磁致伸縮液位計(jì)在罐區(qū)儲罐上的應(yīng)用

磁致伸縮液位計(jì)在罐區(qū)儲罐上的應(yīng)用

中國石油集團(tuán)東北煉化工有限公司吉林設(shè)計(jì)院 孫德利，王長河

文章介紹了磁致伸縮液位計(jì)基本工作原理、組成及主要性能參數(shù)，結(jié)合具體的應(yīng)用案例闡述了磁致伸縮液位計(jì)特點(diǎn)，并對罐區(qū)儲罐液位檢測常用的各種方法進(jìn)行比較，指出了磁致伸縮液位計(jì)的優(yōu)勢。

磁致伸縮液位計(jì)；介電常數(shù)；響應(yīng)速度；高精度；低功耗；可靠性

1 概述

儲罐是煉油廠、油庫、戰(zhàn)略儲備庫、化工品倉儲及石化企業(yè)庫區(qū)儲存設(shè)備，通過對庫區(qū)儲罐介質(zhì)液位的精確測量，進(jìn)而計(jì)算介質(zhì)的體積量及質(zhì)量儲量，液位監(jiān)管系統(tǒng)是由管控系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等組成，可以輕松實(shí)現(xiàn)對整個庫區(qū)儲罐的液位監(jiān)測、控制、報(bào)警和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等工作，有效地節(jié)約人力、物力、財(cái)力，從而提高客戶的經(jīng)濟(jì)效益和現(xiàn)場安全性。因此，在罐區(qū)儲罐液位測量過程中，儀表的準(zhǔn)確性、響應(yīng)速度和可靠性等參數(shù)格外重要，現(xiàn)對磁致伸縮液位計(jì)在罐區(qū)儲罐液位測量進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2 磁致伸縮液位計(jì)基本工作原理及組成

2.1 基本工作原理

主要是利用磁致伸縮的物理特性進(jìn)行測量，不受介質(zhì)的介電常數(shù)、溫度或壓力變化的影響。如圖1所示，在非磁性傳感管的內(nèi)部有一根拉緊的磁致伸縮線1，電路單元沿磁致伸縮線發(fā)射電流脈沖2，從而在磁致伸縮線周圍產(chǎn)生一個環(huán)形的磁場3，液位浮子內(nèi)有一組永久磁鋼4，它們本身的磁場使磁致伸縮線沿軸向磁化。當(dāng)電流磁場和磁鐵磁場疊加，浮子位置的磁致伸縮伸縮線將產(chǎn)生一個瞬時扭力5，同時產(chǎn)生返回脈沖，該脈沖沿磁致伸縮線向兩端傳送，一端傳向傳感管的頂端，另一端傳向傳感管的底部。其中向頂端返回的脈沖波會被變送器電子單元所接收。由于脈沖波的傳播速度是恒定值，電子單元只需通過起始脈沖和返回脈沖的時間差就可以計(jì)算出浮子中磁鋼的位置，從而得到精確的液位。

圖1 磁致伸縮液位計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 產(chǎn)品組成

電子表頭：表頭是磁致伸縮的核心系統(tǒng)，主要由電子模塊和電路板組成，電路板與磁致伸縮傳感器相連接。磁致伸縮表頭結(jié)構(gòu)上可以分為單腔室和雙腔室兩種，表殼材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為壓鑄鋁外殼（外觀烤漆），還可根據(jù)工況需要特殊定制不銹鋼和聚碳酸酯表頭。

探桿組件：探桿組件主要包括探桿、傳感器、浮子；探桿內(nèi)裝有磁致伸縮線，與傳感器相連，探桿上串有永久磁性浮子液位計(jì)，反應(yīng)液面/界面的位置。360度全方位感應(yīng)信號設(shè)計(jì)，高信噪比，比值≥30:1，能量轉(zhuǎn)換年衰減量≤0.1%。

