浅析油罐液位检测的几种方法
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C 动量与测试友 术 20 少05丰第 一 券书 2南
浅析油罐液位检测的几种方法
O S me tos O l n L q i L vl aue et n o Me d fr T k ud e Mesrm n h o i a i e
何 奇 唐得刚
( 解放军后勤工程学院研究生四队, 重庆 401) 006
Hale Waihona Puke 1 引言 现在的石油生产和 日常加工过程中需要把原油储存 到储油罐中, 储油罐中液位的测量是非常必要的, 为准确 测量原油的存储量需要准确的测量油罐液面高度。储罐 液位是原油集输工艺的重要参数之一, 准确地测量储罐 液位是储运系统信息管理的重要依据。油罐储油计量是 油料业务中的一项重要组成部分, 目的在于正确测得 其 储罐容积、 内部存储液体介质的质量、 油品含水率等实时 监测液位的高低、 对液位上下限进行报警, 连续监视作业 过程并进行调节, 使液位保持在所要求的高度。实现对 油罐的自 动计量, 达到测量的及时性、 准确性和高效性的 目的, 不仅能满足平时的正常作业和应急保障, 还可以减 少工作人员的劳动强度, 及时提供决策数据, 提高油库自 动化信息管理水平。 由于原油储罐的参数动态变化快、 含水率高, 而且测 量现场环境比较恶劣, 易燃易爆, 既要保证数据的准确和 及时, 又要确保储罐的安全, 防止意外事故发生, 所以检 测难度大。因此, 摒弃原有落后的检测手段, 寻找更好的
H 一罐底到晒 A点的高度。 G 应用接 口模 块是把 H U 与上位机相连接, I 可用
R -22 S 3C或R -45 S 8 接口, 最多可接 1 个 H U 4 I 。计算
机为个人计算机, 可显示各种参数、 图形( 包括流程图) 等, 进行油罐区的管理, 如图 1 所示。
[] 4 卢毅, 赖杰. H L与数字电路设计 科学出版社,03 (2 . VD 20 ,1)
10 A 一般情况下, 0r , n 也有8m 0 A左右, 但是, 这样的误差 是允许的, 它基本不影响芯片的正常工作。
6 小结 在设计中, 我们用 At a lr 公司生产的复杂可编程逻 e
2 几种比较有效的油罐液位检测方法
2 1 静压法 .
静压法顾名思义是利用液体静压的原理来测量罐内 油品的物理参数。油罐内的液体对安装在罐底部的压力 传感器产生一个静态压力, 这个压力反应在传感器模片 上是一个压强, 即单位面积上的压力, 而且这个压强乘以 油罐平均有效截面积即得到罐内液体的质量( 重量)这 , 就是静压法计量系统的原理。
( 上接第 9 如图6 页) 所示, 动态 自校正超声液位测量装 置由超声波换能器和液面约束管组成。液面约束管是一 套特别加工的不锈钢管, 它同时起到校正超声波传播速 度和限制液面波动的作用。液面约束管分内外 2 在 层, 管壁上开有小的通液于 L起连通作用的孔, 当通液孔孔 径足够大、 数量足够多时, 可保证管内外液面保持一致。 超声波发射到液面的范围就在液面约束管内部。
成。 变送器是高精 压力 度智能型压力 送器, 变 精度为01 .N I一 ,
0% . 。静压接口 2 单元( I 有计算功能, 1- 台压力 H U) 用 -3 变送器信号送人 H U 中, I 它可计算质量、 密度、 体积和液 位, 用户可组态。计算公式如下:
质量 二( a一 C x面积 ; P P) 密度二( a一 b u ; P P )H b /
作者简介: 白国花, 硕士, 女, 主要研究方向: 测试计量技术与仪器。工作单 位: 中北大学电子工程系。通讯地址:30 1山西省太原市中北大学电子 005 工程系国家重点实验室36 0 室。 马铁华, 中北大学电子工程系国家重点实验室( 太原005) 30 1 收稿时间: 0 一 1 2 2 5 0一 0 0
万方数据
液位=(a )密度十 b - c/ P P H. 式中:a P 一罐底压力( A点) ;
P -罐内B点压力; b P 一罐顶 C点压力; C Hb A点与 B点高度; a 一罐
仃苛事: 浅奔油节旋"检测时无种才法 ! l
口
反射时间几乎不大可能, 这就需要对雷达波进 行台成: 雷达液位计改脉冲雷达波为合成脉冲雷达波, 通过剩量 发射波与反射波的频率差, 间接地求得反射时间, 计算出 雷达波传播的距离, 如图5 所示。
setrv e Mac 2 0 . he, i d rh 2 es 0
5.5 A 参照 I v. uny M X00 D - 23m , c sfqec f A 70S c r e o r E IS 参数图( C E 参见该芯片的网上资料) 可知, 本设计系
统的电流参数基本满足要求。然而, 在实际实验中发现, 电源电流 I I 的值存在一定的误差, CN CT 有时可能高达
管的大小和厚度提供了选择依据
( 转第 1 页) 下 6
困
M TN + M U D a t L , CO) x S " x C等式中的参数代表 C C E f o m . g
