上海自動(dòng)化儀表五廠(chǎng)雷達液位計在油品儲罐液位計量上的應用

隨著(zhù)石油工業(yè)的迅猛發(fā)展，油品儲罐液位測量技術(shù)越來(lái)越受到人們的普遍關(guān)注。近年來(lái)，由于計算機、光纖、超聲波、伺服、雷達等高新技術(shù)的不斷涌現，油罐自動(dòng)液位計量已進(jìn)入多功能、高精度的新階段。

目前大多煉油廠(chǎng)計石油化工廠(chǎng)存在著(zhù)檢測技術(shù)陳舊、檢測誤差大、維修調試困難等諸多問(wèn)題。

舊的檢查方法主要有：

一是人工檢尺方法原始而又繁瑣，尤其是在氣候惡劣的條件下，給工人帶來(lái)不安全因素；

二是鋼帶液位計首次安裝要求較高，機械磨擦影響計量精度，還存在著(zhù)液位突然移動(dòng)跟蹤不及時(shí)，冬季重油罐易出現凍凝等問(wèn)題；

三是稱(chēng)重式計量?jì)x表，這種儀表工作時(shí)必須向罐內吹氣，可使輕油揮發(fā)，造成油品損失，并污染空氣，另外，引氣管堵塞和泄露都影響檢測效果。

根據以上問(wèn)題所在，上海自動(dòng)化儀表五廠(chǎng)生產(chǎn)的非接觸式雷達液位計在現場(chǎng)的推廣使用解決了油品儲罐液位檢測中存在的問(wèn)題。

1、原理及特點(diǎn)

1.1 工作原理
微波是以光速c傳播的高速電磁波，當發(fā)射的電磁波碰到介質(zhì)液面時(shí)就會(huì )反射回來(lái)，雷達通過(guò)測量發(fā)射波與反射波之間的延時(shí)t來(lái)確定天線(xiàn)與反射面之間的距離（空高h）。T=2h/c。（c=300000km/s）光速c不受介質(zhì)環(huán)境的影響，傳播速度是穩定的，當測得延遲時(shí)間t就可獲得h。

雷達系統不斷地發(fā)射線(xiàn)性調頻信號（即頻率與時(shí)間成線(xiàn)性關(guān)系的信號），可以得到發(fā)射信號頻率與反身信號頻率之間的差頻，差頻正比于延遲時(shí)間t，也即正比于空高h。差頻信號經(jīng)過(guò)數據處理，就可獲得高空值h，罐高值與空高值之差就是液位值。

1.2 特點(diǎn)

1.2.1可靠性高。非接觸測量，無(wú)活動(dòng)部件，因而可靠性高。

1.2.2計量精度高。測量精度不受介質(zhì)溫度、壓力及介電常數等變化的影響。

1.2.3應用范圍廣?？蛇\用于各種油品儲罐，尤其運用于高精度、易結晶及高溫高壓的介質(zhì)。

1.2.4數字輸出技術(shù)。具有RS-232、RS-485標準接口，現場(chǎng)與控制室之間采用數字傳輸，可以克服模擬信號傳輸帶來(lái)的誤差。

1.2.5體積小、重量輕，安裝便捷、維護簡(jiǎn)單。

1.2.6有故障自診斷和提示功能。

           管型和喇叭型兩種。一般拱頂罐采用喇叭口安裝，浮頂罐采用波導管安裝。

1.3.2安裝。

①喇叭口天線(xiàn)的下端必須低于罐頂20mm以上，法蘭對水平面的誤差應小于±0.5°,喇叭天線(xiàn)的中軸線(xiàn)應保證與液面垂直，且距罐壁的最小安裝距離不能小于0.15H（H為罐高）。
②波導管安裝法蘭對水平面的誤差應小于±1°，波導管的中軸線(xiàn)必須與液面保持垂直；為避免沖擊，波導管的安裝位置應遠離進(jìn)出料口。（如圖3）

