O 唐聰慧 王偉 高敏

(中國石油長慶石化公司 陜西 712000)

SAAB雷達液位計在液化石油氣儲罐上的應(yīng)用

O 唐聰慧 王偉 高敏

(中國石油長慶石化公司 陜西 712000)

我國石油開采量在逐年增加，相應(yīng)的石油儲存和運輸都隨著增加，為此石油行業(yè)投入了大量研究用于石油儲罐的研發(fā)上，在此需求基礎(chǔ)上油庫自動計量系統(tǒng)也有所提高，應(yīng)運而生了很多種類的儲罐液位計，其中應(yīng)用范圍最廣泛的高精度液位計為SAAB雷達液位計。本文將通過對SAAB雷達液位計具體內(nèi)容進行討論分析，結(jié)合實際情況提出一定的建議措施。

SAAB；雷達液位計；液化石油；儲罐

一、前言

石油貿(mào)易過程中用于交接計量的儲罐液位自動計量系統(tǒng)是國內(nèi)外石油買賣中的通用設(shè)備，其中最常用的是混合式油罐測量系統(tǒng)，在混合式油罐測量系統(tǒng)中使用最多的液位計是SAAB雷達液位計。這種液位計的特點是結(jié)構(gòu)中不存在活動部件，這樣就不會產(chǎn)生機械磨損，液位計的使用壽命較其他產(chǎn)品更長，能夠達到十年及以上，使用環(huán)境需求小，能夠?qū)崿F(xiàn)精準測量。

二、雷達液位計的應(yīng)用原理

雖然非接觸式的雷達液位計能夠極大程度的滿足石油貿(mào)易交接過程，精度上能夠達到±1mm，但是使用的測量原理基本歸為兩種：

1.基于時間差法。這種方法利用的原理是當天線發(fā)射出電磁波后，電磁波以光速傳播，當電磁波與液面接觸后就會發(fā)生波的反射，根據(jù)滯后時間與傳播距離之間的關(guān)系就可以換算出距離參數(shù)。雷達液位計就是利用這個原理測量電磁波發(fā)射到接收之間的時間差來確定發(fā)射面與反射面之間的距離的。

2.復(fù)合調(diào)頻式原理。這種方法同樣是將信號通過天線發(fā)射，使用的信號有所不同，采用線性調(diào)頻的等幅微波信號，發(fā)射信號在被測面上被反射回來，出現(xiàn)一定的時間差，之后儀表接收到發(fā)射的微波信號，這些反射信號會與發(fā)射信號之間混合，根據(jù)混合信號的頻率就可以判斷發(fā)射面與被測面之間的距離。因此雷達液位計指需要設(shè)置固定的頻率和頻偏，根據(jù)測量得到的混合微波信號頻率就可以測出距離。

現(xiàn)有的雷達液位計主要就是利用以上兩種原理，根據(jù)這些原理使得雷達液位計具有其他測量儀表所無法媲美的優(yōu)勢，得到了廣大油田企業(yè)的一致認可。這些優(yōu)點體現(xiàn)在第一點雷達液位計能夠?qū)崿F(xiàn)一體化的機械設(shè)計，減少了使用中的損耗，因此雷達液位計的使用年限都很長，一般都能夠達到10年以上的使用壽命，并且在使用中能夠保證使用精度和效率。第二點雷達液位計原理中所使用的電磁波，經(jīng)天線發(fā)射出來以后就能夠直線傳播，中間過程中不會被其他介質(zhì)阻礙而影響電磁波的傳播導(dǎo)致測量失真，只有碰到了液面時才會被發(fā)射，這樣就極大程度的提高了雷達液位計的測量精度。第三點是雷達液位計具有較寬的測量范圍。根據(jù)現(xiàn)有的雷達液位計產(chǎn)品數(shù)據(jù)，測量范圍最大的能夠?qū)崿F(xiàn)35米左右的精確測量，并且能夠在高溫高壓下進行使用。第四點是雷達液位計中最重要的天線設(shè)備在材料選擇上，考慮了使用環(huán)境的苛刻條件，通常選用耐高溫、抗腐蝕的高質(zhì)量材料，保證了雷達液位計在苛刻的環(huán)境中能夠正常使用。

