储罐液位计选用综述

庄可

摘 要：阐述了储罐精确计量的意义，列举了储罐液位计的种类、特点、适用工况等，介绍了液位计选择的因素。

关键词：储罐;液位计;雷达;精度

性能良好的储罐液位计是实现液位测量的及时性、准确性和高效性的保障，不仅可以满足平时的正常作业，还可以减少工作人员的劳动强度，防止油罐发生冒顶、抽空事故，提高罐区的自动化信息管理水平，因此选用一种性能优良且适合自身使用的液位计尤为重要。

公司建有1万m3成品油储罐的12个，4.8万m3原油、燃料油储罐6个，3万m3原油、燃料油储罐8个，2万m3原油、燃料油储罐6个。按照现代化、专业化的要求进行设计，建设起点高，力争为腹地内的万华工业园和储油库提供优质服务，并推动地方经济。目前，国内所使用的液位测量产品种类很多，性能参差不齐，针对储罐的液位测量技术归纳起来主要有以下几种。

1 浮子式钢带液面计

我国在八十年代，罐区液位测量中大量采用此类液位计，用以解决人工测量的劳动强度大的问题。

它由机械传动和光电取样部分组成。通过钢带的拉伸，使浮子不停地达到新的力平衡，来读取码带（码盘），从而得到液位的高度。这类液位仪的测量误差为±4～10mm其优点是观测比较直观、价格便宜。缺点是传动部件多，易发生故障，仪表维护量大，不能用于存储腐蚀性液体的储罐，对安装要求比较高，且不宜在脏污的液体中使用，该种测量仪表可动部件的机械可动部分的摩擦阻力也会影响测量的准确性，这种测量液位的方法输出的信号不能直接进入计算机，限制了罐区管理自动化水平的提高和发展。此类液位计安装复杂，需清罐安装;东北冬季气温低，钢带引孔经常结霜结冻，影响测量，且损坏仪表。16m以上的罐不适合选用该种仪表，因为罐越高，安装的平行度、垂直度以及盘簧的质量要求越高;外浮顶罐也不适合，因为一有风吹，指针上下摆动，不稳定，并容易损坏衡力盘簧。在投资有限的项目中，中小型罐仍可考虑选用该表，这些产品目前在中小炼厂、小油库及中间原料油罐区还有选用的余地。但随着科技的发展，这种液位计已逐步被新型的智能仪表所取代。

2 静压式液位计

静压法是利用液体静压的原理来测量罐内油品的物理参数。油罐内的液体对安装在罐底部的压力传感器产生一个静态压力，这个压力反应在传感器模片上是一个压强，即单位面积上的压力，而且这个压强乘以油罐平均有效截面积即得到罐内液体的质量（重量），这就是静压法计量系统的原理。

静压法测量则是通过人工输入标准密度或直接测量真实密度经转换获得标准密度的情况下，按照人工输入或直接测量得到的油温换算为真实密度，然后用底部压力传感器测得的压力除以真实密度即可得到液位。因而液位的准确与否不但与压力传感器有关，且与人工输入或直接测量的标准密度及油温有关，其中任一个参数的误差都会导致液位的误差。早期的差压变送器测量精度低、环境温度影响比较大，对操作工来说又不直观，所以采用这种测量方式的用户不多，对于不用远传仪表的用户更无法使用。由于变送器和计算机技术的进步，静压式测量液位近年来又取得了新的进展，精度和可靠性都有很大提高。

其特點是：安装简单，无可动部件，罐内也没有任何器件，工作可靠，使用维护量小，无磨损部件，因此无需定期标定，其精度可以长时间内保持不变;测量介质的密度、质量精度较高，测量液位精度一般;由大风引起的气压变化将影响测量精度，不能用于测量介质分层储罐。

3 磁致伸缩液位

磁致伸缩液位仪采用磁致伸缩技术来测量储油罐的油水界面和油气界面。通常情况下，磁致伸缩液位仪安装有两个浮子，其中一个浮子的密度小于油品的密度，另一个浮子的密度大于油品的密度而小于水的密度，分别用来检测油气界面和油水界面。各浮子内都藏有一组磁铁，从而产生一个固定磁场。测量时，液位仪头部发出低电流“询问”脉冲，该电流产生的磁场沿波导管内感应线向下传导。当电流磁场与浮子磁场相遇时，产生“返回”脉冲（也称“波导扭曲”脉冲）。“询问”脉冲与“返回”脉冲之间的时间差即对应油水界面和油气界面的高度。磁致伸缩液位仪可动部分只有浮子，故维护量小，安装比较简单，无须定期维修和重新标定，工作寿命较长，其测量精度较高，测量的重复精度也较高，是比较理想的接触型液位仪，且可以测量介质的温度。

