压力变送器在立式金属罐底量与浮顶质量测量中的应用研究

　 　 　一、前言
        在石化生产现场常见的储罐主要有两种，立式储罐和卧式储罐， 卧式储罐是为常见的，主要用于储存液体或气体，其材质通常为钢制密封容器即为钢制储罐，防腐储罐工程是石油、化工、粮油、食品、消防、交通、冶金、国防等行业必不可少的、重要的基础设施，我们的经济生活中总是离不开大大小小的钢制储罐，钢制储罐，防腐储罐在国民经济发展中所起的重要作用是无可替代的。立式储罐的优势在于占地面积小，立式储罐主要用以存放酸、醇、气体等提炼的化学物质。其制作材质的种类也很多，大体上有：滚塑储罐，玻璃钢储罐，陶瓷储罐、橡胶储罐、焊接塑料储罐等。就储罐的性价比来讲，现在以滚塑储罐为优越，滚塑储罐又可以分钢衬塑储罐，全塑储罐两大系，分别包括立式，卧式，运输，搅拌等多个品种。立式金属罐是国内间石油化工产品贸易结算的主要计量器具，也是国内石油、液体石油产品贸易结算、收发交接的重要计量器具和储存设备。其测量的准确性不仅影响着企业的成本核算和经济效益，而且直接关系到国家对内对外贸易的经济利益和国家计量信誉。因此，准确地实现立式金属罐容积计量具有实际意义。



         但是立式金属罐容积计量失准是一个至今未能解决的难题。作为存储设备和计量器具的立式金属罐在实际使用过程中，由于底量和浮顶质量不断发生变化无法全部测量，以往底量和浮顶质量的测量只凭借经验数据，准确度太差，造成贸易计量交接数据混乱，同时，摩擦力、外来载荷以及单盘变形等因素对底量和浮顶质量测量也带来的一定影响，不但会影响到底量和浮顶质量的测量精度，而且会危及到立式金属罐的安全运行。因此，立式金属罐底量和浮顶质量的测量已经受到了计量部门的重视。本文在分析底量、浮顶质量现有离线测量方法弊端的基础上，提出了利用投入式液位计实现对立式金属罐底量增量的在线实时测量方法，利用压力变送器实现对立式金属罐的浮顶质量在线实时测量方法，解决了测量精度不高的问题。

　　二、立式金属罐底量与浮顶质量测量的常见方法
　　传统的浮顶质量测量方法有：几何测量法、容量比较法、浸液深度法、图纸法。其中：浸液深度法、图纸计算法、公式法均是浮顶质量的离线测量方法，相对于容量比较法和几何测量法而言，在测量精度和操作的便捷性方面有了一定进步，但浸液深度法在测量过程中需要打开浮顶与罐壁的密封装置，这样极易损坏密封装置，浸液深度法测量误差大、自动化程度差，种种原因导致该方法必然被取代；图纸计算法虽然计算出的初始值相对准确，但是计算量大，过程繁琐；公式法除了和图纸计算法存在相同的缺点外，还存在严重问题，即：如果测量过程中浮顶变形过大，将会造成测量数据误差很大，致使整个罐容的精度受到影响。
综上所述，三种方法都存在巨大缺陷，这几种测量方法均是离线测量，且没有考虑摩擦力、外来载荷以及单盘变形等因素对浮顶质量测量带来的影响，不但会影响到浮顶质量的测量精度，而且会危及到浮顶的安全运行。
 
　　三、立式金属罐底量与浮顶质量测量系统
　　本文是为了解决上述存在的问题，特提供了一种立式金属罐底量与浮顶质量测量系统，图1为立式金属罐底量与浮顶质量测量系统图，其中：1-立式金属罐；2-浮顶；3-压力变送器；4-投入式液位计；5-信号放大器；6- V/I转换器；7-液位变送器；8-隔离变送器8；9-PLC控制器。


　　
     在浮顶上有压力变送器，安装压力变送器为电容式压力变送器，压力变送器内部装有陶瓷膜片敏感元件和放大线路板，陶瓷膜片敏感元件将被测介质信息转换成电信号，放大线路板将电信号放大转换成（4-20）mA标准信号。压力变送器将压力传感器、信号放大器及转换电路组合成一体，压力变送器通过电缆将测得的信号传至地面，电缆传输距离可达1km，压力变送器在感受到被测液体介质的静压后，将其转换成电压信号，经屏蔽电缆传到模拟量测量模块、隔离变送器传到PLC控制器，PLC控制器计算立式金属罐的浮顶质量。

    在立式金属罐的罐底设置有多个投入式液位计，投入式液位计为高技术激光精刻的硅膜片传感器， 投入式液位计在感受到被测液体介质的信息后，将其转换成（0-100）mV电压信号，经屏蔽电缆传到信号放大器、信号放大器经V/I转换器、液位变送器与PLC控制器连接，PLC控制器计算立式金属罐的底量质量。PLC控制器根据立式金属罐底量与浮顶质量测量方法计算出不同液位对应的底量与浮顶质量修正量，形成底量与浮顶质量增量修正表，终形成完整的立式金属罐底量与浮顶质量实时测量系统。
 
　　四、结论
　　运用投入式液位计、压力变送器、模拟量采集模块构建罐底量、浮顶质量在线实时检测系统解决了立式金属罐底量与浮顶质量的测量难题，立式金属罐底量与浮顶质量测量系统提高了立式金属罐底量与浮顶质量的测量精度，提升了立式金属罐计量的自动化水平，保证了立式金属罐的安全运行。
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