LNG罐區(qū)儀表選型及測(cè)量管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉海霞

摘 要：計(jì)量系統(tǒng)是LNG儲(chǔ)罐中很重要的一部分。根據(jù)計(jì)量系統(tǒng)實(shí)際的使用和功能需求，需要對(duì)系統(tǒng)中的儀表進(jìn)行選型，同時(shí)對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行管理設(shè)計(jì)。不同的儀表，其具有不同的功能特點(diǎn)，實(shí)際使用中的側(cè)重點(diǎn)也不同。本文針對(duì)伺服液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、多點(diǎn)溫度計(jì)等儀表進(jìn)行詳細(xì)的闡述，同時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的研究。

關(guān)鍵詞：LNG;罐區(qū);儀表選型;測(cè)量管理

1 LNG罐區(qū)儀表的選型及特征

通常LNG儲(chǔ)罐的儀表選型需根據(jù)實(shí)際所需實(shí)現(xiàn)的功能要求來(lái)設(shè)計(jì)。每種儀表的用途和功能都不盡相同。一般來(lái)說(shuō)，每個(gè)LNG儲(chǔ)罐罐頂都會(huì)安裝2臺(tái)伺服液位計(jì);2臺(tái)16點(diǎn)平均溫度計(jì);1臺(tái)雷達(dá)液位計(jì);1臺(tái)液位溫度密度計(jì);儲(chǔ)罐旁安裝2臺(tái)罐旁顯示儀;控制室設(shè)2臺(tái)儲(chǔ)罐掃描儀，1臺(tái)交換機(jī)，3臺(tái)監(jiān)測(cè)站計(jì)算機(jī)。其中，每一類(lèi)型的儀表功能和原理結(jié)構(gòu)如下：

（1）伺服液位計(jì)。該液位計(jì)是每個(gè)LNG儲(chǔ)罐都會(huì)配備的儀表類(lèi)型。工作原理主要是利用浮力平衡的原理，再結(jié)合精密的測(cè)量裝置，通過(guò)傳感器測(cè)量伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)反映浮子在儲(chǔ)罐中的位置變化，從而能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)到儲(chǔ)罐內(nèi)液位的變化。具有高精度、高靈敏的優(yōu)勢(shì)，其精度能夠達(dá)到±0.7毫米之內(nèi)，在實(shí)際的生產(chǎn)中應(yīng)用極廣。

為了保證測(cè)量結(jié)果的可靠性和穩(wěn)定性，需要在儲(chǔ)罐中安裝穩(wěn)液管來(lái)保證伺服液位計(jì)測(cè)量過(guò)程的可靠性。穩(wěn)液管能夠有效防止浮子受到外界干擾而產(chǎn)生劇烈的浮動(dòng)。

（2）16點(diǎn)平均溫度計(jì)。該溫度計(jì)主要對(duì)LNG儲(chǔ)罐的溫度變化進(jìn)行監(jiān)控。其結(jié)構(gòu)主要由感溫元件和信號(hào)轉(zhuǎn)化模塊組成。16點(diǎn)代表16個(gè)PT100感溫元件，自上而下均勻分布，能夠可靠的、及時(shí)的將溫度變化信號(hào)采集出來(lái)，測(cè)量精度高，范圍廣。輸出的信號(hào)可以通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)化模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸。

（3）雷達(dá)液位計(jì)。該液位計(jì)主要利用雷達(dá)波反射的雷達(dá)定位原理制成，需要產(chǎn)生雷達(dá)波，對(duì)罐內(nèi)液面位置進(jìn)行回波定位。在裝配了雷達(dá)波發(fā)生裝置之后，通過(guò)導(dǎo)波管能夠傳遞雷達(dá)信號(hào)。這種雷達(dá)液位計(jì)具有定位準(zhǔn)確、精度高的特點(diǎn)，但是外接接口信號(hào)輸出比伺服液位計(jì)的少，一般只有2路信號(hào)通道。

（4）液位溫度密度計(jì)。該類(lèi)型儀表主要是將LNG儲(chǔ)罐的溫度、液位等信號(hào)監(jiān)測(cè)集成到一個(gè)測(cè)量裝置中，極大程度的降低了測(cè)量裝置硬件層面的復(fù)雜程度。通過(guò)伺服機(jī)構(gòu)，將多種傳感器布置在儲(chǔ)罐內(nèi)，傳感器探頭可以通過(guò)機(jī)械控制結(jié)構(gòu)在罐內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)以及懸浮控制，控制的方式可以自動(dòng)或者手動(dòng)操作。傳感器將采集到的信號(hào)通過(guò)信號(hào)線(xiàn)輸出，終端的計(jì)算機(jī)再對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類(lèi)處理。簡(jiǎn)化了繁雜的多種信號(hào)采集處理難度，增強(qiáng)了測(cè)量?jī)x表設(shè)備的集成程度。

