油罐自动测量系统方案对比研究

（1．燕山大学 电气工程学院，河北 秦皇岛 066004；2．江苏科技大学电信学院，江苏 镇江 212003 ）

油罐自动测量系统方案对比研究

俞星吉1齐 亮2

（1．燕山大学 电气工程学院，河北 秦皇岛 066004；2．江苏科技大学电信学院，江苏 镇江 212003 ）

本文分析了油罐自动测量系统的基本方法和传感器选型，重点讨论了ENRAF和ROSEMOUNT公司自动测量系统的功能、特点和测量方案，并对两种自动测量系统进行对比研究，给出了不同方案下系统可实现的测量功能。

油罐；液位测量；传感器

1 系统描述

目前，油库油罐自动测量系统主要采用ENRAF公司和ROSEMOUNT公司的自动测量系统，两者产品的基本功能和构成方式大体相同，主要由液位、温度和压力等测量仪表以及罐旁显示单元、现场总线通讯接口、控制操作站、数据服务器、测量软件等组成。

油罐自动测量系统通常采用混合法油罐计量方式，由先进的高精度液位和静压力测量仪表共同组成。它利用先进的伺服或雷达液位计测得油罐准确的液位L；利用智能压力传感器准确测量油罐底部的压力P；利用多点温度传感器测得平均温度，即可推算出油料体积V、密度ρ和质量m，测量原理如图 1所示。

测量系统硬件由液位、温度和压力传感器以及信号接线端子、现场通讯单元、协议转换器、现场控制操作站（SCADA系统）、网络交换设备等组成。各油罐安装的液位测量传感器通过现场总线接口与现场通讯单元的底层总线相连，实现各油罐液位、压力测量等信号的综合采集。油罐自动化测量系统的准确度主要取决于压力测量准确度。压力仪表的准确度都是相对于满量程，仪表量程与罐高一致，以保证低液位时的测量精度。温度测量点根据不同大小的油罐进行设置。10000、20000立方油罐设5点温度测量；5000立方罐设3点温度测量；1000立方罐设2点或1点。

2 油罐自动测

量系统方案对比

2.1 ENRAF液位计方案

ENRAF液位自动测量系统中主要由油罐测量传感器、现场接线盒、通讯单元CIU、MODBUS网关、交换机和测量软件等组成，其中每一个油罐采用进口超高精度伺服液位计、静压力表和多点温度计进行油料体积和质量的测量，如图2所示。

信号采集方式：采用ENRAF专用接线盒将ENRAFBPM现场总线和多套液位计、多点温度计、压力变送器相连，由罐区专用防爆接线箱将液位测量信号通过专用信号电缆直联到信息中心的CIU输入接口，CIU最多提供四个接口与罐区相连。利用CIU的两个输出接口（RS232或RS485可选）进行油罐自动测量系统的集成，实施的具体方案为：一路输出接口在信息中心与液位测量控制操作站相连，运行ENTIS库存管理软件，显示各油罐的液位等信息，保持原液位测量的全部功能；另一路输出接口在信息中心通过网关和数据库服务器直联，实现油罐信息集成，满足油库信息建设要求。该方案能提高油罐自动测量系统冗余度。

图1 油罐液位测量系统构成

图2 ENRAF液位自动测量系统

图3 ROSEMOUNT液位自动测量系统

在多罐区集成测量中，也可通过访问ENTIS库存管理软件生成的数据库文件（Access数据库），实现液位测量集成，该方案将要编制数据库访问程序，测量系统冗余度相对要弱。

2.2 ROSEMOUNT液位仪方案

ROSEMOUNT液位自动测量系统中主要由油罐雷达测量传感器、现场接线盒、通讯单元FCU2160、MODBUS网关和交换机、测量软件等组成，其中每一个油罐采用进口超高精度雷达液位计、静压力表和多点温度计进行油料的体积和质量测量。

雷达液位自动测量系统信号采集方式：采用ROSEMOUNT专用接线盒将TRL/2现场总线和多套液位计、多点温度计、压力变送器相连，由罐区专用防爆接线箱将液位测量信号通过专用信号电缆直联到信息中心的FCU2160输入接口，FCU2160最多提供四个现场总线接口与罐区雷达液位传感器相连。利用FCU2160的两个输出接口（RS232或RS485可选）进行油罐自动测量系统集成，实施的具体方案为：一路输出接口在信息中心与液位测量控制操作站相连，运行TankMaster测量软件，显示各油罐的液位等信息，保持原液位测量的全部功能。

另一路输出接口在信息中心通过MODBUS网关和数据库服务器直联，实现油罐信息集成，满足油库信息建设要求。该方案能提高油罐自动测量系统冗余度。

在多罐区集成测量中，，也可通过访问TankMaster自动测量软件的OPC（OLE for Process Control）接口，实现液位测量的集成，该方案将要编制OPC接口访问程序，测量系统冗余度相对要弱。

3 实现功能

3.1 储油罐实时监测与计量

储油罐状态实时监测：储油罐液位、界位、温度、平均温度等多参数及状态实时监测；收发油作业状态实时监测。

储油罐状态实时报警：高低液位预报警、报警，水位超高预报警、报警；温度上限报警；压力上限报警；混油报警；泄漏报警等。

储油罐实时计量：依据液位、界位、罐容表和体积修正系数计算油料容积；依据容积、密度和密度修正系数，计算油料质量。体积、质量棒状图和数据表显示，液位、温度等参数的数据表、实时曲线和历史曲线显示。

3.2 系统参数设定与修改

储油罐区参数设定和修改：储油罐数量、标号设置，油料种类增减、运转状态设置，标准密度设置，通道定义、通讯参数设置，储罐分区管理定义等。

储油罐参数设定和修改：储油罐高度、安全高度、油料种类、液位和界位基准零点、液位和界位高低报警值等设定和修改；储罐容积表设定、修改和自动修正。

3.3 储油罐信息自动管理

基于系统数据库，实现储油罐信息自动存储、查询、统计、分析、预测、报表生成、预览及打印等功能。该功能主要由设置在信息中心的油罐信息控制操作站完成，也可在权的其它SCADA工作站进行储油罐信息自动监测、显示和管理，工作站的报表生成、预览及打印功能由系统授权决定。

3.4 油罐液位计通讯状态显示

在油库管理系统中，为了及时了解油罐自动测量系统通讯设备的工作状态，在上层网络平台上将设置通讯设备状态SCADA工作站，通过SCADA系统和现场通讯单元（CIU或FCU）的通讯，实时监测液位测量系统的通讯状态，并加以显示，提高了液位测量系统的可靠性、可维护性和综合监测能力。网络运行状态监测信息能通过SCADA界面显示网络拓扑结构和运行状态，实现状态信息的存储、查询等功能。

结语

本文以ENRAF和ROSEMOUNT公司油罐自动测量系统为例，分析了油罐自动测量系统的基本方法和组成；针对两者传感器的不同功能特点，重点研究了两个公司自动测量系统的基本测量和系统实现扩展测量的方案；给出了储油罐实时监测与计量、系统参数设定与修改、储油罐信息自动管理和油罐液位计通讯状态显示等重要功能，对油库多油罐系统进行综合监测与控制具有指导作用。

[1]ENRAF,Instruction manual series 880 CIU Prime,November 2003．

[2]ENRAF,880CIU Prime 通讯接口单元，CIUPrime技术规格书，2005．

[3]ROSEMOUNT,TankMaster Batch Handling,User’s Guide 303041 En,Edition 1 November 2006．

TP273

：A