浅析雷达液位计在外浮顶原油储罐中的设计与应用

 
本文导读：本文*先对于雷达液位计的测量原理和特点进行了分析，并根据雷达液位计的产品及安装上的特点对大型浮顶罐雷达液位计及辅助设备选型及安装进行详细介绍，通过本文的指导可对于油田行业类似工程的设计施工有一定的参考价值。
　　
随着国家对于能源的需求的越来越旺盛，能源类型的多样化进程也在不断推进，石油行业近几年来遭遇的波动也非常的明显，其行业发展可谓是变化多端。针对于此现象，行业企业在面对未来的市场影响要做到未雨绸缪，需要在平时对石油资源进行适当的储备。由于引发对原油储罐的需求也必然会不断增加。
 
根据我们的相关调查发现，浮顶罐已经成为了储备基地普遍采用的原油储罐，对于储罐的液位测量，及测量数据的应用已经成为了储备库生产管理的重要工作内容。撰写本文就是向朋友们介绍已经在罐区普遍在使用的雷达液位计，因为其产品能够对浮顶原油储罐内的液位、温度以及水位进行高精度测量，满足大型原油储备库油品库存统计、管理的要求。在今后肯定会在罐区有更大的应用前景，相信本文对于涉及到此项工作的朋友有所帮助。
 
