王繼峰

大慶油田工程有限公司

隨著時代的發(fā)展,能源供應(yīng)安全以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)問題已經(jīng)逐漸成為國家以及個人所關(guān)注的焦點(diǎn),這也是關(guān)系到中國社會與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要問題之一.其中LNG儲罐儀表的選型以及測量管理系統(tǒng)的合理設(shè)計,可以有效地保證能源供應(yīng)安全以及保護(hù)周邊環(huán)境的清潔.基于此,本文簡要地闡述LNG罐區(qū)儀表選型及測量管理系統(tǒng)設(shè)計.

1 罐區(qū)儀表的特點(diǎn)以及選型

LNG罐區(qū)每種儀表的功能以及用途各不相同,儀表的選型與實(shí)現(xiàn)其實(shí)際需求息息相關(guān).

通常情況下,LNG儲罐的每一個罐頂都會安裝1臺雷達(dá)液位計,2臺十六點(diǎn)平均溫度計,1臺液位溫度密度計,2臺伺服液位計;在控制室設(shè)有1臺交換機(jī),以及儲罐功能掃描儀和監(jiān)測站計算機(jī);在LNG儲罐的旁邊安裝有2臺罐旁顯示儀[1].

1.1 雷達(dá)液位計

雷達(dá)液位計依據(jù)雷達(dá)波的反射定位原理對LNG儲罐內(nèi)的液體位置進(jìn)行定位,從而達(dá)到液位計量的目的(圖1).

圖1 雷達(dá)液位計工作原理Fig.1 Working principle of radar liquid level meter

雷達(dá)液位計采用發(fā)射-反射-接受的工作模式傳送雷達(dá)波發(fā)生裝置發(fā)生的雷達(dá)信號.通過雷達(dá)液位計的天線發(fā)射出電磁波,經(jīng)被測對象表面反射后再被天線接收.雷達(dá)液位計具有定位精度較高、定位相對準(zhǔn)確的特點(diǎn),但相對于伺服液位計,雷達(dá)液位計在測量上會存在較大的測量誤差.此外,測量介質(zhì)為需要加熱或容易產(chǎn)生結(jié)露的產(chǎn)品時,可能會在雷達(dá)天線表面產(chǎn)生結(jié)露,直接影響雷達(dá)液位計的測量精度.

1.2 十六點(diǎn)平均溫度計

十六點(diǎn)平均溫度計主要由信號轉(zhuǎn)化模塊以及感溫元件組成,其主要作用是對LNG儲罐的溫度變化進(jìn)行檢測與監(jiān)控.其中十六點(diǎn)分別代表著16個PT100的感溫元件,在LNG儲罐自上而下均衡分布,具有測量范圍較廣、測量精度較高的特點(diǎn).該溫度計可以更為準(zhǔn)確、及時地將溫度變化信號進(jìn)行采集,與此同時,在實(shí)現(xiàn)信號傳輸?shù)倪^程中,通過信號轉(zhuǎn)化模式對輸出信號進(jìn)行轉(zhuǎn)化,從而達(dá)到提高測量精度的目的[2].

1.3 液位溫度密度計

液位溫度密度計主要是檢測LNG儲罐的液位以及溫度狀況,并且將這些信息以及信號的監(jiān)測數(shù)據(jù)和結(jié)果集成在測量裝置中,從而最大限度地降低測量系統(tǒng)硬件上的復(fù)雜程度.同時要將傳感器均勻地通過伺服機(jī)構(gòu)布置到LNG儲罐內(nèi),通過機(jī)械結(jié)構(gòu)控制傳感器探頭在LNG罐內(nèi)進(jìn)行懸浮控制或者其他方式進(jìn)行移動,其主要的控制方式為手動操作或者自動操作.通過信號線將傳感器采集到的信號進(jìn)行輸出,再通過終端計算機(jī)對接收到的信號進(jìn)行一定的分類處理,在加強(qiáng)LNG罐區(qū)儀表設(shè)備的集成程度的同時,也對多種信號的采集及處理難度進(jìn)行了一定程度上的簡化[3].

1.4 伺服液位計

每一個LNG儲罐都會配備一個伺服液位計(圖2).伺服液位計的主要工作原理為:結(jié)合精密的測量裝置儀器,通過浮力平衡的原理,傳感器感應(yīng)到伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)動水平,對LNG儲罐中浮子的位置變化進(jìn)行監(jiān)測,從而實(shí)現(xiàn)對LNG儲罐中液位的變化進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測[4].伺服液位計具有高靈敏以及高精度的特點(diǎn)和優(yōu)勢,其精度范圍差大約在0.7 mm以內(nèi),具有較廣的實(shí)際應(yīng)用范圍.

圖2 伺服液位計示意圖Fig.2 Schematic diagram of servo liquid level meter

1.5 罐旁顯示儀

LNG罐旁顯示儀的主要功能是將收集和處理好的數(shù)據(jù)信號通過顯示儀顯示出來,罐旁顯示儀的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)LNG儲罐的可視化操作,可顯示LNG儲罐的內(nèi)部工況,在對罐內(nèi)傳感器傳輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整合的同時,將數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償和反饋.LNG儲罐的罐旁顯示儀作為LNG儲罐的測量管理系統(tǒng)的核心,不僅能夠?qū)NG儲罐的狀態(tài)進(jìn)行合理控制,還可以在很大程度上增強(qiáng)檢測系統(tǒng)的可靠性,防止運(yùn)行過程中發(fā)生不可預(yù)估的問題[5].