的物理意义为: TN MC O是指用户烧写芯片采用高速方式
C 动量与测试技 术 20 05卒第 3 春君 2衡 2
静压法测量液位则是间接的方法, 即在通过人工输 人标准密度或直接测量真实密度 P 经转换获得标准密 f 度的情况下, 按照人工输人或直接测量得到的油温换算
为 真实密 然 度, 后用底部压力传感器测得的 压力除以 真
实密度即可得到液位。因而液位的准确与否不但与压力 传感器有关, 且与人工输人或直接测量的标准密度及油 温有关, 其中任一个参数的误差都会导致液位的误差。 所以, 静压法虽然是测量质量的最好方法, 但不是测量液 位的最好方法。
摘 要: 液位是油罐计量中的重要参数之一, 因此需要对它进行准确的测定。液位测量技术经过不断的发展, 其各种测量方法在工业生 产中都有自己的应用领域, 并得到长足的进步。这篇文章详细分析了几种比较有效的油品密度检测方法, 可以为研究者提供一些参考。
关键词: 液位检测; 静压法 ; 微波法; 超声波法
( UB 即T R O位选择开关打开) 时所需要的宏单元数, 本 设计中该值为 5; E是指芯片总的宏单元数, 0MC V D 本设 计中该值为6; S 是指用户本身设计所需要的宏单 4MC E UD
元数, 本设计中该值为 5 ; 0f, n, ,是指输人器件的最高时钟 , 频率, 这里为 1 zt L MH ; C是指靠牢在每个时钟上的逻 o g 辑单元的平均比率( 典型值为 015 ; , .2 )A B C的值为常 , 数,P 76S器件对应的A值为 09, E M 04 . 3B值为04, .0C 值为 000 .4 0 根据以上等式, 估算 出本设计中,CN 电流值为 II CT
图2 波的反射
高度。 超声波测量方法有很多其它方法不可比拟的优点: () 1测量精度高;2 响应时间短可以方便的实现无滞后 () 的实时测量;3非接触测量, () 性能稳定可靠, 对液体的物 理化学性质的适应性极强( 不怕酸碱等强腐蚀性液体等) 如: 。
测量传感装置的构造和测量原理: 动态自校正液位 测量采用液介式传播超声波。频率为兆赫兹级的超声波 图 3 长距离测量 换能器置于液体底部, 从下向上发射超声波, 并在气液分 由图2 d二△c / 可知: x c2 界面反射。发射换能器同时用作接收换能器, 接收液面 其中。 为电磁波在空气中的传播速度, 约为光速( 3 回波。在同一介质中, 超声波频率越高, 波长越小, 衰减 x m s。雷达在长距离的测量中应用比较成熟, Is/) O 如飞 越大; 但由波的衍射和干涉的相关知识可知, 频率越高, 机、 导弹等; 在短距离测量中, 由于雷达波自身的原因, 无 越不易衍射, 测量精度越高。超声液位测量, 多采用兆赫 法精确的测量反射时间, 因而使其应用受到了限制, 如图
【 月王雷, 王保良 电容传感器新型微弱电容测量电路. 等. 传感技术学
报,02 (2 . 20 ,1)
参考文献
[l 陆瑞强.P D数字电路设计人门篇. 2廖裕评, CL 清华大学出版社,
20 ,1 ) 0 1(0 . DI a c l e i dc 公 i Smcnutr 司 C 4 1I Q a ita S ih a F ihd o r o D 06i u。 le l t ,i C 曰‘ r w v l a a
4所示。
雷达液位计使用频率在 l 附近的微波。油罐相 Oz H 对来说高度不高, 而所要求的精度、 分辨率高, 直接测量
万方数据
兹级的频率。本方法中, 超声波换能器选用频率 .= f 2 z在一般液体中传播速度 r 10 一10m s波 MH , , ( 50 , = ) 0 /
长人 二5 7 5 m s 一 . /。这种波长范围为以下的液面约束 m
量数据, 可用于罐区管理, 利用 H G得到的信息, T 通过 P C进行批量调和作业。应用 H G技术可直接计算重 L T
量或质量, 同时连续计算密度、 液位和体积。H G没有 T
可动部件, 罐内也没有任何器件, 维护工作量小, 因无磨
, 能 测 管 系 的 技 和 设 ,现 油 罐 智 监 与 理 统 新 术 新 备实 原 储
油罐液位测量新技术静压计量( T ) H G 正在受到越
来越多的重视, 这是油罐液位测量技术的的新发展。采 用 H G技术可以解决一般的计量方法不能或难以解决 T 的特殊问题, 可以满意地应用于液化石油气球罐、 沥青罐
和原油罐等的液位计量, 也可用于其他油品测量。H G T 可以实时地计算罐内产品的质量和密度, 提供精确的贮
的自动计量具有十分重要的意义。随着石油工业的发 展, 原油储罐自 动计量技术越来越受到人们的普遍关注。 近年来, 由于计算机、 光纤、 超声波、 雷达、 传感器等高新 技术不断涌现, 油罐液位 自 动计量已进人多功能、 高精度 的新阶段。
损部件, 因此无需定期标定, 其精度可以长时间内保持不 变。智能型油罐 H G系统由三台压力变送器、 T 静压接 口 单元( I )应用接口( I 模块和计算机(C 所组 HU 、 A M) P)