　一、雷达液位计的特点及测量原理
　
　1.雷达液位计的特点
　　雷达液位计之所以受到诸多油田企业的青睐，主要是因为该测量方法相对于其他方法来说，具有诸多优势。*先，雷达液位计是一体化设计，在具体使用过程中，各个机械之间不会出现磨损的情况，使用寿命较长。其次，雷达液位计在测量过程中其天线所发射出来的电磁波，在传输的过程中不会受到任何介质的阻碍，不但能够及时测量，而且测量的结果精度高。再次，雷达液位计的测量范围很大，大可以达到35m左右，可以适用于高温、高压的液位测量。后，雷达液位计中所涉及到的天线，所采用的都是高质量的材料，具有较强的抗腐蚀性，即使在极其恶劣的环境下，也能够正常使用[1]。
　
　2.雷达液位计的测量原理
　　在雷达液位计的工作模式中，主要涉及了三个环节，即发射、反射和接收。雷达液位计开始进行测量的时候，其自身的天线会发射电磁波，这些电磁波在被天线重新接收之前，会经过被测对象的表面反射。自发射到重新接收，期间所用的时间与被测对象的距离是成正比的，其关系式为：D=CT/2。其中，D、C、T分别表示的是雷达液位计到液面的距离、光速和电磁波运行时间。通常情况下，电磁波的传输速度都是常数，这样，在明确了电磁波自发射到接收所用的时间之后，便可以准确的计算出原油储罐中液位的具体情况。
　　就目前雷达液位计应用的现状来看，常见的方式主要有调频连续波式和脉冲波式两种。这两种方式的液位计都有其各自的特点，前者功耗大，电子电路较为复杂，而且必须采用四线制。后者则是功耗较低，精确度高，可采用二线制。因此，虽然以上两种方式都比较常用，但是应用范围更广的还属脉冲波式液位计。
　
　二、大型浮顶罐雷达液位计及辅助设备选型及安装
　
　1.浮顶罐雷达液位计的选择
　　浮顶罐雷达液位计的选择主要包括两项内容，即天线的选择与供电电压的选择。目前，可供雷达液位计选择的天线类型主要有锥形天线、导波管阵列天线和抛物面型天线几种。由于原油浮顶储罐的构成介质中，涉及到钢制浮盘，因此，如何透过浮盘来对储罐内的液位进行有效测量便成为了液位仪表选择所面临的一项主要问题。根据之前对普通储罐天线选择的经验来看，天线发射电磁波信号的能力以及抗干扰能力与其尺寸是有直接关系的，尺寸越大，其发射电磁波的能力就越强，抗干扰能力也随之增强。反之，则越弱。由此可见，在三种可选天线中，效果好的应该是抛物面型天线，但这种类型的天线只适合普通原油储罐，对浮顶罐却不适合。经分析，根据浮顶罐的特点，应该选择带有导波管的雷达天线。利用这种类型的天线对液位进行测量，可以用导波管穿过浮盘进行直接检测，轻松的解决了上述问题。事实证明，此种方法不仅能够直接对液位进行测量，而且其测量结果也非常精确[2]。
　　其次是对供电电压的选择，一般来说，原油储备库都具有一定的规模，这主要是由于储罐的直径较大所导致的。在这种情况下，即使储备库设置了控制中心和远程控制单元，那么也不可避免会有超过1km的信号电缆存在，从而导致线路压降过大。因此，为了确保雷达液位计的正常使用，对于供电电压的选择，应该选择在220VAC供电的雷达液位计。
　
　2.多点温度计的选型和安装
　　在对浮顶罐内油品液位进行测量的时候，原油的温度是测量中的一项重要监控参数。因此，必须在浮顶罐上安装相应的多点温度计，这也是困扰工作人员的一个主要问题。就目前对浮顶罐的测量方法来看，需要对液面以下每3米处的介质温度进行检测，当前所采用的多点温度计大多都是以PT100作为测量元件。为了更好的对其进行运输和安装，通常整体结构都会采用软缆式结构，这种结构主要是将多点温度计安装在金属套管内，相当于给储罐安装了一根导向柱，很有可能导致浮盘卡死无法上下浮动。由此可见，这些安装方法是行不通的[3]。
　　鉴于此，在对多点温度计进行安装的时候，我们可以根据实际情况，将其安装在导向柱的内部，尽可能将雷达液位计和多点温度计放在一个导向柱内，并将此导向柱安装在储罐的一侧，使其与另一侧的导向柱相对称，这样，雷达液位计和多点温度计就可以得到合理安装，而且还不会对浮盘的使用造成影响。
　
　3.罐底水位检测
　　原油中含有一定量的水分，当其进入储罐之后，随着时间的不断增长，内含的水分也会逐渐被分离开来并沉积在储罐的底部。我们以10×104m3的原油储罐为例，该储罐的直径为80m，如果原油经过长时间的沉积之后，其内含的水分沉积在罐底，存有10mm高的水，那么，在整个原油储罐中，就相当于有50m3的存水。如果存水量达到1m，那么就说明罐内的含水量为5000m3，如果是满灌的情况下，那么就说明库存中有5%的含水量。这对于一个储备库来说，是一个不小的数字。如果相关工作人员不能够将罐底的水位进行充分了解的话，那么势必会对储备库的生产管理产生较大的影响。由此可见，对罐底水平进行准确检测也是一项非常重要的工作。在以往的罐底水位检测中，常用的方法主要是侧装式或顶装式油水界面仪进行检测，如果采用的是侧装式油水界面仪，那么则需要在油罐的底部增加开孔，这样就会涉及到原油储罐的保温防冻问题。而如果采用顶装式油水界面仪，那么便会遇到与多点温度计同样的安装问题。因此，工作人员在对检测方法进行选择的时候，应该根据储备库的实际需求来合理选择[4]。
　
　三、雷达液位计在原油储罐中的未来应用前景
　
　综上所述，随着我国社会发展对石油需求的不断增加，建立相应的石油战略储备系统已经成为当前相关部门的一项重要工作。浮顶罐作为目前储备系统中常用的原油储罐，如何实现对浮顶罐液位的自动检测已经成为了相关部门所面临的一项重大课题。本文所介绍的雷达液位计，采用的是发射——反射——接收的工作模式，能够做到对原油储罐内液位、温度以及水平的有效检测，确保储罐内油品能够满足统计与管理的根本需求。由此可见，在未来的时间里，雷达液位计在浮顶罐上的应用必然会越来越**。
文章来源：张琦  由润中仪表科技有限公司整理发布。

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