摘要

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有流程體現(xiàn)、報(bào)警處理、趨勢(shì)圖體現(xiàn)、報(bào)表打印等項(xiàng)功能，但在油罐液位檢測(cè)方面還存在著一些不足，以前所采用的浮標(biāo)指示誤差太大，不能及時(shí)精確地反映出罐位的變化。為了進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，濱州輸油站首次在油罐上安裝了投入式液位計(jì)，該投入式液位計(jì)性能穩(wěn)定、精確度高、安裝調(diào)試和維護(hù)十分方便，其價(jià)格只有進(jìn)口投入式液位計(jì)的十分之一。液位計(jì)所檢測(cè)到的罐位變量信號(hào)可直接傳至計(jì)算機(jī)，從體現(xiàn)儀上便可觀察到實(shí)際罐位的變化情況，從而彌補(bǔ)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中無(wú)罐位變量的不足，這不僅大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)還提高了工作聽(tīng)從。實(shí)踐證明，在油罐的液位檢測(cè)方面，投入式液位計(jì)完全可以取代進(jìn)口液位計(jì)。

中國(guó)石油天然氣管道局濱州輸油站的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是東營(yíng)至濱州自動(dòng)化密閉輸油的嚴(yán)重組成部分。主機(jī)采用AX486PC機(jī)，系統(tǒng)的管理采用清華大學(xué)研制的TH-DCS組態(tài)式工控軟件，緊張對(duì)??1號(hào)、2號(hào)、??3號(hào)賓漢姆泵的振動(dòng)溫度、進(jìn)出站壓力溫度、匯管壓力和泵入口壓力等變量進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制，并具有進(jìn)站壓力低保護(hù)停泵和溫度超高保護(hù)功能。其控制機(jī)理如下??：

1、當(dāng)進(jìn)站壓力過(guò)低或出站壓力超過(guò)其高限設(shè)定值時(shí)，即按??3號(hào)、2號(hào)、1號(hào)泵的順序停泵，直到進(jìn)站壓力或出站壓力恢復(fù)到正常值為止。

2、當(dāng)單臺(tái)泵或電機(jī)溫度超過(guò)報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲音報(bào)警，提醒值班入員過(guò)細(xì)。當(dāng)溫度繼續(xù)上升到停泵值時(shí)，系統(tǒng)經(jīng)判別后向該泵發(fā)出停泵命令。同時(shí)，該系統(tǒng)還具備了流程體現(xiàn)、報(bào)警處理、趨勢(shì)圖體現(xiàn)、報(bào)表打印等項(xiàng)功能?? 因此數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的投運(yùn),不但保證了運(yùn)行設(shè)備的安全和輸油生產(chǎn)的順利進(jìn)行，而且??還減輕了值班入員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)聽(tīng)從。

從輸油生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，該系統(tǒng)還存在著不完善的地方。濱州輸油泵站不僅接收東營(yíng)首站的來(lái)油，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化密閉輸油，而且還接收濱南采油廠二首站來(lái)油，每天輸量為2100m3左右。根據(jù)輸量，這些來(lái)油一部分進(jìn)罐，另一部分直接進(jìn)泵入口，加壓后輸往下一站。如果二首站停輸，為了確保東臨線輸量穩(wěn)定，必須通過(guò)給油泵從罐內(nèi)抽油，經(jīng)加壓后輸往下一站。因此，罐內(nèi)液面每天變化較大。原來(lái)應(yīng)用的浮標(biāo)指示誤差太大，且經(jīng)常卡死，無(wú)法及時(shí)反應(yīng)出罐位的變化。這就需要值班入員經(jīng)常上罐檢尺，特別是雷雨大風(fēng)天氣，以及夜晚或冬天上罐檢尺，更增加了很多不安全因素，同時(shí)也增加了值班入員的勞動(dòng)強(qiáng)度。為了進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，確保安全、平穩(wěn)輸油，安裝大罐液位計(jì)取代原來(lái)落后的浮標(biāo)指示勢(shì)在必行。

