劉海霞

摘 要：計(jì)量系統(tǒng)是LNG儲(chǔ)罐中很重要的一部分。根據(jù)計(jì)量系統(tǒng)實(shí)際的使用和功能需求，需要對系統(tǒng)中的儀表進(jìn)行選型，同時(shí)對整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行管理設(shè)計(jì)。不同的儀表，其具有不同的功能特點(diǎn)，實(shí)際使用中的側(cè)重點(diǎn)也不同。本文針對伺服液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、多點(diǎn)溫度計(jì)等儀表進(jìn)行詳細(xì)的闡述，同時(shí)對監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的研究。

關(guān)鍵詞：LNG;罐區(qū);儀表選型;測量管理

1 LNG罐區(qū)儀表的選型及特征

通常LNG儲(chǔ)罐的儀表選型需根據(jù)實(shí)際所需實(shí)現(xiàn)的功能要求來設(shè)計(jì)。每種儀表的用途和功能都不盡相同。一般來說，每個(gè)LNG儲(chǔ)罐罐頂都會(huì)安裝2臺(tái)伺服液位計(jì);2臺(tái)16點(diǎn)平均溫度計(jì);1臺(tái)雷達(dá)液位計(jì);1臺(tái)液位溫度密度計(jì);儲(chǔ)罐旁安裝2臺(tái)罐旁顯示儀;控制室設(shè)2臺(tái)儲(chǔ)罐掃描儀，1臺(tái)交換機(jī)，3臺(tái)監(jiān)測站計(jì)算機(jī)。其中，每一類型的儀表功能和原理結(jié)構(gòu)如下：

（1）伺服液位計(jì)。該液位計(jì)是每個(gè)LNG儲(chǔ)罐都會(huì)配備的儀表類型。工作原理主要是利用浮力平衡的原理，再結(jié)合精密的測量裝置，通過傳感器測量伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來反映浮子在儲(chǔ)罐中的位置變化，從而能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測到儲(chǔ)罐內(nèi)液位的變化。具有高精度、高靈敏的優(yōu)勢，其精度能夠達(dá)到±0.7毫米之內(nèi)，在實(shí)際的生產(chǎn)中應(yīng)用極廣。

為了保證測量結(jié)果的可靠性和穩(wěn)定性，需要在儲(chǔ)罐中安裝穩(wěn)液管來保證伺服液位計(jì)測量過程的可靠性。穩(wěn)液管能夠有效防止浮子受到外界干擾而產(chǎn)生劇烈的浮動(dòng)。

（2）16點(diǎn)平均溫度計(jì)。該溫度計(jì)主要對LNG儲(chǔ)罐的溫度變化進(jìn)行監(jiān)控。其結(jié)構(gòu)主要由感溫元件和信號轉(zhuǎn)化模塊組成。16點(diǎn)代表16個(gè)PT100感溫元件，自上而下均勻分布，能夠可靠的、及時(shí)的將溫度變化信號采集出來，測量精度高，范圍廣。輸出的信號可以通過信號轉(zhuǎn)化模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)信號傳輸。

（3）雷達(dá)液位計(jì)。該液位計(jì)主要利用雷達(dá)波反射的雷達(dá)定位原理制成，需要產(chǎn)生雷達(dá)波，對罐內(nèi)液面位置進(jìn)行回波定位。在裝配了雷達(dá)波發(fā)生裝置之后，通過導(dǎo)波管能夠傳遞雷達(dá)信號。這種雷達(dá)液位計(jì)具有定位準(zhǔn)確、精度高的特點(diǎn)，但是外接接口信號輸出比伺服液位計(jì)的少，一般只有2路信號通道。

（4）液位溫度密度計(jì)。該類型儀表主要是將LNG儲(chǔ)罐的溫度、液位等信號監(jiān)測集成到一個(gè)測量裝置中，極大程度的降低了測量裝置硬件層面的復(fù)雜程度。通過伺服機(jī)構(gòu)，將多種傳感器布置在儲(chǔ)罐內(nèi)，傳感器探頭可以通過機(jī)械控制結(jié)構(gòu)在罐內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)以及懸浮控制，控制的方式可以自動(dòng)或者手動(dòng)操作。傳感器將采集到的信號通過信號線輸出，終端的計(jì)算機(jī)再對信號進(jìn)行分類處理。簡化了繁雜的多種信號采集處理難度，增強(qiáng)了測量儀表設(shè)備的集成程度。

