)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(hù)提供液位計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn), 介紹一種基于磁翻板液位計(jì)的油罐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單, 維護(hù)量小。具有如下優(yōu)勢(shì):

    (1) 以磁翻板液位計(jì)為核心實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐液位、溫度基礎(chǔ)信號(hào)的測(cè)量;

    (2) 輔以浮球開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)罐高位、低位報(bào)警信號(hào)輸出;

    (3) 測(cè)量數(shù)據(jù)能自動(dòng)存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù), 可以方便地查閱實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史記錄曲線(xiàn)等。

    (4) 通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)上局域網(wǎng)亦可通過(guò)Internet網(wǎng)進(jìn)入開(kāi)放網(wǎng)絡(luò), 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。

磁翻板液位計(jì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

    磁翻板液位計(jì)適合于高精度要求的清潔液位的液位測(cè)量，精度達(dá)到1mm，zui新產(chǎn)品精度已經(jīng)可以達(dá)到0.1mm。磁翻板液位計(jì)還可應(yīng)用于兩種不同液體之間的界位測(cè)量量。防爆型設(shè)計(jì)，適合危險(xiǎn)場(chǎng)合，智能電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)可計(jì)算出容積量；weiyi可動(dòng)部件為浮子，維護(hù)量極低。

 

    磁翻板液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

    1.可靠性強(qiáng)：采用波導(dǎo)原理，無(wú)機(jī)械可動(dòng)部分，故無(wú)摩擦，無(wú)磨損。整個(gè)變換器封閉在不銹鋼管內(nèi)，和測(cè)量介質(zhì)非接觸，傳感器工作可靠，壽命長(zhǎng)。

    2.精度高：由于磁翻板液位計(jì)用波導(dǎo)脈沖工作，工作中通過(guò)測(cè)量起始脈沖和終止脈沖的時(shí)間來(lái)確定被測(cè)位移量，因此測(cè)量精度高，分辨率優(yōu)于0.01%FS。

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

    4.易于安裝和維護(hù)簡(jiǎn)單：磁致伸縮液位儀一般通過(guò)罐頂已有管口進(jìn)行安裝，特別適用于地下儲(chǔ)罐和已投運(yùn)儲(chǔ)罐的安裝，并可在安裝過(guò)程中不影響正常生產(chǎn)。

 

磁翻板液位計(jì)的測(cè)量原理

    傳感器工作時(shí)，傳感器的電路部分將在波導(dǎo)絲上激勵(lì)出脈沖電流，該電流沿波導(dǎo)絲傳播時(shí)會(huì)在波導(dǎo)絲的周?chē)a(chǎn)生脈沖電流磁場(chǎng)。在磁翻板液位計(jì)的傳感器測(cè)桿外配有一浮子，此浮子可以沿測(cè)桿隨液位的變化而上下移動(dòng)。在浮子內(nèi)部有一組永久磁環(huán)。當(dāng)脈沖電流磁場(chǎng)與浮子產(chǎn)生的磁環(huán)磁場(chǎng)想遇時(shí)，浮子周?chē)拇艌?chǎng)發(fā)生改變從而使得由磁致伸縮材料做成的波導(dǎo)絲在浮子所在的位置產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)波脈沖，這個(gè)脈沖以固定的速度沿波導(dǎo)絲傳回并由檢出機(jī)構(gòu)檢出。通過(guò)測(cè)量脈沖電流與扭轉(zhuǎn)波的時(shí)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(jì)的性能指標(biāo)：

　　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(guò)程接口：3/4″NPT

　　電源：DC24V

　　輸出信號(hào)：4~20mA,二線(xiàn)制/四線(xiàn)制,

　　溫度測(cè)量：-25℃~70℃

　　溫度誤差：±0.5℃

　　防爆等級(jí)：ExiaⅡBT4

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

    注：結(jié)合使用要求可以配制的相應(yīng)管理系統(tǒng)軟件,可實(shí)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(dòng)生成報(bào)表及打印、網(wǎng)絡(luò)配送、遠(yuǎn)程精確監(jiān)控等xianjin的管理功能

 