液位檢測(cè)系統(tǒng)的選購(gòu)及投運(yùn)

1、投入式液位計(jì)的選型

目前，國(guó)內(nèi)外各種型號(hào)的投入式液位計(jì)，其功能各異、價(jià)格懸殊，有的進(jìn)口液位計(jì)價(jià)格竟高達(dá)幾十萬(wàn)元，且購(gòu)買周期長(zhǎng)，配件奇缺，一旦出現(xiàn)故障，維護(hù)保養(yǎng)難度相等大，且安裝不便。目前東黃線采用的較多的浮子式液位計(jì)，在安裝時(shí)必須清罐后進(jìn)入罐底安裝導(dǎo)向鋼絲和浮子，如果在使用中浮子脫落，就會(huì)給維護(hù)工作帶來(lái)很多不便，東黃線曾多次發(fā)生過(guò)導(dǎo)向鋼絲或浮子斷落的事故。這種液位計(jì)具有功能全、精度高等益處，但其價(jià)格昂貴，安裝維護(hù)難度大。經(jīng)過(guò)反復(fù)比較，zui終選用了紹興中儀ZYK24系列投入式液位計(jì)。它的價(jià)格適宜??檢測(cè)、變送及體現(xiàn)全套設(shè)備不到??萬(wàn)元，且完全滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要，安裝調(diào)試和維護(hù)十分方便。選購(gòu)這種液位計(jì)不但降低了生產(chǎn)成本，而且節(jié)約了大量的經(jīng)費(fèi)。

2、安裝、調(diào)試及投運(yùn)

投入式液位計(jì)的安裝，只需從大罐檢尺孔將液位計(jì)檢測(cè)元件放入罐中，再將投入式液位計(jì)用卡子固定在罐頂即可，4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)通過(guò)信號(hào)線傳到體現(xiàn)儀或計(jì)算機(jī)上。投運(yùn)時(shí)也只作少量零點(diǎn)、量程調(diào)整即可投入運(yùn)行。為了提高測(cè)量精確度，防止原油中的雜質(zhì)堵塞檢測(cè)元件，在安裝時(shí)將檢測(cè)元件放在距罐底????2.5m的安全罐位處，有效保證了液位計(jì)的正常運(yùn)行。

投入式液位計(jì)安裝示意圖

投入式液位計(jì)工作原理

ZYK24系列投入式液位計(jì)和ZYS80系列數(shù)字體現(xiàn)儀即可組成罐位檢測(cè)系統(tǒng)。

設(shè)液體密度為??Q，液位高度為??H，大氣壓力為P0，則液體壓力P=P0+QH，若液體密度??Q不變,則測(cè)得壓力P就能知道液體深度。變送器采用導(dǎo)氣電纜將大氣壓力P0。引入敏感元件背壓一側(cè)，導(dǎo)氣電纜的通氣孔經(jīng)中繼箱與大氣相通，從而使P=QH，這樣就消除了大氣壓力變化引起的測(cè)量誤差，保證了液體深度的精確測(cè)量。

檢測(cè)元件—傳感器則采用高技術(shù)激光精刻的硅膜片傳感器，在感受到被測(cè)液體介質(zhì)的靜壓后，將其轉(zhuǎn)換成??0~100mV電壓信號(hào)，經(jīng)屏蔽電纜傳到信號(hào)轉(zhuǎn)換電路上??見(jiàn)圖???? ，外部電源通過(guò)內(nèi)部基準(zhǔn)電源電路可產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)電壓供放大器和V/I轉(zhuǎn)換電路，使其不受外界電源變化的影響。為適應(yīng)不同傳感器的要求，該電路設(shè)置了高精密恒流源或恒壓源兩種電路向傳感器供電。這樣在信號(hào)上首先能保證較高的精度，再經(jīng)高輸入阻抗放大器和高負(fù)載能力的V/I轉(zhuǎn)換器就能輸出對(duì)應(yīng)于測(cè)量范圍的電流或電壓信號(hào)。轉(zhuǎn)換電路在設(shè)計(jì)上采用了集成芯片，并有以下特點(diǎn)??：