浮子：軍工級磁性材料，磁力線與浸沒線一致，保證指示液位真實(shí)，長期使用不消磁，高強(qiáng)度磁鋼，360度環(huán)磁設(shè)計(jì)，高強(qiáng)充磁技術(shù)。

3 磁致伸縮液位計(jì)性能特點(diǎn)

? 多功能：可以單獨(dú)測量液面界面，也可以同時測量液面和界面。

? 高精度：測量精度高達(dá)±0.5mm或0.01%滿量程。

? 免維護(hù)：核心元件不與過程介質(zhì)接觸，無需定期維護(hù)。

? 免標(biāo)定：智能化設(shè)計(jì)，參數(shù)自動存儲，無需實(shí)物標(biāo)定。

? 易安裝：安裝方便。

? 高安全：Ex ia IIC T4、Ex d IIC T6防爆等級和IP68防護(hù)等級。

? 易調(diào)試：模塊化結(jié)構(gòu)，三個標(biāo)準(zhǔn)按鍵，輕松操作，無需其它輔助設(shè)備。

? 低功耗：兩線制4～20mA帶HART輸出，24VDC回路供電，帶一體式LCD 顯示。

? 便于自動化管理：兩線制4～20mA帶HART的標(biāo)準(zhǔn)電流信號或RS-485數(shù)字信號接口，可直接接入PLC、DCS系統(tǒng)或其它計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，便于微機(jī)對信號進(jìn)行處理。

4 磁致伸縮液位計(jì)在罐區(qū)儲罐中的應(yīng)用

4.1 目前關(guān)于罐區(qū)儲罐液位常用檢測方法的比較如表1所示。

表1

4.2 磁致伸縮液位計(jì)在罐區(qū)儲罐的應(yīng)用案例

（1）某化工裝置罐區(qū)液氨儲罐，由于液氨揮發(fā)性較大，儲罐測量范圍很大，具有較高測量難度，采用的是磁致伸縮液位計(jì)測量，至今運(yùn)行6年，運(yùn)行一直很穩(wěn)定。

（2）2011年某成品油庫的汽油儲罐的液位測量是雷達(dá)液位計(jì)，投運(yùn)一段時間時發(fā)現(xiàn)汽油儲罐的液位測量經(jīng)常出現(xiàn)波動，計(jì)量不準(zhǔn)確，后經(jīng)換成磁致伸縮液位計(jì)測量，至今運(yùn)行5年，運(yùn)行一直很穩(wěn)定，測量數(shù)據(jù)也特別準(zhǔn)確。

（3）對于大庫區(qū)的儲罐，要求測量介質(zhì)的液位及罐內(nèi)介質(zhì)的多點(diǎn)溫度，僅一個磁致伸縮液位計(jì)就能實(shí)現(xiàn)多功能測量，只需在儲罐上開一個口。2013年某成品油庫儲罐的液位及五點(diǎn)溫度測量采用的是一體式磁致伸縮液位計(jì)，至今運(yùn)行3年，運(yùn)行穩(wěn)定，測量精度高。

5 結(jié)束語

磁致伸縮液位計(jì)，大大減輕了儀表維護(hù)量，儀表精度滿足工藝測量要求；無須擔(dān)心由于儀表的原因造成儲罐的“冒罐”現(xiàn)象甚至?xí)斐上到y(tǒng)停車；安裝方便、維護(hù)簡單、操作容易。隨著人們對環(huán)保意識的加強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，這種儀表會越來越受到用戶的青睞，尤其在罐區(qū)儲罐復(fù)位測量應(yīng)用中。

[1] 張華莎. 石油化工油品儲罐計(jì)量與測量儀表設(shè)計(jì)方案[J]. 石油化工自動化, 2015.10.

[2] 韓鈞, 何躍華, 王惠勤. SH/T3007-2014 石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 中國石化出版社, 2015.

孫德利，吉林人，碩士，高級工程師，1995年畢業(yè)于南京化工大學(xué)自動化專業(yè)，現(xiàn)就職于中國石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院電控室。

Application of Magneto Liquid Meter in Level Measurement of Tank

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