磁翻板液位計(jì)的應(yīng)用指南

    用于石油、化工原料儲(chǔ)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(kù)存等各種液罐的液位工業(yè)計(jì)量和控制，大壩水位，水庫(kù)水位監(jiān)測(cè)與污水處理等等。

1、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成：

    1.1、磁翻板液位計(jì)：

    (1) 磁翻板液位計(jì)工作原理

    磁翻板液位計(jì)是利用韋德曼效應(yīng), 通過(guò)現(xiàn)代xianjin的電子技術(shù)手段, 精密的計(jì)測(cè)發(fā)射脈沖和回波脈沖間的時(shí)間值, 達(dá)到精確測(cè)量液體液位的目的。傳感器工作時(shí), 傳感器的電路部分將在波導(dǎo)絲上激勵(lì)出脈沖電流, 該電流沿波導(dǎo)絲傳播時(shí)會(huì)在波導(dǎo)絲的周?chē)a(chǎn)生脈沖電流磁場(chǎng)。在傳感器測(cè)桿外配有一浮子, 浮子沿測(cè)桿隨液位的變化而上下移動(dòng)。在浮子內(nèi)部有一組永久磁環(huán)。當(dāng)脈沖電流磁場(chǎng)與浮子產(chǎn)生的磁環(huán)磁場(chǎng)相遇時(shí), 浮子周?chē)拇艌?chǎng)發(fā)生改變從而使得由磁致伸縮材料做成的波導(dǎo)絲在浮子所在的位置產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)波脈沖, 這個(gè)脈沖以固定的速度沿波導(dǎo)絲傳回并由檢出機(jī)構(gòu)檢出。通過(guò)測(cè)量發(fā)射脈沖電流與扭轉(zhuǎn)波的時(shí)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(jì)的優(yōu)勢(shì)

    同時(shí)實(shí)現(xiàn)液位、界位、溫度等多參數(shù)的測(cè)量;測(cè)量范圍大, zui大測(cè)量范圍可實(shí)現(xiàn)20m;計(jì)量級(jí)產(chǎn)品, 測(cè)量精度高, 能高達(dá)±1mm;利用純電子技術(shù)測(cè)量, 因而沒(méi)有磨損, 安全可靠, 使用壽命長(zhǎng);測(cè)量精度不受容器形狀和容器內(nèi)蒸汽等因素影響;無(wú)需定期標(biāo)定, 易安裝、維護(hù)無(wú)需清罐;多種信號(hào)輸出, 易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控功能;產(chǎn)品設(shè)計(jì)符合國(guó)家防爆標(biāo)準(zhǔn)要求, 實(shí)現(xiàn)隔爆及本安認(rèn)證。

    (3) 現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖 (見(jiàn)圖1)

圖1 磁翻板液位計(jì)現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖

 

    磁翻板液位計(jì)由于設(shè)計(jì)測(cè)量范圍的不同, 分為2種結(jié)構(gòu)。一種為剛性桿, 這種結(jié)構(gòu)測(cè)桿為不銹鋼材質(zhì), 不能彎曲, 所以測(cè)量范圍一般<4m, 主要為運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)安裝考慮, 如剛性桿太長(zhǎng), 運(yùn)輸及安裝成本及難度都將提高;為解決該問(wèn)題, 該公司用另一種柔性桿結(jié)構(gòu), 該結(jié)構(gòu)同樣為不銹鋼材質(zhì), 能夠彎曲, 方便盤(pán)裝, 在運(yùn)輸及安裝的時(shí)候都很方便, 對(duì)于稍長(zhǎng)的測(cè)桿 (≥4m) 建議客戶(hù)定制為柔性桿。

    1.2、浮球液位開(kāi)關(guān)：

    (1) 工作原理

    UQK系列防爆浮球液位開(kāi)關(guān)是基于浮力原理設(shè)計(jì)的, 當(dāng)容器內(nèi)液位發(fā)生變化時(shí), 浮球?qū)㈦S頁(yè)面浮動(dòng)而產(chǎn)生位移, 這種位移經(jīng)連桿機(jī)構(gòu)作用于微動(dòng)開(kāi)關(guān), 使其動(dòng)作產(chǎn)生開(kāi)關(guān)量信號(hào), 屬于一種純機(jī)械開(kāi)關(guān)類(lèi)儀表。具有很高的可靠性, 一般用于各種液位報(bào)警場(chǎng)合。

