張杰（中海殼牌石油化工有限公司，廣東 惠州 516081）

乙烯工業(yè)是石油化工產(chǎn)業(yè)的核心，乙烯產(chǎn)品占石化產(chǎn)品的75%以上，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。世界上已將乙烯產(chǎn)量作為衡量一個國家石油化工發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。安全有效的生產(chǎn)及存儲管理乙烯產(chǎn)品勢在必行，中海殼牌石油化工有限公司作為世界一流的乙烯生產(chǎn)廠，采用了先進(jìn)的罐區(qū)管理系統(tǒng)。

罐區(qū)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確獲取罐內(nèi)液位、溫度、壓力等過程變量，通過CIU運(yùn)算可實(shí)現(xiàn)物料的存儲、計量、收付等環(huán)節(jié)的自動化，使各級生產(chǎn)管理部門及計量統(tǒng)計部門能夠及時了解生產(chǎn)和裝置的運(yùn)行狀況，為罐區(qū)的精確、安全運(yùn)行提供保障。中海殼牌石油化工有限公司低碳烯烴裝置有23臺罐使用了ENRAF公司開發(fā)的一套TDAS系統(tǒng)設(shè)備，分為11臺常壓罐及12臺球罐，存儲的介質(zhì)有乙烯、丙烯、丙烷、丁二烯、凝析油等。

1 TDAS系統(tǒng)組成

TDAS的硬件設(shè)備包括：973系列H04型雷達(dá)液位計、854ATG伺服鋼帶液位計、VITO 672 PT100多點(diǎn)溫度計、壓力變送器、CIU Prime、CIU Plus等

2 現(xiàn)場設(shè)備的介紹

2.1 97 3雷達(dá)液位計

973 Smart Radar LT是一種測量液體儲罐液位的雷達(dá)液位計。LOP罐區(qū)使用的雷達(dá)液位計，其雷達(dá)型號均為H04，使用時配合罐隔離器安裝。H04罐隔離器有兩個定位銷的孔，安裝時必須保證雷達(dá)上定位銷所對的孔與排氣閥的位置成90度角。除電源、報警輸出和通訊電纜外，所有接入儀表的電纜都必須是屏蔽電纜。屏蔽層必須在電纜兩端同時接地。

2.2 85 4 ATG伺服液位計

854 系列伺服液位計遵從美國石油協(xié)會（API）和國際法制計量組織（OIML）的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計和生產(chǎn)制造，取得了包括中國在內(nèi)的世界主要國家的貿(mào)易交接計量認(rèn)證和安全防爆認(rèn)證。該伺服液位計采用多功能模塊化結(jié)構(gòu)，可以接入多點(diǎn)平均溫度計、單點(diǎn)溫度計和HART協(xié)議的壓力信號，提供了完善的貿(mào)易交接計量或者庫存管理計量的測量方案。還可以根據(jù)需要選擇液位模擬信號輸出、伺服密度測量、外接油水界面測量設(shè)備的功能，實(shí)現(xiàn)各種不同的輸入輸出模式。

854 ATG可分為接線室、電氣室和磁鼓室，電子室內(nèi)主要安裝有XPU板、SPU板、Power板。該設(shè)備使用220V交流電源，其接線區(qū)域分為本安和非本安兩部分。其外部輸入信號來自壓力變送器、溫度變送器、PT100溫度A線B線C線，外部輸出信號包括去977罐旁顯示器、電器硬開關(guān)輸出、4-20mA輸出、通訊總線輸出。

吊浮子的鋼絲纏繞在磁鼓表面的槽中，安裝在磁鼓軸上的馬達(dá)單元將力矩傳遞到力傳感器，力傳感器將力矩轉(zhuǎn)變成頻率信號，伺服處理單元（SPU）從力傳感器接受頻率，通過馬達(dá)控制浮子的位置，通過計算磁鼓收放浮子的圈數(shù)，可以測得罐內(nèi)液位。所有的移動動作都由步進(jìn)馬達(dá)產(chǎn)生，馬達(dá)帶動碼盤動作通過光電門，檢測到的動作與步進(jìn)馬達(dá)的步數(shù)進(jìn)行比較，丟失的步數(shù)被檢測到后，自動進(jìn)行補(bǔ)償。馬達(dá)動作一步鋼絲收放0.05mm。

在日常操作維修過程中，可以通過Honeywell Enraf公司的便攜終端（PET），通過紅外線接口與液位計連接通訊；或者利用Ensite組態(tài)調(diào)試軟件，通過BPM通訊總線與854系列伺服液位計進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試和組態(tài)。