三、雷達液位計在使用中的影響因素

在使用過程中必須充分考慮雷達液位計的影響因素，這樣才能夠在使用時避免這些影響因素帶來的誤差，或者在誤差分析中予以考慮。

1.溫度因素對雷達液位計的影響

溫度因素對雷達液位計的影響較小，因為雷達天線發(fā)射的電磁波的傳播速度不受環(huán)境溫度變化的影響，只有液面的溫度發(fā)生變化時，才能夠引起電磁波發(fā)射速度的變化，從而影響雷達液位計的測量準確性。

2.壓力因素對雷達液位計的影響

雷達液位計使用環(huán)境中的另一重要因素就是壓力。雖然電磁波傳播時不會受到壓力變化的影響，及時在真空狀態(tài)下其傳播速度的變化也僅僅與常壓相比差0.029%。然而這種壓力的影響會隨著壓力增高而加劇，當使用環(huán)境的壓力高于某一值時，壓力就會對雷達液位計的測量效果產(chǎn)生很大的影響。

3.液面性質(zhì)對雷達液位計的影響

液面性質(zhì)包含很多內(nèi)容，其中相對介電常數(shù)、界面穩(wěn)定程度和氣泡等因素都會對雷達發(fā)射的信號產(chǎn)生干擾，使得雷達液位計無法正常使用或測量失真。因此當儲罐內(nèi)部的液面穩(wěn)定時，測量得到的結(jié)果相對較準，一旦出現(xiàn)罐內(nèi)液體的晃動，或者有液體流入流出造成的液面波動，甚至由此產(chǎn)生的沸騰或攪渾等都將使液體界面無法準確測量。電磁波的傳播雖然對溫度和壓力的反饋較小，但是對于介質(zhì)的介電常數(shù)卻十分敏感，電磁波的衰減率將隨著介電常數(shù)的降低而增加，由于衰減率增大而造成反射率變小，也就是說介電常數(shù)小時，電磁波的反射能力弱，信號強度也隨之降低。一旦介電常數(shù)小到一定范圍時，雷達液位計的儀表就不能夠接收到被削弱的反射信號，再結(jié)合發(fā)射信號的干擾，就無法進行準確的距離測量了。這種對介電常數(shù)要求的值將會根據(jù)不同雷達液位計而不同，其中介電常數(shù)要求較小的雷達液位計也具有更高的技術(shù)性，SAAB雷達液位計正是一種測量相對介電常數(shù)只有1.2的高科技雷達液位計。除了介電常數(shù)以外沸騰或攪渾都會使得被測界面不穩(wěn)定，可以通過改變儲罐內(nèi)部的結(jié)構(gòu)或者設(shè)置導(dǎo)波管來降低這種干擾，保證雷達液位計的正常使用。

四、雷達液位計在液化氣儲罐上的應(yīng)用

1.雷達液位計的參數(shù)設(shè)置

(1)安裝

現(xiàn)階段，原料方面總體高位運行，氯化銨、一銨、二銨和鉀肥繼續(xù)維持高位盤整，僅尿素方面沒有持續(xù)堅挺，主產(chǎn)區(qū)尿素廠家的報價呈穩(wěn)中下調(diào)的趨勢。但有消息稱，后期天然氣供應(yīng)可能會受到限制，屆時是否會對氣頭尿素企業(yè)的開工率造成影響，再次引起尿素價格的上揚，目前還是個未知數(shù)。

因為ROSEMOUNT雷達液位計都采用分體式，所以在安裝上相對來說比較簡單。該液位計的安裝方式主要分為兩大類。

①機械安裝：其通過天線法蘭或者螺紋的形式完成其導(dǎo)波管之間的固定，同時注意剔除外界干擾物的影響。天線的作用是隔離介質(zhì)和雷達表頭，注意進行安裝時需要在配對法蘭之間添加墊片，以免內(nèi)部介質(zhì)出現(xiàn)泄露。

②電子安裝：其包括電源和信號設(shè)備的線路連接，常用的雷達接線方式有兩種:防爆接法和本安接法，防爆接法需要用到兩根電源線和信號線;本安接法則由本安輸出、繼電器輸出、模擬輸入和現(xiàn)場顯示單元(DAu)四部分構(gòu)成。

(2)組態(tài)