    UQK系列防爆浮球液位開(kāi)關(guān)由于采用純機(jī)械原理, 具有非常高的可靠性。

    1.3、監(jiān)測(cè)軟件：

    定制油庫(kù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng), 早期采用VB軟件開(kāi)發(fā), 開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng), 且現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試較復(fù)雜, 對(duì)人員要求較高。通過(guò)近幾年的發(fā)展, 為提高生產(chǎn)的效率, 縮短開(kāi)發(fā)周期, 逐漸采用組態(tài)技術(shù)開(kāi)發(fā)監(jiān)測(cè)系統(tǒng), 大大提高生產(chǎn)效率, 同時(shí)增加了系統(tǒng)的靈活性, 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間大大縮短。得到廣大客戶(hù)的認(rèn)可。

    (1) 組態(tài)軟件

    組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法、完成工程中某一具體任務(wù)的過(guò)程。組態(tài)軟件將復(fù)雜的工控技術(shù), 特別是將繁重而冗長(zhǎng)的編程簡(jiǎn)單化, 使得工控開(kāi)發(fā)變得簡(jiǎn)單而高效, 且大幅度縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間, 使工控技術(shù)得到快速發(fā)展。目前較知名組態(tài)軟件, 國(guó)外主要有:In Touch、IFix、Citech等;國(guó)內(nèi)主要有:力控科技、組態(tài)王、MCGS等。該公司開(kāi)發(fā)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是基于MCGS的組態(tài)系統(tǒng)。

    (2) 組態(tài)軟件的優(yōu)勢(shì)

    1) 高度開(kāi)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(kāi)放的多, 只要能夠確定通訊協(xié)議, 不論什么樣的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)或是OPC以及自定義的通訊格式, 都能夠通過(guò)增加相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng), 連接到組態(tài)軟件設(shè)備上, 直接進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。這樣用戶(hù)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(gòu)成以組態(tài)軟件為控制核心的監(jiān)控系統(tǒng), 用戶(hù)也有了zui大的選擇權(quán)。

    2) 快捷的界面設(shè)計(jì)

    與VB、VC高級(jí)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(jī)界面, 簡(jiǎn)單的幾個(gè)操作設(shè)計(jì)就能夠?qū)崿F(xiàn)zui常用的歷史曲線(xiàn)跟工作報(bào)表以及各種動(dòng)畫(huà)。

    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(luò)間多種傳輸介質(zhì), 根據(jù)工程的需要, 就能夠簡(jiǎn)便的構(gòu)建所需網(wǎng)絡(luò), 實(shí)現(xiàn)真正的分布式結(jié)構(gòu)。

2、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)：

    磁翻板液位計(jì)的輸出信號(hào)主要包括RS485總線(xiàn)輸出及 (4~20) m A兩線(xiàn)制電流信號(hào)輸出, 這兩種信號(hào)形式的輸出在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中占90%以上。針對(duì)兩種信號(hào)輸出方式分別作系統(tǒng)集成的方案設(shè)計(jì)。

    2.1、RS485信號(hào)輸出型磁翻板液位計(jì)的系統(tǒng)集成：

    現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和智能儀表的出現(xiàn)標(biāo)志著工業(yè)控制領(lǐng)域進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代, 迅速成為工業(yè)控制的主流。目前國(guó)際上正在使用的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)名目繁多, 如:PROFIBUS、CAN總線(xiàn), 但其系統(tǒng)造假相對(duì)過(guò)高, 不太適用于中小型系統(tǒng)的應(yīng)用。而RS485串行通信總線(xiàn)以構(gòu)造簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、造價(jià)低廉、便于維護(hù)等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器、儀表等諸多領(lǐng)域。該公司生產(chǎn)的RS485信號(hào)輸出型磁翻板液位計(jì)型號(hào)為ULC3200, 該儀表能夠測(cè)量罐內(nèi)液位值、界位值、5點(diǎn)溫度值, 并通過(guò)總線(xiàn)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(hào)輸出型磁翻板液位計(jì)的系統(tǒng)集成：

