投入式液位计在油罐液位测量中的应用

数据采集系统具有流程显示、报警处理、趋势图显示、报表打印等项功能，但在油罐液位检测方面还存在着一些不足，以前所采用的浮标指示误差太大，不能及时准确地反映出罐位的变化。为了进一步完善数据采集系统，某输油站*次在油罐上安装了投入式液位计，该投入式液位计性能稳定、精确度高、安装调试和维护十分方便，其价格只有进口投入式液位计的十分之一。液位计所检测到的罐位变量信号可直接传至计算机，从显示仪上便可观察到实际罐位的变化情况，从而弥补了数据采集系统中无罐位变量的不足，这不仅大大降低了劳动强度，同时还提高了工作效率。实践证明，在油罐的液位检测方面，投入式液位计完全可以取代进口液位计。

中国石油天然气管道局某输油站的数据采集系统是东营至滨州自动化密闭输油的重要组成部分。主机采用AX486PC机，系统的管理采用清华大学研制的TH-DCS组态式工控软件，主要对1号、2号、3号宾汉姆泵的振动温度、进出站压力温度、汇管压力和泵入口压力等变量进行监测控制，并具有进站压力低保护停泵和温度超高保护功能。其控制机理如下：

1、当进站压力过低或出站压力超过其高限设定值时，即按3号、2号、1号泵的顺序停泵，直到进站压力或出站压力恢复到正常值为止。

2、当单台泵或电机温度超过报警值时，系统发出声音报警，提醒值班入员注意。当温度继续上升到停泵值时，系统经判别后向该泵发出停泵命令。同时，该系统还具备了流程显示、报警处理、趋势图显示、报表打印等项功能􀀁因此数据采集系统的投运,不但保证了运行设备的安全和输油生产的顺利进行，而且􀀁还减轻了值班入员的劳动强度，提高了劳动效率。

从输油生产实际出发，该系统还存在着不完善的地方。输油泵站不仅接收*站的来油，实现了自动化密闭输油，而且还接收采油厂二*站来油，每天输量为2100m3左右。根据输量，这些来油一部分进罐，另一部分直接进泵入口，加压后输往下一站。如果二*站停输，为了确保东临线输量稳定，必须通过给油泵从罐内抽油，经加压后输往下一站。因此，罐内液面每天变化较大。原来应用的浮标指示误差太大，且经常卡死，无法及时反应出罐位的变化。这就需要值班入员经常上罐检尺，特别是雷雨大风天气，以及夜晚或冬天上罐检尺，更增加了很多不安全因素，同时也增加了值班入员的劳动强度。为了进一步完善数据采集系统，降低劳动强度，确保安全、平稳输油，安装大罐液位计取代原来落后的浮标指示势在必行。

液位检测系统的选购及投运

1、投入式液位计的选型

目前，国内外各种型号的投入式液位计，其功能各异、价格悬殊，有的进口液位计价格竟高达几十万元，且购买周期长，配件奇缺，一旦出现故障，维护保养难度相当大，且安装不便。目前东黄线采用的较多的浮子式液位计，在安装时必须清罐后进入罐底安装导向钢丝和浮子，如果在使用中浮子脱落，就会给维护工作带来很多不便，东黄线曾多次发生过导向钢丝或浮子断落的事故。这种液位计具有功能全、精度高等优点，但其价格昂贵，安装维护难度大。经过反复比较，*终选用了绍兴中仪ZYK24系列投入式液位计。它的价格适宜检测、变送及显示全套设备不到万元，且完全满足生产实际的需要，安装调试和维护十分方便。选购这种液位计不但降低了生产成本，而且节约了大量的经费。

2、安装、调试及投运

投入式液位计的安装，只需从大罐检尺孔将液位计检测元件放入罐中，再将投入式液位计用卡子固定在罐顶即可，4~20mA标准信号通过信号线传到显示仪或计算机上。投运时也只作少量零点、量程调整即可投入运行。为了提高测量准确度，防止原油中的杂质堵塞检测元件，在安装时将检测元件放在距罐底2.5m的安全罐位处，有效保证了液位计的正常运行。

投入式液位计安装示意图

投入式液位计工作原理

投入式液位计和数字显示仪即可组成罐位检测系统。

设液体密度为Q，液位高度为H，大气压力为P0，则液体压力P=P0+QH，若液体密度􀀁Q不变,则测得压力P就能知道液体深度。变送器采用导气电缆将大气压力P0。引入敏感元件背压一侧，导气电缆的通气孔经中继箱与大气相通，从而使P=QH，这样就消除了大气压力变化引起的测量误差，保证了液体深度的精确测量。

检测元件—传感器则采用高技术激光精刻的硅膜片传感器，在感受到被测液体介质的静压后，将其转换成􀀁0~100mV电压信号，经屏蔽电缆传到信号转换电路上􀀁见图􀀁􀀂，外部电源通过内部基准电源电路可产生一个基准电压供放大器和V/I转换电路，使其不受外界电源变化的影响。为适应不同传感器的要求，该电路设置了高精密恒流源或恒压源两种电路向传感器供电。这样在信号上*先能保证较高的精度，再经高输入阻抗放大器和高负载能力的V/I转换器就能输出对应于测量范围的电流或电压信号。转换电路在设计上采用了集成芯片，并有以下特点：

1、虽然传感器已在较大范围内（0~70℃）实现了温度补偿，但在信号转换电路的设计上还是加入了温补电路以消除电路温漂对测量的影响，使环境温度影响每10℃ 降低􀀁0.05%，整个液位变送器的温度影响指标每10℃达到0.1%。

2、电源波动对信号输出的影响*小，电源在12.7~38V范围内波动，其误差小于基本误差的二分之一。

3、带负载能力很高，*大为1.2kΩ。

4、具有*强灵活性，可以根据用户需要提供4~20mA、0~5V等多种信号输出方式。

5、零点和量程调整范围很大，量程的压缩比为5:1，零点适移量为30%。

投入式液位计信号转换电路原理图

液位计检测到的罐位信号经信号电缆传到控制室，从CRT或显示仪上便可观察到实际罐位的变化情况。

投入式液位计运行状况

该投入式液位计自投运以来，经过一段时间运行考验，它的性能稳定，其准确度完全适于罐位监侧，下面列出一组实验数据供参考见表。

投入式液位计所测罐位结果，19日前显示误差为0.06m左右，其主要原因是安装时起始点不准，加之入工检尺误差大，相同罐位下两个入检尺的结果都有出入,因此检尺数据仅供参考。19 日调整后误差明显减小，且稳定，仍可通过准确调整起始点消除误差。再者，入工检尺存在着读数误差、视觉误差、入自身因素引起的误差等，加之用精度低的值去衡量精度高的值，这本身就有误差。因此，从以上数据可知，投入式液位计完全满足油罐液位检测所需的精度要求。

通过投入式液位计一段时间的运行，可以得出如下结论。

该液位计性能稳定可靠，精确度完全满足罐位监测要求，且安装维护十分方便，与浮子式液位计相比有投资少、维护方便等优点。同时将罐位变量信号传至计算机，可以从CRT上很方便地观察液位变化，从而弥补了数据采集系统中无罐位变量的不足。

投入式液位计在滨州输油站尚属*次使用，很多入对它的性能不太了解。但通过实践证明，这种液位计完全可以取代进口液位计用于原油储罐液位监测，而投资只有进口液位计的十分之一，并且安装、维护及投运十分方便。投入式液位计已在中国石油天然气管道局胜利输油公司作为技术推广项目，相信在今后的石油企业中能得到大量应用，前景广阔。