（5）罐旁顯示儀。該顯示儀的主要功能是把收集處理好的信號(hào)顯示出來(lái)，能夠使得相關(guān)操作人員實(shí)現(xiàn)可視化操作。作為實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)的工作核心，通過(guò)實(shí)時(shí)顯示罐內(nèi)各方面狀態(tài)情況，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行反饋和補(bǔ)償，能夠合理的控制LNG儲(chǔ)罐的狀態(tài)，提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定性。

2 LNG罐區(qū)庫(kù)存管理與液位分層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

上述幾種常見(jiàn)的儀表類(lèi)型都是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中必不可少的組成部分。各部分之間通過(guò)不同的信號(hào)線(xiàn)相連，通過(guò)不同的數(shù)據(jù)協(xié)議和以太網(wǎng)環(huán)境實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸，從而搭建成整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的平臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)大致可分為庫(kù)存管理系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩部分。

2.1 LNG罐區(qū)庫(kù)存管理系統(tǒng)

庫(kù)存管理系統(tǒng)主要是根據(jù)用戶(hù)需求，對(duì)罐內(nèi)物料的存儲(chǔ)量、參數(shù)等相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和收集。該系統(tǒng)通常由儲(chǔ)罐掃描儀器和終端的計(jì)算機(jī)設(shè)備構(gòu)成。掃描儀作為主要的信息收集裝置，負(fù)責(zé)采集儲(chǔ)罐中各種參數(shù)數(shù)據(jù)，通過(guò)內(nèi)置的算法程序輸出信號(hào)處理計(jì)算結(jié)果。同時(shí)，該系統(tǒng)支持多臺(tái)終端設(shè)備同時(shí)進(jìn)行信號(hào)處理和監(jiān)測(cè)，大大提高了管理工作的效率。

庫(kù)存管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)對(duì)罐內(nèi)物料信息進(jìn)行收集和監(jiān)測(cè)，并且對(duì)歷史數(shù)據(jù)具有記憶存儲(chǔ)功能，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故危險(xiǎn)，進(jìn)行報(bào)警顯示。終端的操作軟件針對(duì)操作人員進(jìn)行了圖形化的定制，能夠?qū)?shù)據(jù)處理結(jié)果實(shí)現(xiàn)可視化的操作。操作人員通過(guò)軟件能夠?qū)迌?nèi)狀態(tài)、材料參數(shù)、報(bào)警設(shè)置以及歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)等功能進(jìn)行操作，極大提高了管理信息的系統(tǒng)化、有序化，提高了工作的效率和可靠性。

2.2 LNG罐區(qū)分層監(jiān)控

在對(duì)LNG罐內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，由于實(shí)際生產(chǎn)中，罐內(nèi)物質(zhì)多是由多種成分組成的混合物，所以，當(dāng)罐內(nèi)環(huán)境條件參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，罐內(nèi)的混合物質(zhì)由于其自身的化學(xué)性質(zhì)就會(huì)發(fā)生分層的現(xiàn)象。因此，在進(jìn)行LNG監(jiān)測(cè)時(shí)，有必要對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的分層監(jiān)測(cè)。通常當(dāng)罐內(nèi)物質(zhì)發(fā)生分層現(xiàn)象后，對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行加熱處理。當(dāng)儲(chǔ)罐隨著熱量的輸入，底層和頂層的物質(zhì)出現(xiàn)溫度和密度的差異，液體中所包含的能量也因?yàn)椴町惗斐蓚鬟f，從而產(chǎn)生液體翻滾的現(xiàn)象，解決液體分層的問(wèn)題。

分層監(jiān)控通常由罐內(nèi)溫度和密度監(jiān)測(cè)的傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)罐內(nèi)物質(zhì)的參數(shù)變化。傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)終端進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。如果罐內(nèi)物質(zhì)頂層和底層監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)差異很大時(shí)，即罐內(nèi)物質(zhì)極有可能已經(jīng)發(fā)生分層，操作人員可以通過(guò)設(shè)置不同的閾值，來(lái)控制罐內(nèi)物質(zhì)是否發(fā)生翻滾現(xiàn)象。

3 結(jié)語(yǔ)

上述分別詳細(xì)闡述了各個(gè)儀表類(lèi)型的工作原理以及使用特點(diǎn)，通過(guò)各種類(lèi)型儀表的組合和系統(tǒng)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)LNG罐區(qū)的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及管理。通過(guò)終端系統(tǒng)軟件的可視化設(shè)計(jì)，極大方便了工作人員的操作，提高了工作效率，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠穩(wěn)定性。

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