（5）罐旁顯示儀。該顯示儀的主要功能是把收集處理好的信號顯示出來，能夠使得相關(guān)操作人員實(shí)現(xiàn)可視化操作。作為實(shí)際測量系統(tǒng)的工作核心，通過實(shí)時(shí)顯示罐內(nèi)各方面狀態(tài)情況，對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行反饋和補(bǔ)償，能夠合理的控制LNG儲(chǔ)罐的狀態(tài)，提高監(jiān)測系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定性。

2 LNG罐區(qū)庫存管理與液位分層監(jiān)測系統(tǒng)

上述幾種常見的儀表類型都是監(jiān)測系統(tǒng)中必不可少的組成部分。各部分之間通過不同的信號線相連，通過不同的數(shù)據(jù)協(xié)議和以太網(wǎng)環(huán)境實(shí)現(xiàn)信號的傳輸，從而搭建成整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)的平臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)大致可分為庫存管理系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)兩部分。

2.1 LNG罐區(qū)庫存管理系統(tǒng)

庫存管理系統(tǒng)主要是根據(jù)用戶需求，對罐內(nèi)物料的存儲(chǔ)量、參數(shù)等相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和收集。該系統(tǒng)通常由儲(chǔ)罐掃描儀器和終端的計(jì)算機(jī)設(shè)備構(gòu)成。掃描儀作為主要的信息收集裝置，負(fù)責(zé)采集儲(chǔ)罐中各種參數(shù)數(shù)據(jù)，通過內(nèi)置的算法程序輸出信號處理計(jì)算結(jié)果。同時(shí)，該系統(tǒng)支持多臺(tái)終端設(shè)備同時(shí)進(jìn)行信號處理和監(jiān)測，大大提高了管理工作的效率。

庫存管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)對罐內(nèi)物料信息進(jìn)行收集和監(jiān)測，并且對歷史數(shù)據(jù)具有記憶存儲(chǔ)功能，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故危險(xiǎn)，進(jìn)行報(bào)警顯示。終端的操作軟件針對操作人員進(jìn)行了圖形化的定制，能夠?qū)?shù)據(jù)處理結(jié)果實(shí)現(xiàn)可視化的操作。操作人員通過軟件能夠?qū)迌?nèi)狀態(tài)、材料參數(shù)、報(bào)警設(shè)置以及歷史數(shù)據(jù)查詢等功能進(jìn)行操作，極大提高了管理信息的系統(tǒng)化、有序化，提高了工作的效率和可靠性。

2.2 LNG罐區(qū)分層監(jiān)控

在對LNG罐內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，由于實(shí)際生產(chǎn)中，罐內(nèi)物質(zhì)多是由多種成分組成的混合物，所以，當(dāng)罐內(nèi)環(huán)境條件參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，罐內(nèi)的混合物質(zhì)由于其自身的化學(xué)性質(zhì)就會(huì)發(fā)生分層的現(xiàn)象。因此，在進(jìn)行LNG監(jiān)測時(shí)，有必要對其進(jìn)行針對性的分層監(jiān)測。通常當(dāng)罐內(nèi)物質(zhì)發(fā)生分層現(xiàn)象后，對儲(chǔ)罐進(jìn)行加熱處理。當(dāng)儲(chǔ)罐隨著熱量的輸入，底層和頂層的物質(zhì)出現(xiàn)溫度和密度的差異，液體中所包含的能量也因?yàn)椴町惗斐蓚鬟f，從而產(chǎn)生液體翻滾的現(xiàn)象，解決液體分層的問題。

分層監(jiān)控通常由罐內(nèi)溫度和密度監(jiān)測的傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測罐內(nèi)物質(zhì)的參數(shù)變化。傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)終端進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。如果罐內(nèi)物質(zhì)頂層和底層監(jiān)測到的數(shù)據(jù)差異很大時(shí)，即罐內(nèi)物質(zhì)極有可能已經(jīng)發(fā)生分層，操作人員可以通過設(shè)置不同的閾值，來控制罐內(nèi)物質(zhì)是否發(fā)生翻滾現(xiàn)象。

3 結(jié)語

上述分別詳細(xì)闡述了各個(gè)儀表類型的工作原理以及使用特點(diǎn)，通過各種類型儀表的組合和系統(tǒng)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對LNG罐區(qū)的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及管理。通過終端系統(tǒng)軟件的可視化設(shè)計(jì)，極大方便了工作人員的操作，提高了工作效率，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠穩(wěn)定性。

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