由于TDAS系統(tǒng)的液位計還可用于儲罐內(nèi)產(chǎn)品的交付計量，因此對其測量值有較高的精度要求，然而在使用中有多種的因素可對其精度產(chǎn)生影響：浮子的浸沒深度。在設(shè)定參數(shù)時通常將浮子設(shè)為比較小的浸沒深度，即設(shè)定值趨近于浮子的重量。這樣可以降低不同產(chǎn)品的密度對精度的影響，使浮子上不容易沾上油污，而且產(chǎn)品波動的影響也最小。

3 Enraf CIU通訊控制單元

Enraf CIU通訊控制單元分為兩層，第一層是CIU Prime（通訊接口單元），第二層是CIU Plus（庫存管理計算單元）。該兩層應(yīng)用的是交叉冗余結(jié)構(gòu)，可以獨(dú)立完成儲罐的庫存計算任務(wù)。

3.1 CIU Prime是安裝在儲罐上的液位計量設(shè)備和控制室內(nèi)計算機(jī)系統(tǒng)之間的通訊接口，主要任務(wù)是掃描所有的儀表，并獲取數(shù)據(jù)，所有儲罐的數(shù)據(jù)掃描只需幾秒鐘時間，CIU Prim會連續(xù)掃描所有測量的數(shù)據(jù)，包括液位、溫度、壓力、密度、報警狀態(tài)、氣相溫度和其他相關(guān)數(shù)據(jù)等。所有的數(shù)據(jù)都會儲存在內(nèi)部的實(shí)時數(shù)據(jù)庫中，供上位計算機(jī)系統(tǒng)調(diào)用。現(xiàn)場所有的BPM協(xié)議的儀表都可以直接接入到CIU Prime內(nèi)。CIU Prime提供2個獨(dú)立的上位通訊端口，用于連接PLC或者DCS系統(tǒng)，或者連接Enraf公司的CIU Plus單元。上位通訊采用標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議。通過通訊端口，可以實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程調(diào)試。CIU Prime提供兩路輸出，一路可以將所有一次測量的信號送到CIU Plus中，另一路可以連接Enraf公司的雷達(dá)專用調(diào)試軟件，對雷達(dá)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行必要的調(diào)整，可以得到整個儲罐的波形圖。

3.2 CIU Plus主要進(jìn)行獨(dú)立的硬件計算。我們可以通過En?raf的Ensite Pro軟件將罐容數(shù)據(jù)全部輸入到CIU Plus中，結(jié)合已經(jīng)在Plus中已經(jīng)內(nèi)置的國際通用的ASTM和API石油計量表、中國的國際石油計量表以及適合于各種化工品的國際標(biāo)準(zhǔn)算法，根據(jù)CIU Prime得到的一次測量信號，可以實(shí)時計算油品總視體積（TOV）、靜標(biāo)準(zhǔn)體積（NSV）、毛視體積（GOV）、總液相和氣相質(zhì)量、毛標(biāo)準(zhǔn)體積（GSV）、流量以及標(biāo)準(zhǔn)密度等數(shù)據(jù)。CIU Plus最多可以提供4個獨(dú)立的上位通訊端口，可以連接到Enraf公司的各個不同的系統(tǒng)，例如可同時連接到Ensite Pro庫存管理系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)等，且各個系統(tǒng)間相互獨(dú)立。

3.2.1 CIU Plus技術(shù)指標(biāo)

CIU Plus有2個現(xiàn)場通訊端口，可以連接1或2臺CIU Prime。這種模塊化設(shè)計非常適宜于安裝在不同的場所，適宜于距離較遠(yuǎn)的儲罐或者泵控制室。采用ModBus協(xié)議，可以連接50臺儀表，通訊速率為19200Bps。上位通訊接口也是采用RS-485，通訊協(xié)議為ModBus。

4 結(jié)語

罐區(qū)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在LOP裝置使用多年來，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，其先進(jìn)的Ensit診斷通訊軟件更是方便了人員在室內(nèi)就可以了解現(xiàn)場儲罐的溫度計及液位計的各項參數(shù)、過程數(shù)據(jù)、故障代碼等，能夠及時迅速的找出故障并加以解決，提高了存儲的可靠性，減少了現(xiàn)場作業(yè)的安全隱患。

[1]宋悅孝.電子測量與儀器[J].電子工業(yè)出版社,2009.

[2]鄭君里.信號與系統(tǒng)[J].高等教育出版社,2011.