淺談LNG接收站儲(chǔ)罐儀表LTD工作原理

馮招招

摘要： 文章以福建LNG接收站儲(chǔ)罐儀表測(cè)量系統(tǒng)為例，簡(jiǎn)單介紹了液位-溫度-密度計(jì)（LTD）液位測(cè)量、溫度測(cè)量及密度測(cè)量工作原理，詳述了密度測(cè)量計(jì)算方法，對(duì)今后儲(chǔ)罐儀表系統(tǒng)液位-溫度-密度計(jì)（LTD）的運(yùn)行監(jiān)控及檢維修工作提供了有效的理論數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞： 儲(chǔ)罐儀表;液位-溫度-密度計(jì)（LTD）;測(cè)量原理;PT100鉑熱電阻;鏈輪;鋼帶盤

【中圖分類號(hào)】 TP273【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1674-3733（2020）16-0208-01

伴隨著我國天然氣行業(yè)的迅猛發(fā)展，液位-溫度-密度計(jì)（LTD）以其多功能性，既可以測(cè)量介質(zhì)液位，也可以測(cè)量介質(zhì)溫度和密度，且具有高精確性和穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，一直被廣泛應(yīng)用于LNG儲(chǔ)罐介質(zhì)液位、溫度和密度測(cè)量。本文詳細(xì)闡述了液位-溫度-密度計(jì)（LTD）的溫度測(cè)量、液位測(cè)量及密度測(cè)量原理，通過收集LTD在福建LNG接收站液化天然氣儲(chǔ)罐中相關(guān)生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，總結(jié)出了密度測(cè)量的計(jì)算方法。

1液位-溫度-密度計(jì)（LTD）簡(jiǎn)介

液位-溫度-密度計(jì)（LTD）是一款緊湊型設(shè)備，主要由伺服電機(jī)、滑環(huán)、LCD顯示器、鋼帶盤、鏈輪、限位臂、電子編碼器、傳感器探頭和電路板組成。傳感器探頭具有測(cè)量液位、溫度和密度的能力，傳感器探頭通過PTFE涂層的穿孔帶可以保持在液體介質(zhì)的任何地方或液面，通過探頭中的傳感器對(duì)LNG介質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，探頭與LTD之間的通訊是通過帶PTFE涂層的鋼帶，穿孔不銹鋼帶通過一個(gè)鏈輪，電磁驅(qū)動(dòng)電子編碼器來確定探頭的位置和介質(zhì)液位。

2液位-溫度-密度計(jì)（LTD）工作原理

2.1液位測(cè)量原理

液位-溫度-密度計(jì)（LTD）液位測(cè)量是利用一個(gè)能準(zhǔn)確記錄鏈輪旋轉(zhuǎn)的絕對(duì)編碼器，鏈輪通過與傳感器探頭相連接的鋼帶驅(qū)動(dòng)，鏈輪每旋轉(zhuǎn)一圈300mm，絕對(duì)編碼器準(zhǔn)確記錄了鏈輪旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，從而來精確確定傳感器探頭在液化天然氣（LNG）儲(chǔ)罐內(nèi)的具體位置，計(jì)算得出測(cè)量介質(zhì)的液位。

液位-溫度-密度計(jì)（LTD）傳感器探頭與鋼帶相連接，在介質(zhì)液位測(cè)量過程中，編碼輪通過磁耦合驅(qū)動(dòng)跟隨齒輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼輪包含以毫米計(jì)量單位和厘米計(jì)量單位進(jìn)行分級(jí)編碼的孔洞，每移動(dòng)10cm，通過小齒輪將引起分米計(jì)量單位的鋼帶盤轉(zhuǎn)動(dòng)，以此類推，分米計(jì)量單位的鋼帶盤每轉(zhuǎn)動(dòng)10分米，將嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)量單位為米的鋼帶盤，最后，每轉(zhuǎn)動(dòng)10米，將嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)第三和最后一個(gè)計(jì)量單位為丈的鋼帶盤。通過這四個(gè)組合編碼輪能組成一個(gè)從0到99999mm、精度為+/-1mm的絕對(duì)編碼，這些編碼以孔或黑底白紋表示，由光傳感器讀取，每個(gè)十進(jìn)位編碼由均勻分布在編碼區(qū)域的25個(gè)光傳感器讀取，每個(gè)十進(jìn)位被平均分成30等分，提供30個(gè)不同的編碼。為確保液位-溫度-密度計(jì)（LTD）能夠?qū)崟r(shí)地顯示液位，25個(gè)傳感器每秒鐘讀取3次，通過讀取25個(gè)光傳感器的狀態(tài)就能精確計(jì)算出被測(cè)介質(zhì)的實(shí)時(shí)液位。

此外，當(dāng)液位被讀取時(shí)，總是連續(xù)讀兩次，這兩次讀數(shù)必須相同才被接受，如果不是這種情況，主機(jī)將顯示錯(cuò)誤信息，直到連續(xù)讀兩次液位讀取值相等后重新建立液位實(shí)時(shí)顯示。

2.2溫度測(cè)量原理

液位-溫度-密度計(jì)（LTD）帶有一個(gè)能夠測(cè)量密度和溫度的傳感器探頭，該探頭中測(cè)量溫度的傳感器是由一個(gè)PT100鉑熱電阻組成，安裝在探頭激勵(lì)線圈的正上方，經(jīng)過鋼帶與LTD主電路板相連，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，LNG儲(chǔ)罐中介質(zhì)溫度的變化由溫度傳感器PT100鉑熱電阻轉(zhuǎn)換成阻值的變化，然后通過鋼帶傳至LTD主電路板上經(jīng)微處理器計(jì)算得出液體介質(zhì)各位置的實(shí)時(shí)溫度值。

2.3密度測(cè)量原理

液位-溫度-密度計(jì)（LTD）帶有一個(gè)能夠測(cè)量密度和溫度的傳感器探頭，該傳感器探頭支撐腔固定安裝在鋼帶的末端，經(jīng)連接接頭與鋼帶相連，傳感器探頭支撐腔是一個(gè)頂部和

底部完全開放的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部安裝有激勵(lì)線圈、振動(dòng)管和頻率傳感器（詳見下圖），在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，液位-溫度-密度計(jì)（LTD）

傳感器探頭正常停留在LNG儲(chǔ)罐罐底，測(cè)量底部的密度和溫度，在移動(dòng)期間，傳感器探頭從罐底勻速開始向上運(yùn)行，移至儲(chǔ)罐液體介質(zhì)表面，然后再勻速向下運(yùn)行下降到罐底，利用侵沒在液體中的線圈振動(dòng)是液體的一種密度特性，將所測(cè)液體介質(zhì)密度轉(zhuǎn)換成傳感探頭內(nèi)振動(dòng)線圈的周期振動(dòng)頻率，然后通過鋼帶傳至主電路板上經(jīng)微處理器計(jì)算得出液體介質(zhì)各位置的實(shí)時(shí)密度值。

以下為密度方程組：

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