1、雖然傳感器已在較大范圍內(nèi)（0~70℃）實(shí)現(xiàn)了溫度補(bǔ)償，但在信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)上還是加入了溫補(bǔ)電路以消除電路溫漂對(duì)測(cè)量的影響，使環(huán)境溫度影響每????10℃ 降低??0.05%，整個(gè)液位變送器的溫度影響指標(biāo)每????10℃達(dá)到0.1%。

2、電源波動(dòng)對(duì)信號(hào)輸出的影響極小，電源在12.7~38V范圍內(nèi)波動(dòng)，其誤差小于基本誤差的二分之一。

3、帶負(fù)載能力很高，zui大為1.2kΩ。

4、具有極強(qiáng)靈活性，可以根據(jù)用戶需要提供4~20mA、0~5V等多種信號(hào)輸出方式。

5、零點(diǎn)和量程調(diào)整范圍很大，量程的壓縮比為5:1，零點(diǎn)適移量為30%。

投入式液位計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路原理圖

液位計(jì)檢測(cè)到的罐位信號(hào)經(jīng)信號(hào)電纜傳到控制室，從CRT或體現(xiàn)儀上便可觀察到實(shí)際罐位的變化情況。

投入式液位計(jì)運(yùn)行狀況

該投入式液位計(jì)自投運(yùn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行考驗(yàn)，它的性能穩(wěn)定，其精確度完全適于罐位監(jiān)側(cè)，下面列出一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)供參考??見(jiàn)表。

投入式液位計(jì)所測(cè)罐位結(jié)果，19日前體現(xiàn)誤差為0.06m左右，其緊張?jiān)蚴前惭b時(shí)起始點(diǎn)不準(zhǔn)，加之入工檢尺誤差大，相通罐位下兩個(gè)入檢尺的結(jié)果都有出入,因此檢尺數(shù)據(jù)僅供參考。19 日調(diào)整后誤差明顯減小，且穩(wěn)定，仍可通過(guò)精確調(diào)整起始點(diǎn)消除誤差。再者，入工檢尺存在著讀數(shù)誤差、視覺(jué)誤差、入自身因素引起的誤差等，加之用精度低的值去衡量精度高的值，這本身就有誤差。因此，從以上數(shù)據(jù)可知，投入式液位計(jì)完全滿足油罐液位檢測(cè)所需的精度要求。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)投入式液位計(jì)一段時(shí)間的運(yùn)行，可以得出如下結(jié)論。

該液位計(jì)性能穩(wěn)定可靠，精確度完全滿足罐位監(jiān)測(cè)要求，且安裝維護(hù)十分方便，與浮子式液位計(jì)相比有投資少、維護(hù)方便等益處。同時(shí)將罐位變量信號(hào)傳至計(jì)算機(jī)，可以從CRT上很方便地觀察液位變化，從而彌補(bǔ)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中無(wú)罐位變量的不足。

投入式液位計(jì)在濱州輸油站尚屬首次使用，很多入對(duì)它的性能不太了解。但通過(guò)實(shí)踐證明，這種液位計(jì)完全可以取代進(jìn)口液位計(jì)用于原油儲(chǔ)罐液位監(jiān)測(cè)，而投資只有進(jìn)口液位計(jì)的十分之一，并且安裝、維護(hù)及投運(yùn)十分方便。投入式液位計(jì)已在中國(guó)石油天然氣管道局勝利輸油公司作為技術(shù)推廣項(xiàng)月，相信在今后的石油企業(yè)中能得到大量應(yīng)用，前景廣闊。

中國(guó)石油天然氣管道局勝利輸油公司：李天成