上海自動化儀表五廠雷達(dá)液位計在油品儲罐液位計量上的應(yīng)用

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

目前大多煉油廠計石油化工廠存在著檢測技術(shù)陳舊、檢測誤差大、維修調(diào)試?yán)щy等諸多問題。

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，給工人帶來不安全因素；

二是鋼帶液位計首次安裝要求較高，機(jī)械磨擦影響計量精度，還存在著液位突然移動跟蹤不及時，冬季重油罐易出現(xiàn)凍凝等問題；

三是稱重式計量儀表，這種儀表工作時必須向罐內(nèi)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(jù)以上問題所在，上海自動化儀表五廠生產(chǎn)的非接觸式雷達(dá)液位計在現(xiàn)場的推廣使用解決了油品儲罐液位檢測中存在的問題。

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(dāng)發(fā)射的電磁波碰到介質(zhì)液面時就會反射回來，雷達(dá)通過測量發(fā)射波與反射波之間的延時t來確定天線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(wěn)定的，當(dāng)測得延遲時間t就可獲得h。

雷達(dá)系統(tǒng)不斷地發(fā)射線性調(diào)頻信號（即頻率與時間成線性關(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，差頻正比于延遲時間t，也即正比于空高h。差頻信號經(jīng)過數(shù)據(jù)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，無活動部件，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(shù)等變化的影響。

1.2.3應(yīng)用范圍廣。可運(yùn)用于各種油品儲罐，尤其運(yùn)用于高精度、易結(jié)晶及高溫高壓的介質(zhì)。

1.2.4數(shù)字輸出技術(shù)。具有RS-232、RS-485標(biāo)準(zhǔn)接口，現(xiàn)場與控制室之間采用數(shù)字傳輸，可以克服模擬信號傳輸帶來的誤差。

1.2.5體積小、重量輕，安裝便捷、維護(hù)簡單。

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(dǎo)管安裝。

1.3.2安裝。

①喇叭口天線的下端必須低于罐頂20mm以上，法蘭對水平面的誤差應(yīng)小于±0.5°,喇叭天線的中軸線應(yīng)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(dǎo)管安裝法蘭對水平面的誤差應(yīng)小于±1°，波導(dǎo)管的中軸線必須與液面保持垂直；為避免沖擊，波導(dǎo)管的安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離進(jìn)出料口。（如圖3）

2 應(yīng)用情況及效果

   2.1應(yīng)用情況：自2002年以來，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(dá)液位儀，運(yùn)行狀況良好。

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

①最大誤差為2mm，運(yùn)行穩(wěn)定。

②儀表能準(zhǔn)確地反映各罐原油生產(chǎn)動態(tài)、站內(nèi)儲油情況，滿足了原油動態(tài)計量、數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/span>

③方便管理和操作運(yùn)行。

2.3存在的問題與改進(jìn)措施：

2.3.1波導(dǎo)管附著物對測量的影響。由于設(shè)計上的缺陷，我廠原油罐采樣口利用了雷達(dá)液位儀的波導(dǎo)管，采樣過程造成一定量的原油積聚在波導(dǎo)管上，引起測量誤差。針對這一問題，我們在浮盤導(dǎo)向管進(jìn)行開孔后，將其改造成了新的采樣口，解決了這一問題。

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

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

2.3.4罐內(nèi)液體反射面以上組分構(gòu)成及特性對測量誤差的影響。

①利用雷達(dá)系統(tǒng)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(dǎo)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(bǔ)償。

3 經(jīng)濟(jì)效益和社會效益

3.1DJ系列雷達(dá)液位計結(jié)構(gòu)合理，性能良好，計量準(zhǔn)確，穩(wěn)定性好，實(shí)現(xiàn)了對油品儲罐的全天候計量和監(jiān)督。

3.2雷達(dá)液位計的推廣應(yīng)用，較好地解決了我廠原油進(jìn)廠的盈虧計量及成品油出廠的損耗管理。通過原油的準(zhǔn)確計量，2003年曾及時發(fā)現(xiàn)3起在原油管線上栽閥偷油案件，并采取措施，使其及時被杜絕，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

3.3雷達(dá)液位計和推廣使用，充實(shí)了我廠局域網(wǎng)數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)管理自動化打下基礎(chǔ)。目前上海自動化儀表五廠計量數(shù)據(jù)90%已實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上采集和傳輸。

3.4雷達(dá)液位計的應(yīng)用，減少了對人工操作的依賴，取消了操作工每兩小時上罐量油一次的作業(yè)，極大地減輕了崗位工人的勞動強(qiáng)度，提高了勞動效率。

3.5雷達(dá)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(jié)   論

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