以上為LNG儲罐的主要儀表類型,其在LNG儲罐的監(jiān)測中是必不可少的一部分.在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中,應(yīng)根據(jù)LNG儲罐的實(shí)際需要,進(jìn)行選型與應(yīng)用,以保證LNG儲罐的運(yùn)行安全.

2 LNG罐區(qū)測量管理系統(tǒng)設(shè)計

罐旁顯示儀、液位溫度密度計、雷達(dá)液位儀、十六點(diǎn)平均溫度計和伺服液位計這幾種儀表作為LNG儲罐監(jiān)測系統(tǒng)中最重要的組成部分,其中各個組成部分之間以不同類型的信號相連,同時通過以太網(wǎng)以及不同的數(shù)據(jù)模式實(shí)現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的傳輸,以此搭建LNG罐區(qū)的監(jiān)測系統(tǒng)平臺[6].LNG罐區(qū)測量管理系統(tǒng)主要分為兩個部分,即監(jiān)測系統(tǒng)和庫存管理系統(tǒng).

2.1 LNG罐區(qū)的監(jiān)測系統(tǒng)

在實(shí)際生產(chǎn)過程中,LNG儲罐內(nèi)是由多種成分組成的混合物,LNG罐區(qū)的監(jiān)測系統(tǒng)是LNG罐區(qū)測量管理系統(tǒng)中必不可少的部分.當(dāng)LNG罐內(nèi)的環(huán)境條件參數(shù)發(fā)生一定改變時,LNG儲罐的罐內(nèi)混合物由于其性質(zhì)的不同而發(fā)生分層現(xiàn)象,而LNG儲罐通過LNG監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地解決[7]此問題.當(dāng)LNG儲罐內(nèi)物質(zhì)發(fā)生分層時,LNG罐區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)傳感器接收到此信息數(shù)據(jù)便會對LNG儲罐進(jìn)行加熱處理,隨著熱量的輸入,儲罐頂層和底層的分層物質(zhì)由于熱而發(fā)生密度的改變而產(chǎn)生液體翻滾的現(xiàn)象,從而有效地解決了LNG儲罐內(nèi)物質(zhì)的分層問題,維持LNG儲罐內(nèi)的正常液位.

LNG罐區(qū)的分層監(jiān)測是通過傳感器對LNG罐內(nèi)的物質(zhì)的密度和溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測來實(shí)現(xiàn)的.對傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的整合與分析,并通過計算機(jī)終端對數(shù)據(jù)的處理結(jié)果進(jìn)行直觀的實(shí)時顯示[8].若LNG罐內(nèi)的上層和底層的數(shù)據(jù)差異過大,很有可能在LNG罐內(nèi)發(fā)生了物質(zhì)分層現(xiàn)象.員通過不同閾值的設(shè)置來控制LNG罐內(nèi)的翻滾現(xiàn)象,可在最大程度上保障LNG罐區(qū)運(yùn)行的穩(wěn)定性[9].

2.2 LNG罐區(qū)庫存管理系統(tǒng)

LNG罐區(qū)的庫存管理系統(tǒng)主要是根據(jù)用戶的具體需要,對LNG儲罐內(nèi)的參數(shù)屬性以及罐內(nèi)物料的儲存量等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和管理.其中,LNG儲罐內(nèi)的掃描儀是最重要的采集LNG儲罐內(nèi)參數(shù)數(shù)據(jù)的信息收集裝置,可使用相關(guān)算法的程序?qū)\(yùn)算結(jié)果進(jìn)行處理和信號輸出[9].LNG罐區(qū)庫存管理系統(tǒng)也同時支持多臺計算機(jī)終端進(jìn)行信號數(shù)據(jù)的監(jiān)測和處理,從而最大程度地提高罐區(qū)庫存管理的效率.

庫存管理系統(tǒng)能夠?qū)v史記錄進(jìn)行存儲和記憶,可以及時發(fā)現(xiàn)事故危險并報警.操作人員可以通過軟件對報警設(shè)置、罐內(nèi)狀態(tài)顯示以及歷史數(shù)據(jù)查詢等功能進(jìn)行操作,從而大大地提高了管理系統(tǒng)的有序化和系統(tǒng)化,提升了工作整體效率和有效性[8].

3 結(jié)束語

對于LNG儲罐來說,其計量系統(tǒng)是LNG罐區(qū)整體安全性和有效性的重要保障.對LNG罐區(qū)儀表選型及測量管理系統(tǒng)的有效設(shè)計,結(jié)合實(shí)際使用需求對LNG罐區(qū)儲罐的儀表進(jìn)行合理的選型,對LNG罐區(qū)的庫存管理系統(tǒng)進(jìn)行最大程度上的優(yōu)化和管理,通過可視化操作,提高了工作效率,進(jìn)一步保證了LNG罐區(qū)測量管理系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性.