組態(tài)相對比較復(fù)雜，ROSEMOUNT組態(tài)主要采用Tankmaster軟件。一般用戶只需設(shè)置幾個關(guān)鍵的參數(shù)：罐高、量程(液位計量程必須{～InCS設(shè)成一致，否則DCS上顯示的液位就會和雷達不匹配)、介電常數(shù)、盲區(qū)、所使用的天線類型和尺寸，其余參數(shù)已經(jīng)在出廠時已經(jīng)設(shè)置，用戶按默認即可，詳細設(shè)置請參考相關(guān)資料。

2.在液化氣儲罐上的應(yīng)用

五、雷達液位計的選型和使用注意事項

雷達液位計具有很多種類型的設(shè)計，主要區(qū)別在于天線的設(shè)計差異，在使用時需要根據(jù)被測介質(zhì)的性質(zhì)、儲罐結(jié)構(gòu)、使用溫度和使用壓力等進行選型。SAAB雷達液位計有以下幾種常見的類型，如喇叭形（錐形）天線雷達液位計、拋物面天線雷達液位計、導(dǎo)波管陣列（平面）天線雷達液位計和棒狀天線雷達液位計等。

在最常使用的拱頂罐中多選用喇叭形（錐形）天線雷達液位計，這種雷達液位計在使用時不需要導(dǎo)向管，安裝位置能夠接近罐壁，可以達到較高的測量精度。

但是當拱頂罐內(nèi)的介質(zhì)粘度大，且使用時需要進行加熱時就應(yīng)該選擇拋物面天線雷達液位計，這種液位計具有較強的抗粘連能力，使用時不需要配合導(dǎo)波管使用。

對于浮頂罐選擇雷達液位計時工程中較多選擇平面天線雷達液位計，這種液位計主要安裝在油罐的導(dǎo)波管上。

高壓球罐則選擇加長喇叭口天線雷達液位計，使用時還配合導(dǎo)波管以及一體化球閥，這些都為了提高雷達液位計在帶壓狀態(tài)下的可維護性。

在SAAB雷達液位計使用的過程中還應(yīng)該注意以下內(nèi)容：

1.雷達液位計不能夠安裝在儲罐頂部的中心處，主要原因是天線發(fā)射的電磁波是球面?zhèn)鞑?，整個罐內(nèi)空間都存在電磁波，那么罐壁和罐底反射回來的電磁波就會干擾液面反饋的電磁波，使得測量結(jié)果不準確。

2.在使用喇叭天線雷達液位計時應(yīng)該注意天線的安裝，至少需要伸出接管10mm，如果目前的使用條件無法滿足，就應(yīng)該考慮使用天線延伸管。

3.應(yīng)該根據(jù)雷達液位計的天線形式選擇安裝位置以及配套的導(dǎo)波管等設(shè)備，不能有所省略，否則將會影響測量的精確度。

4.由于雷達液位計主要由天線和電子元件組成，活動部件少，因此日常維護僅需注意定期檢查和清理即可。

六、結(jié)論

通過本文的分析可以看出，伴隨著我國經(jīng)濟發(fā)展而需求不斷擴大的石油開采，必須對石油的儲存和運輸做好保衛(wèi)工作，其中石油儲罐作為重要設(shè)備應(yīng)該保證其使用的安全，SAAB雷達液位計能夠?qū)κ蛢拗械囊何贿M行準確測量，同時具有較高的測量精度，使用壽命高等特點，可以從根本上保證石油儲罐的使用需求，也將有更加曠闊的使用空間。

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SAABradarlevelmeterintheapplicationofliquefiedpetroleumgasstoragetank

Tang Conghui,Wang Wei,Gao Min
（Petrochina Changqing Petrochemical Company,Shanxi,712000）

The oil production increase year by year in our country, the corresponding increase along with the oil storage and transportation, oil industry invested a lot of research for on the research and development of oil storage tank, on the basis of the demand terminal automatic metering system has also improved, has a lot of kinds of tank level gauge, one of the most widely application scope and high precision level gauge for SAAB radar liquid level gauge. This article through to the SAAB radar liquidometer discuss specific content analysis, combined with the actual situation proposed some suggestion.

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T

A

唐聰慧（1984～），男，中國石油長慶石化公司，研究方向：儀表電器方向。