静压式液位变送器等四类液位计在常压容器液位测量中的设计与选型

　　1、概述
       目前平台上常压储罐设计常用的液位测量方式非常单一，基本都是采用磁致伸缩液位计/液位变送器来实现。但是常压储罐工况简单，造价较低。相比而言，仪表的采办成本所占比重很高。因此，我们尝试在满足储罐工艺要求的前提下，改进其工艺仪表的设计及选型，尽量降低常压容器的材料成本，提高仪表监测的性价比。本文在介绍了几种常用的液位仪表并分析阐述其检测原理，在此基础之上以BZ26-3撬块开排罐为例，在相同工况下进行设计，提出四种新的设计方案，并分别对四种方案的采办成本、安装成本、适应工况等方面进行对比，寻求一种在满足储罐工艺要求的前提下，降低常压容器成本，提高仪表监测的性价比的设计方案。
 
　　1.1常压容器仪表设计的基本流程
　　常压储罐应设置液位计、温度计和高液位报警器；大于或等于10000mm的储罐应设高高液位报警器并与进料管道控制阀连锁，在储罐内液位达到设定值时应能自动关闭进料管道控制阀；根据生产操作还需要确定是否设置低液位报警器。
　　在采油平台上的开排罐设计中，我们一般需要设计高低液位报警，在DCS系统中实现液位的在线测量，同时实现液位的现场显示。还要向ESD系统提供液位的低低报警，以便实现紧急关断。
　　高液位报警的设定高度，应为储罐的设计储存液位。高高液位的设定高度，宜按以下公式计算：
　　——高液位报警的设定高度，m；
　　——储罐的设计储存液位，m；
　　——10min～15min储罐大进液量的折算高度，m；
低液位报警的设定高度，应满足从报警开始10min~15min内泵不会抽空的要求，或者设定为容器高度的10%。
 
　　1.2常压容器液位仪表介绍
磁致伸缩液位计/液位变送器结构简单，安装方便，积木化设计、无需维护或仅少量维护，测量连续无盲区。可安全应用于易燃、强腐蚀性和有毒的液体介质测量，测量范围宽，布局灵活。
 
　　静压式液位变送器
静压式液位变送器的传感器部分可直接投入到液体中，变送器部分可用法兰或支架固定，安装使用非常方便，该变送器对水、油以及粘度较大的糊状都可以进行高精度测量，不受被测介质起泡、沉积、电气特性的影响宽范围的温度补偿。
 
　　超声波液位变送器
该类液位仪表主要适用于液体、浆料、污水和固体块料的连续的、非接触式的测量。
 
　　雷达式液位变送器
该液位计大的特点是受环境影响小，精度高，在一些高温、高压、负压（真空）、蒸汽、雾状空间、粉尘环境等，较适合雷达液位计。
 
　　电容液位开关
该开关具有很高的稳定性，灵敏度可调，而且安装容易，不易磨损，利于维护，适用于高粘度以及易于形成粘附的液体介质以及腐蚀性较强的介质的检测。
 
　　2.BZ26-3橇块开排罐液位仪表设计分析以BZ26-3撬块WHPA-T-3501为例，图1为撬体部分的工艺流程图，按照图上的要求以及储罐的设计规范可知，液位仪表在开排罐上所起到的作用为以下三点：
实时直观的从撬体上监测液位情况。高低液位报警，触发相应两台泵的动作。低低液位报警，触发关断系统。



由此可见，我们可以用两台液位仪表的组合来实现对开排罐液位的控制，针对设计要求，可以提出以下几种方案。
 
　　3.设计方案
　　3.1方案一：磁致伸缩液位计/液位变送器+磁致伸缩液位变送器
如图2所示，此台撬上选用的液位仪表为磁致伸缩液位计/液位变送器LG/LT-3541以及磁致伸缩液位变送器LT-3542。LG/LT-3541输出的为模拟信号，与DCS系统相连接，反应撬内液位的变化情况，当撬内液位到达1500mm时，此信息通过模拟信号传输到DCS系统后，会触发WHPA-P-3501A和WHPA-P-3501B两台泵工作，开始往外排水，当液面到达500mm时，信号再次传输到DCS系统，触发两台泵停止工作，从而使撬内液面维持在一定高度。当撬内液位到达2400mm或到达400mm时，DCS系统会显示报警，以便工作人员根据相应情况采取措施。与LG/LT-3541相同，LT-3542输出的也为模拟信号，但与之相连接的是ESD系统，主要起到的是低低液位报警的作用，当液位到达300mm的时候，LT-3542显示报警，并触发相应关断动作。


 
图2方案一P&ID


 
　　3.2方案二：磁致伸缩液位计/液位变送器+静压式液位变送器
此方案是用磁致伸缩液位计/液位变送器和静压式液位变送器来实现设计要求，如图3所示，静压式液位变送器稳定性好，精度高，直接投入到被测介质中，安装使用相当方便。而且为固态结构，无可动部件，高可靠性，使用寿命长从水、油到粘度较大的糊状都可以进行高精度测量，不受被测介质气泡、沉积、电气特性的影响。用静压式液位变送器来实现低低报警的设计要求，降低了安装成本，而且容易操作。此方案需注意的是，在选择静压式液位变送器的同时，要选用3"的法兰和3"的球阀与之相匹配，方案所需管件如表2所示。


 
　　3.3方案三：磁致伸缩液位计/液位变送器+液位开关
此方案是用磁致伸缩液位计/液位变送器和电容式液位开关来实现设计要求，如图4所示，由于设计要求液位到达300mm时实现报警功能，并且采取相应的关断措施。针对此项设计要求，液位开关比液位变送器从安装成本以及费用上都更为合适，电容式液位开关仅采用一个过程连接即可进行两点控制（泵控制），操作方便。液位开关属于单法兰连接，无需配备球阀，具体安装管件如表3所示。




 
图4方案三P&ID
 
　　3.4方案四：超声波液位变送器+磁翻板液位计+液位开关
此方案采用了一种不常用的超声波液位变送器，如图5所示，超声液位计因使用方便，价格低廉，所以深受用户欢迎，超声波液位计为单法兰连接方式，需安装在罐体的顶部，这样就给在现场实时监测罐体液位带来不便，所以不得不另外采用磁翻板液位计来达到现场监测液位的目的。方案所需管件如表4所示。


 
图5方案四P&ID
 
4.BZ26-3撬块开排罐的液位仪表设计方案比较


 
　　5、结论
　　通过对比可知，从性价比的角度考虑，方案三与方案四的性价比相对较高，方案四需开孔较多，对容器本体制作的要求较高，方案三在满足初设计要求的前提下，不仅大大降低了成本，而且在安装方式上为现场施工带来方便，增加了场地工作人员的施工效率。而且利于后期维护，既能满足液位现场指示和远传的工艺要求，也能完成应急报警。综上所述，方案三比较适合此次常压容器的设计要求。



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