磁致伸缩液位仪是当前理想的接触型液位测量装置之一，其最大特点是测量精度高，且价格和安装成本低，日常维护量小。另外，由于采用波导管来传播电磁脉冲，故介质的雾化和蒸气、介质表面的泡沫、储油罐内的梯子等都不会对测量精度造成较大影响。但磁致伸缩液位仪与被测液体接触，易受到腐蚀，且不适合粘度大的油品的检测，当液体密度变化时会带来测量误差，而浮子沿着波导管外的护导管上下移动，容易被卡住。

4 伺服液位计

为了克服浮子式液位测量装置的缺点，提高测量精度和可靠性，伺服油罐液位仪应运而生。伺服式液位仪采用浮力平衡原理，浮子通过钢丝悬挂在仪表本体上，漂浮在液面或界面上，由伺服电机驱动体积较小的浮子，使其精确地测量出液位。伺服式液位计的核心是一个先进的高精度的力传感器，它能够连续地测量浮子所受到的拉力，一般情况下浮子平衡在液面时所受到的拉力相应地被设定于伺服控制器上，浮子在平衡状态时拉力不断地被传感器测得。当储罐排出液体时，此时液位下降，浮子不再受向上的浮力，力传感器感受到浮子的拉力拉则增加力传感器和伺服控制器之间比较的结果拉衡使伺服马达带动测量鼓放下测量线钢丝使浮子下降浸入液面直至浮子所受到的拉力场等于衡。当储罐进液时，这个测量过程则相反。伺服式液仪实现了微机智能化，它的灵敏度可达0.1mm;同时还能补偿液面高低对钢丝绳产生的附加重量的误差，测量误差小于0.7mm;另外，还可测量密度、界位等计量参数，具有自诊断及通信功能。由于不存在滑轮、齿轮的磨擦力，测量精度很高。因为没有传动部件，因此仪表可靠性高，故障位率比较低。但是，伺服液位仪属机械式测量装置，机械磨损会直接影响其测量精度，需定期维修和重新标定，工作寿命仍不是很长，测量的重复精度较低，且安装困难。

5 雷达液位计

雷达液位计与60年代中期国外开始使用，初期用于海船油槽液位测量，随后用于岸上储罐。雷达是一种时间行程测量系统。用于测量从基准点到液面的间距。初期的雷达液位仪是基于发射及接收信号的时间差来工作的。现在常用的雷达液位仪一般采用调频连续波，雷达发射频率信号被液体表面反射后天线接收回波。由于频率信号按照一定的规律变化，回波信号与发射信号的频率差正比于发射点至液体间的距离。其优点是：液位计不与介质接触，无可动部件工作十分可靠，故障率低，适应范围广，尤其适合高粘度、高腐蚀性介质的液位测量;精度高，安装简单，但其下方不得存在遮挡物，以免影响微波的发射与接收，只能安装在罐顶;被测介质的相对介电常数、液位的湍流状态、介质中汽泡的大小，均会对测量结果产生影响;智能化的数据传输及数据显示，可实行计算机控制及综合显示罐区现场状态。

对于液位计的选择还应考虑以下因素：①油罐容积：对1万m3以上的储罐应选择科技含量较高的仪表;②油罐用途：对于商业库油罐应选用高精度的计量级液位计;③介质特性：储存粘度大的介质（如燃料油）时，应尽量采用与被测介质不接触或少接触类型的液位计，储存粘度小的介质（如汽油）可选用一般液位计;④操作维护性：应尽量选用易操作、易维护、易安装、维护费用低的仪表;⑤数据传输性能：要求仪表数据能远传，接口要标准化;⑥用户实际需求：如用户要求计量精度高而投资限制少，可采用性能较优的液位计，老罐区改造或更新可结合原有液位计使用维护情况考虑选型，应尽量统一选型。

综上所述，为提高测量精度，并提高设备稳定性，我公司储罐主要选用了雷达液位计。高性能的雷达液位计保障了我公司储罐计量工作的准确可靠，对树立企业品牌，提高经济效益大有裨益。

参考文献：

[1]石利琴.雷达液位计的选型及应用[J].计量技术，2005（7）： 56-58.

[2]金莉.罐区测量仪表工程设计中的选型[J].石油化工自动化，2006（3）：82-82，97.