磁致伸缩液位计在罐区储罐上的应用

磁致伸缩液位计在罐区储罐上的应用

中国石油集团东北炼化工有限公司吉林设计院 孙德利，王长河

文章介绍了磁致伸缩液位计基本工作原理、组成及主要性能参数，结合具体的应用案例阐述了磁致伸缩液位计特点，并对罐区储罐液位检测常用的各种方法进行比较，指出了磁致伸缩液位计的优势。

磁致伸缩液位计；介电常数；响应速度；高精度；低功耗；可靠性

1 概述

储罐是炼油厂、油库、战略储备库、化工品仓储及石化企业库区储存设备，通过对库区储罐介质液位的精确测量，进而计算介质的体积量及质量储量，液位监管系统是由管控系统、监测系统、报警系统、数据管理系统等组成，可以轻松实现对整个库区储罐的液位监测、控制、报警和数据统计等工作，有效地节约人力、物力、财力，从而提高客户的经济效益和现场安全性。因此，在罐区储罐液位测量过程中，仪表的准确性、响应速度和可靠性等参数格外重要，现对磁致伸缩液位计在罐区储罐液位测量进行详细介绍。

2 磁致伸缩液位计基本工作原理及组成

2.1 基本工作原理

主要是利用磁致伸缩的物理特性进行测量，不受介质的介电常数、温度或压力变化的影响。如图1所示，在非磁性传感管的内部有一根拉紧的磁致伸缩线1，电路单元沿磁致伸缩线发射电流脉冲2，从而在磁致伸缩线周围产生一个环形的磁场3，液位浮子内有一组永久磁钢4，它们本身的磁场使磁致伸缩线沿轴向磁化。当电流磁场和磁铁磁场叠加，浮子位置的磁致伸缩伸缩线将产生一个瞬时扭力5，同时产生返回脉冲，该脉冲沿磁致伸缩线向两端传送，一端传向传感管的顶端，另一端传向传感管的底部。其中向顶端返回的脉冲波会被变送器电子单元所接收。由于脉冲波的传播速度是恒定值，电子单元只需通过起始脉冲和返回脉冲的时间差就可以计算出浮子中磁钢的位置，从而得到精确的液位。

图1 磁致伸缩液位计结构示意图

2.2 产品组成

电子表头：表头是磁致伸缩的核心系统，主要由电子模块和电路板组成，电路板与磁致伸缩传感器相连接。磁致伸缩表头结构上可以分为单腔室和双腔室两种，表壳材质标准为压铸铝外壳（外观烤漆），还可根据工况需要特殊定制不锈钢和聚碳酸酯表头。

探杆组件：探杆组件主要包括探杆、传感器、浮子；探杆内装有磁致伸缩线，与传感器相连，探杆上串有永久磁性浮子液位计，反应液面/界面的位置。360度全方位感应信号设计，高信噪比，比值≥30:1，能量转换年衰减量≤0.1%。

浮子：军工级磁性材料，磁力线与浸没线一致，保证指示液位真实，长期使用不消磁，高强度磁钢，360度环磁设计，高强充磁技术。

3 磁致伸缩液位计性能特点

• 多功能：可以单独测量液面界面，也可以同时测量液面和界面。

• 高精度：测量精度高达±0.5mm或0.01%满量程。

• 免维护：核心元件不与过程介质接触，无需定期维护。

• 免标定：智能化设计，参数自动存储，无需实物标定。

• 易安装：安装方便。

• 高安全：Ex ia IIC T4、Ex d IIC T6防爆等级和IP68防护等级。

• 易调试：模块化结构，三个标准按键，轻松操作，无需其它辅助设备。

• 低功耗：两线制4～20mA带HART输出，24VDC回路供电，带一体式LCD 显示。

• 便于自动化管理：两线制4～20mA带HART的标准电流信号或RS-485数字信号接口，可直接接入PLC、DCS系统或其它计算机管理系统，便于微机对信号进行处理。

4 磁致伸缩液位计在罐区储罐中的应用

4.1 目前关于罐区储罐液位常用检测方法的比较如表1所示。

表1

4.2 磁致伸缩液位计在罐区储罐的应用案例

（1）某化工装置罐区液氨储罐，由于液氨挥发性较大，储罐测量范围很大，具有较高测量难度，采用的是磁致伸缩液位计测量，至今运行6年，运行一直很稳定。

（2）2011年某成品油库的汽油储罐的液位测量是雷达液位计，投运一段时间时发现汽油储罐的液位测量经常出现波动，计量不准确，后经换成磁致伸缩液位计测量，至今运行5年，运行一直很稳定，测量数据也特别准确。

（3）对于大库区的储罐，要求测量介质的液位及罐内介质的多点温度，仅一个磁致伸缩液位计就能实现多功能测量，只需在储罐上开一个口。2013年某成品油库储罐的液位及五点温度测量采用的是一体式磁致伸缩液位计，至今运行3年，运行稳定，测量精度高。

5 结束语

磁致伸缩液位计，大大减轻了仪表维护量，仪表精度满足工艺测量要求；无须担心由于仪表的原因造成储罐的“冒罐”现象甚至会造成系统停车；安装方便、维护简单、操作容易。随着人们对环保意识的加强，经济突飞猛进的发展，这种仪表会越来越受到用户的青睐，尤其在罐区储罐复位测量应用中。

[1] 张华莎. 石油化工油品储罐计量与测量仪表设计方案[J]. 石油化工自动化, 2015.10.

[2] 韩钧, 何跃华, 王惠勤. SH/T3007-2014 石油化工储运系统罐区设计规范[S]. 中国石化出版社, 2015.

孙德利，吉林人，硕士，高级工程师，1995年毕业于南京化工大学自动化专业，现就职于中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院电控室。

Application of Magneto Liquid Meter in Level Measurement of Tank

In this article, we introduce the general working principle, composition and main technical performance parameters of magneto liquid meter. Based on some specifc application cases, the characteristics of magneto liquid meter in level measurement of tank are discussed. We compare some common methods for magneto liquid meter in level measurement, and also point out the advantages of magneto liquid meter.

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