浅谈LNG接收站储罐仪表LTD工作原理

冯招招

摘要： 文章以福建LNG接收站储罐仪表测量系统为例，简单介绍了液位-温度-密度计（LTD）液位测量、温度测量及密度测量工作原理，详述了密度测量计算方法，对今后储罐仪表系统液位-温度-密度计（LTD）的运行监控及检维修工作提供了有效的理论数据支撑。

关键词： 储罐仪表;液位-温度-密度计（LTD）;测量原理;PT100铂热电阻;链轮;钢带盘

【中图分类号】 TP273【文献标识码】A【文章编号】1674-3733（2020）16-0208-01

伴随着我国天然气行业的迅猛发展，液位-温度-密度计（LTD）以其多功能性，既可以测量介质液位，也可以测量介质温度和密度，且具有高精确性和稳定性等优点，一直被广泛应用于LNG储罐介质液位、温度和密度测量。本文详细阐述了液位-温度-密度计（LTD）的温度测量、液位测量及密度测量原理，通过收集LTD在福建LNG接收站液化天然气储罐中相关生产运行数据，总结出了密度测量的计算方法。

1液位-温度-密度计（LTD）简介

液位-温度-密度计（LTD）是一款紧凑型设备，主要由伺服电机、滑环、LCD显示器、钢带盘、链轮、限位臂、电子编码器、传感器探头和电路板组成。传感器探头具有测量液位、温度和密度的能力，传感器探头通过PTFE涂层的穿孔带可以保持在液体介质的任何地方或液面，通过探头中的传感器对LNG介质进行检测，探头与LTD之间的通讯是通过带PTFE涂层的钢带，穿孔不锈钢带通过一個链轮，电磁驱动电子编码器来确定探头的位置和介质液位。

2液位-温度-密度计（LTD）工作原理

2.1液位测量原理

液位-温度-密度计（LTD）液位测量是利用一个能准确记录链轮旋转的绝对编码器，链轮通过与传感器探头相连接的钢带驱动，链轮每旋转一圈300mm，绝对编码器准确记录了链轮旋转圈数，从而来精确确定传感器探头在液化天然气（LNG）储罐内的具体位置，计算得出测量介质的液位。

液位-温度-密度计（LTD）传感器探头与钢带相连接，在介质液位测量过程中，编码轮通过磁耦合驱动跟随齿轮一起转动，编码轮包含以毫米计量单位和厘米计量单位进行分级编码的孔洞，每移动10cm，通过小齿轮将引起分米计量单位的钢带盘转动，以此类推，分米计量单位的钢带盘每转动10分米，将啮合转动计量单位为米的钢带盘，最后，每转动10米，将啮合转动第三和最后一个计量单位为丈的钢带盘。通过这四个组合编码轮能组成一个从0到99999mm、精度为+/-1mm的绝对编码，这些编码以孔或黑底白纹表示，由光传感器读取，每个十进位编码由均匀分布在编码区域的25个光传感器读取，每个十进位被平均分成30等分，提供30个不同的编码。为确保液位-温度-密度计（LTD）能够实时地显示液位，25个传感器每秒钟读取3次，通过读取25个光传感器的状态就能精确计算出被测介质的实时液位。

此外，当液位被读取时，总是连续读两次，这两次读数必须相同才被接受，如果不是这种情况，主机将显示错误信息，直到连续读两次液位读取值相等后重新建立液位实时显示。

2.2温度测量原理

液位-温度-密度计（LTD）带有一个能够测量密度和温度的传感器探头，该探头中测量温度的传感器是由一个PT100铂热电阻组成，安装在探头激励线圈的正上方，经过钢带与LTD主电路板相连，在实际生产运行中，LNG储罐中介质温度的变化由温度传感器PT100铂热电阻转换成阻值的变化，然后通过钢带传至LTD主电路板上经微处理器计算得出液体介质各位置的实时温度值。

2.3密度测量原理

液位-温度-密度计（LTD）带有一个能够测量密度和温度的传感器探头，该传感器探头支撑腔固定安装在钢带的末端，经连接接头与钢带相连，传感器探头支撑腔是一个顶部和

底部完全开放的结构，内部安装有激励线圈、振动管和频率传感器（详见下图），在实际生产运行中，液位-温度-密度计（LTD）

传感器探头正常停留在LNG储罐罐底，测量底部的密度和温度，在移动期间，传感器探头从罐底匀速开始向上运行，移至储罐液体介质表面，然后再匀速向下运行下降到罐底，利用侵没在液体中的线圈振动是液体的一种密度特性，将所测液体介质密度转换成传感探头内振动线圈的周期振动频率，然后通过钢带传至主电路板上经微处理器计算得出液体介质各位置的实时密度值。

以下为密度方程组：

参考文献

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