    目前國(guó)內(nèi)石油化工市場(chǎng), 對(duì)兩線(xiàn) (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(hào), 用20m A表示信號(hào)的滿(mǎn)刻度, 而低于4m A高于20m A的信號(hào)用于各種故障的報(bào)警。采用電流信號(hào)的原因是不容易受干擾。在工業(yè)應(yīng)用中, 測(cè)量點(diǎn)一般在現(xiàn)場(chǎng), 而顯示設(shè)備或控制設(shè)備一般都在控制室或控制柜上。兩者之間距離可達(dá)數(shù)十至數(shù)百米。按100m距離計(jì)算, 省去2根導(dǎo)線(xiàn)意味著成本降低近百元!因此在應(yīng)用中兩線(xiàn)制傳感器必然是首選。該公司生產(chǎn)的 (4~20) m A信號(hào)輸出型磁翻板液位計(jì)型號(hào)為ULC3201。該類(lèi)型儀表的系統(tǒng)集成方案見(jiàn)圖4。

    2.3、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸?shù)姆桨冈O(shè)計(jì)：

    對(duì)于2種信號(hào)輸出的儀表, 在實(shí)際應(yīng)用中, 對(duì)于傳輸距離有嚴(yán)格的要求, 當(dāng)傳輸距離超過(guò)1km時(shí), 會(huì)增加信號(hào)傳輸存在不穩(wěn)定性, 影響系統(tǒng)正常運(yùn)行, 導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)誤報(bào)現(xiàn)象, 重則數(shù)據(jù)衰減嚴(yán)重, 無(wú)法傳輸?shù)浇K端設(shè)備。如:RS485總線(xiàn)的通信距離與數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸線(xiàn)的品質(zhì)有關(guān), 一般工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采用較低的波特率, 阻抗匹配、低衰減的專(zhuān)用電纜能夠?qū)崿F(xiàn)1500m的傳輸距離。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)往往現(xiàn)場(chǎng)儀表距監(jiān)控室較遠(yuǎn), 一般都會(huì)超過(guò)2000m, 多種方案比較, 目前采用光纖傳輸, 無(wú)論價(jià)格和現(xiàn)場(chǎng)布線(xiàn)都很方便, 也是目前該公司經(jīng)常采用的方案。

    2.4、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)：

    使用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)油罐狀態(tài), 如監(jiān)測(cè)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(bào)表并具有管理功能;根據(jù)油罐狀態(tài)實(shí)時(shí)報(bào)警, 根據(jù)用戶(hù)提供罐容積表, 校正后自動(dòng)修正容積量;實(shí)時(shí)記錄保存油罐的歷史狀態(tài), 查詢(xún)已發(fā)生報(bào)警時(shí)間的日期和當(dāng)時(shí)參數(shù), 數(shù)據(jù)能夠保持1年;能夠設(shè)定操作權(quán)限管理等。圖2為某一現(xiàn)場(chǎng)使用的監(jiān)測(cè)的操作界面。

3、結(jié)論：

    液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng), 在實(shí)際應(yīng)用中, 經(jīng)常監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)很多, 比如罐內(nèi)的壓力等, 現(xiàn)場(chǎng)使用的壓力表也可以方便的連接進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng);對(duì)于大罐而言, 液位儀表往往在罐頂, 如果想現(xiàn)場(chǎng)查看數(shù)據(jù), 必須要爬到罐頂去觀察, 為減輕現(xiàn)場(chǎng)人員的勞動(dòng)量, 開(kāi)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(cè)數(shù)據(jù), 同樣可以連接進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)多年的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)積累, 基于磁翻板液位計(jì)的油罐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行, 系統(tǒng)靈活方便, 通過(guò)簡(jiǎn)單的培訓(xùn), 現(xiàn)場(chǎng)人員可進(jìn)行操作, 得到廣大客戶(hù)的認(rèn)可。

圖2 監(jiān)測(cè)界面示例