2 應用情況及效果

   2.1應用情況：自2002年以來(lái)，我們在原油末站兩座50000M3 的原油儲罐上安裝了兩臺，至今，先后又在柴油液態(tài)烴罐上安裝了6臺雷達液位儀，運行狀況良好。

2.2應用效果分析：為了考核雷達液位計的技術(shù)性能，我們于2003年7月，在原油罐區做了人工量油與液位儀自動(dòng)量油對比測試，效果良好。

①最大誤差為2mm，運行穩定。

②儀表能準確地反映各罐原油生產(chǎn)動(dòng)態(tài)、站內儲油情況，滿(mǎn)足了原油動(dòng)態(tài)計量、數據傳輸的要求。

③方便管理和操作運行。

2.3存在的問(wèn)題與改進(jìn)措施：

2.3.1波導管附著(zhù)物對測量的影響。由于設計上的缺陷，我廠(chǎng)原油罐采樣口利用了雷達液位儀的波導管，采樣過(guò)程造成一定量的原油積聚在波導管上，引起測量誤差。針對這一問(wèn)題，我們在浮盤(pán)導向管進(jìn)行開(kāi)孔后，將其改造成了新的采樣口，解決了這一問(wèn)題。

2.3.2電源對測量的影響。由于電網(wǎng)壓力波動(dòng)較大，對一、二次儀表供電影響較大，影響了雷達液位計的正常工作。針對這一問(wèn)題，我們增設了一套穩壓裝置，保證了一、二次儀表的供電正常。

2.3.3傳輸波導管引起的測量誤差。波導管一般離罐底200-300mm左右，應為一整根，若需加長(cháng)，必須采用外夾套焊接方法，不能對焊。波導管內壁絕不能有焊縫及毛刺存在，否則會(huì )影響測量精度。

2.3.4罐內液體反射面以上組分構成及特性對測量誤差的影響。

①利用雷達系統進(jìn)行液位測量，必須保證一部分反射波從物位表面反射回去。若液體物位表面存在一層氣泡，反射信號的能量很小，將引起測量誤差，如圖4所示。消除的方法是加傳輸波導管。

②液化氣罐的測量由于其飽和蒸汽壓低，氣相濃度大，對測量精度產(chǎn)生較大影響。消除的方法是進(jìn)行智能補償。

3 經(jīng)濟效益和社會(huì )效益

3.1DJ系列雷達液位計結構合理，性能良好，計量準確，穩定性好，實(shí)現了對油品儲罐的全天候計量和監督。

3.2雷達液位計的推廣應用，較好地解決了我廠(chǎng)原油進(jìn)廠(chǎng)的盈虧計量及成品油出廠(chǎng)的損耗管理。通過(guò)原油的準確計量，2003年曾及時(shí)發(fā)現3起在原油管線(xiàn)上栽閥偷油案件，并采取措施，使其及時(shí)被杜絕，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。

3.3雷達液位計和推廣使用，充實(shí)了我廠(chǎng)局域網(wǎng)數據，為生產(chǎn)管理自動(dòng)化打下基礎。目前上海自動(dòng)化儀表五廠(chǎng)計量數據90%已實(shí)現了網(wǎng)上采集和傳輸。

3.4雷達液位計的應用，減少了對人工操作的依賴(lài)，取消了操作工每?jì)尚r(shí)上罐量油一次的作業(yè)，極大地減輕了崗位工人的勞動(dòng)強度，提高了勞動(dòng)效率。

3.5雷達液位計的使用，杜絕了在炎熱、雷雨、冬雪等惡劣環(huán)境條件下，人工檢尺的不安全因素。

4 結   論

上海自動(dòng)化儀表五廠(chǎng)雷達液位計的推廣應用，實(shí)現了由接觸式測量到非接觸性測量的轉變，綜合測量精度提高到了±1mm。在企業(yè)面臨入世挑戰、深入挖潛增效的今天是油品儲罐液位計量的首選儀表。