徐瀅

（天津市化工設(shè)計院，天津 300193）

在化工設(shè)計中，我們經(jīng)常會遇到石油化工工廠中儲運系統(tǒng)的項目設(shè)計，其中儲存液體物料的罐區(qū)是儲運系統(tǒng)的主要生產(chǎn)單元。本文將根據(jù)在化工設(shè)計中遇到的關(guān)于罐區(qū)的項目，就罐區(qū)的儀表選型談一些體會。

1 儲罐液位檢測

國內(nèi)外儲罐常用的液位測量儀表有：單法蘭液位變送器及差壓變送器、磁致伸縮液位計、外側(cè)液位計、伺服式液位計、雷達液位計等。根據(jù)不同的測量原理和方法，每種測量儀表都有其自身的優(yōu)點及適合應(yīng)用工況。

1.1 單法蘭液位變送器及差壓變送器

單法蘭液位變送器通常用于測量常壓罐，而差壓變送器通常用于測量帶壓儲罐。單法蘭液位變送器及差壓變送器用于液位的測量時，優(yōu)點是對安裝的要求相對簡單、維護方便，且運行的可靠性較高。缺點是當測量介質(zhì)的密度易受環(huán)境變化，就會影響其測量精度，所以不適合用于大型儲罐及球罐的液位測量，尤其不適用一些高溫介質(zhì)及攪拌介質(zhì)、高黏度介質(zhì)、有毒或腐蝕性介質(zhì)的液位(物位)測量。

1.2 磁致伸縮液位計

磁致伸縮液位計有較高的測量精度，且適用于有毒、易燃、易爆等場所，但該液位計對介質(zhì)的溫度、壓力和粘度有一定的要求。所以，目前在對液化氣儲罐的液位測量中得到了較好的應(yīng)用。

1.3 外側(cè)液位計

外測液位計是國內(nèi)自主開發(fā)的一種新型測量液位的儀表。外測液位計的測量探頭直接吸附在容器外壁，檢測到的微小機械振動波形的特性由液位振動特性和容器振動特性決定。根據(jù)計算關(guān)系，把測量探頭敏感器件檢測到的振動信號變?yōu)殡娦盘柡髠鬏數(shù)街鳈C，主機對收集到的各種不同模式的振動進行濾波、判斷，經(jīng)復(fù)雜計算得到液位測量值。為保證得到更高的液位測量精度，還可對液位的測量進行溫度補償。

由于外側(cè)液位計的特點是測量部分完全與測量介質(zhì)相隔離，因此，非常適合用于測量腐蝕性強、毒性劇烈、絕對無菌等環(huán)境下的液位測量。其缺點是測量精度相對較低，而且由于檢測信號為機械振動波，所以對測量介質(zhì)的粘度、液體狀態(tài)有一定的要求，例如,不能用于測量動力粘度大于30cp或含顆?；虺錆M氣泡的介質(zhì)。

1.4 伺服液位計

伺服液位計是用于儲罐和工藝過程罐高精度液位測量儀表。伺服液位計的液位測量是基于浮力平衡的原理。儀表腔室內(nèi)置有浮子，浮子的牽引鋼絲纏繞在測量輪鼓上，測量輪鼓受微伺服電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)以拉上放下浮子。工作時，浮子浮在液體表面，當液位變化時，為達到浮力平衡，微伺服電機會自動調(diào)節(jié)浮子位置使其保持在液面上。通過測量輪鼓的旋轉(zhuǎn)可精確計算出液位值。

1.5 雷達液位計

雷達液位計工作時發(fā)出高頻脈沖，當脈沖遇到液面時反射回來，被儀表內(nèi)的接收器接收，并將距離信號轉(zhuǎn)化為液位信號。雷達液位計不與被測介質(zhì)接觸，且無機械傳動部件，運行可靠性高，可適用于檢測高粘度、腐蝕性強的介質(zhì)，還有產(chǎn)品可用于高溫環(huán)境，且適用于所有罐型。

在實際應(yīng)用中雷達液位計有兩種方式：調(diào)頻連續(xù)波式和脈沖波式。采用調(diào)頻連續(xù)波式的雷達液位計，功耗大，需采用四線制，電子電路較復(fù)雜。而對于采用脈沖波式的雷達液位計，功耗較低，可用兩線制的24VDC供電，容易實現(xiàn)本質(zhì)安全，精確度高，因此適用范圍更廣。在結(jié)構(gòu)上分為喇叭天線、桿式天線和拋物面天線等。

選擇雷達液位計測量儲罐液位可能會面臨追加儀表投資的問題，但隨著大家對其認識的加深，雷達液位計憑借其自身優(yōu)勢，受到越來越多客戶的青睞。用雷達儀表測量儲罐液位具有以下特點：

