宋巖松 關士武

大慶油田化工有限公司甲醇分公司生產(chǎn)準備車間

為了提高液氨儲罐的計量精度，提出了使用伺服液位計進行測量及溫度自適應動態(tài)補償?shù)姆椒?。探討了液氨體積及密度測量的理論依據(jù)，給出了液氨溫度自適應動態(tài)補償?shù)倪壿媹D，主要邏輯運算程序。

隨著市場經(jīng)濟向縱深發(fā)展，對裝置主要產(chǎn)品計量普遍提出了更高的要求。液氨作為主要的化工產(chǎn)品之一，采用傳統(tǒng)的計算表換算計量方法，明顯給產(chǎn)品計量帶來了不便，并且季節(jié)溫度變化的影響對液氨計量精度有較大的影響。

液氨儲罐傳統(tǒng)計量方法

傳統(tǒng)液氨庫存計量方法：首先由操作人員，用肉眼觀察磁翻板就地液位計，得出液位高度，通過數(shù)據(jù)對照表查找出對應的庫存體積，再用體積乘以夏天或冬天的液氨密度，從而得到當前液氨質(zhì)量計量庫存數(shù)據(jù)。

利用傳統(tǒng)液的氨庫存計量方法得到的庫存量偏差較大，無法與產(chǎn)品質(zhì)量流量計的累積值相符啊，其誤差產(chǎn)生的原因是：1）用肉眼觀察磁翻版就地液位計，肉眼觀察不同人或者不同時間得到的液位高度不同，2）磁翻板液位計精度還不是很高，浮子與桶壁之間有摩擦，3）對照表相關數(shù)據(jù)小數(shù)點保留位數(shù)少，4）液氨密度只采用夏冬兩個季節(jié)的兩個值，5）只能每班統(tǒng)計一次常量，無法實時統(tǒng)計計量。

理論依據(jù)

鑒于液位計所檢測到的液位高度與體積成二次函數(shù)關系，其輸出的4～20mA 信號僅代表在一定溫度條件下的體積庫存，要實現(xiàn)質(zhì)量庫存的測量，必須乘以介質(zhì)密度，其計算公式為

公式中 Vm為質(zhì)量庫存單位噸，V為體積庫存單位為立方米，ρ 為液氨密度，

體積與液位h 成函數(shù)關系，液氨密度與儲罐內(nèi)部溫度成函數(shù)關系

液氨儲罐為球形儲罐，實時體積為球缺的體積；

由于液氨密度隨季節(jié)、溫度變化而波動，根據(jù)液氨的性質(zhì)可以在溫度與密度之間建立一個函數(shù)關系式：ρ=F(t)，這樣就可通過檢測溫度來求得實時條件下的介質(zhì)密度，再根據(jù)式（4）計算出液氨的質(zhì)量庫存。這里，問題的關鍵在于用什么方法來建立 ρ=F(t)的線性方程，才能最佳反映ρ 的“真值”，使庫存測量的累積誤差為最小。

密度計算方法：

圖1 液氨溫度自適應動態(tài)補償?shù)倪壿媹D

利用已知密度表的數(shù)據(jù)，運用二元擬合方法得到在-50℃至50℃范圍內(nèi)，液氨的相對密度可按下式計算：

為降低計算難度也可采用簡化公式：

實施

初期的液氨液位高度是通過現(xiàn)場854ATG2 伺服液位計將信號送入合成氨裝置DCS 系統(tǒng)的AI 卡進行處理的，其采樣周期為5s（見圖1）。

由液位通過量程轉(zhuǎn)換可得到h，由溫度TI-55001 通過（計算模塊2）利用公式（6）得到液氨密度，再由（計算模塊1）根據(jù)公式（1）和公式（4）得到液氨庫存 Vm

計算模塊1 內(nèi)部程序：

程序中增加手輸密度模塊，用以防止溫度測量錯誤時，手動更改填寫液氨計量密度，當HIC55001 賦值為零時，采用自動計算密度。