1）雷達液位計采用一體化設(shè)計，無可動部件，不存在機械磨損，使用壽命長；2）雷達液位計測量時發(fā)出的電磁波能夠穿過真空，不需要傳輸媒介，具有不受大氣、蒸汽、儲罐內(nèi)揮發(fā)霧影響的特點，因此可用于測量具有揮發(fā)性的介質(zhì)的液位；3）雷達液位計幾乎能用于所有液體的液位測量；4）采用非接觸式測量，不受所檢測介質(zhì)的密度、濃度等物理特性的影響；5）測量范圍大，可用于高溫、高壓的液體液位的測量；6）天線等關(guān)鍵部件采用高質(zhì)量材料制成，抗腐蝕能力強，能適用于腐蝕性較強的環(huán)境等；7）計量級精度的雷達可用于計量。

雷達液位計應(yīng)用很廣泛，幾乎可用于所有介質(zhì)油罐的液位檢測。雷達液位計與儲罐的連接方式有法蘭連接和螺紋連接。

在化工設(shè)計過程中，通常需根據(jù)檢測介質(zhì)的特性、溫度、壓力、罐型等情況，選擇不同形式的雷達液位計。例如，喇叭形天線的雷達液位計可安裝在無導(dǎo)波管的拱頂罐上，用于測量各種石油與化工產(chǎn)品（瀝青與類似產(chǎn)品除外）的液位。拋物面天線雷達液位計既可以安裝在無導(dǎo)波管拱頂罐上，也可以安裝在浮頂罐上，用于測量各種石油與化工產(chǎn)品的液位，包括瀝青、柏油及冷凝產(chǎn)品。導(dǎo)波管雷達液位計則適用于所有類型儲罐的液位檢測。

1.6 罐旁指示儀的應(yīng)用

罐旁指示儀是一種現(xiàn)場指示儀表，配合雷達液位計或伺服液位計使用。在罐區(qū)、油庫、煉油廠中，用于總量控制和計量交接，是儲罐計量系統(tǒng)的一部分。罐旁指示儀安裝在現(xiàn)場，通過總線等通訊方式連接雷達液位計或伺服液位計、多點平均溫度計等儀表，收集這些儀表的測量信號，再將各種信息集成輸出給上位控制系統(tǒng)，一般安裝在油罐的底部，方便操作人員讀取罐上的液位、溫度等信息。

2 儲罐高低液位越限報警

在化工設(shè)計中，儲罐液位越限檢測報警儀表的種類有很多，通常用到的有浮球液位控制器、音叉液位控制器等。

對于音叉液位開關(guān)，其探頭有固有的頻率振動，當傳感器探頭接觸到液體時，音叉固有的頻率就會產(chǎn)生變化，電子檢測器將這一變化檢測出來，然后將其轉(zhuǎn)化成開關(guān)信號，輸出液位越限報警信號或聯(lián)鎖信號。

儲罐液位越限檢測報警儀表的安裝方式通常有頂裝和側(cè)裝兩種。安裝時需注意，應(yīng)盡量避免因物料粘結(jié)而影響音叉振動，而且音叉與罐壁應(yīng)保持一定距離，防止叉齒觸碰到罐壁影響檢測效果。

3 儲罐溫度檢測

由于儲罐介質(zhì)的存儲溫度一般都不高，所以，當需要就地顯示儲罐溫度時，一般會選用雙金屬溫度計；當需要DCS集中監(jiān)控時，常選用帶輸出的測溫變送一體化熱電阻。通常，對于中間儲罐通常檢測單點溫度，而對于原油和成品油儲罐以及有計量要求的儲罐，我們通常會檢測平均溫度。

4 儲罐壓力檢測

通常對于帶壓儲罐，通常需要對儲罐壓力進行檢測。壓力變送器是我們經(jīng)常用到的壓力測量儀表，測量單點位置處的壓力，可用于測量氣體、液體和蒸汽等介質(zhì)的壓力。壓力變送器的工作方式是通過安裝在儀表內(nèi)的感壓膜片感應(yīng)壓力，再通過內(nèi)置電路放大轉(zhuǎn)換成可讀信號。

5 罐區(qū)安全檢測系統(tǒng)

化工設(shè)計中，對于罐區(qū)這樣的易燃易爆危險環(huán)境，必須設(shè)置可燃氣體濃度、有毒氣體濃度檢測及報警裝置。在條件允許的情況下，應(yīng)在一些重要位置設(shè)置緊急停車按鈕和工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)。

6 化工設(shè)計中罐區(qū)設(shè)計的基本原則

在化工設(shè)計過程中，首先必須嚴格按照針對本行業(yè)的國家有關(guān)設(shè)計規(guī)范、標準和法規(guī)進行設(shè)計。并嚴格執(zhí)行有關(guān)防火、防爆、防雷、防靜電的有關(guān)設(shè)計標準及規(guī)范。同時應(yīng)該強調(diào)整個罐區(qū)生產(chǎn)過程的安全性，選用的儀表設(shè)備必須符合相應(yīng)安全防爆區(qū)域的防爆等級標準。