遍布全國大大小小的石化企業廣泛使用油罐儲存原油或成品油, 對易燃易爆的原油, 罐區內油罐的液位、溫度、壓力等參數的測量準確性、可靠性至關重要, 這些危險源是導致重大危險事故的客觀因素。建立有效的油罐區安全監測管理系統是當前罐區安全生產的重要保證。本文以公司多年為廣大客戶提供液位計及現場監測系統經驗, 介紹一種基于磁致伸縮液位計的油罐監測系統。該系統安裝簡單, 維護量小。具有如下優勢:

(1) 以磁致伸縮液位儀為核心實現儲罐液位、溫度基礎信號的測量;

(2) 輔以浮球開關實現罐高位、低位報警信號輸出;

(3) 測量數據能自動存入后臺數據庫, 可以方便地查閱實時數據和歷史記錄曲線等。

(4) 通過網線上局域網亦可通過Internet網進入開放網絡, 實現遠程管理。

  磁致伸縮液位計是利用韋德曼效應, 通過現代先進的電子技術手段, 精密的計測發射脈沖和回波脈沖間的時間值, 達到測量液體液位的目的。傳感器工作時, 傳感器的電路部分將在波導絲上激勵出脈沖電流, 該電流沿波導絲傳播時會在波導絲的周圍產生脈沖電流磁場。在傳感器測桿外配有一浮子, 浮子沿測桿隨液位的變化而上下移動。在浮子內部有一組磁環。當脈沖電流磁場與浮子產生的磁環磁場相遇時, 浮子周圍的磁場發生改變從而使得由磁致伸縮材料做成的波導絲在浮子所在的位置產生一個扭轉波脈沖, 這個脈沖以固定的速度沿波導絲傳回并由檢出機構檢出。通過測量發射脈沖電流與扭轉波的時間差可以地確定浮子所在的位置, 即是液面的位置。

  磁致伸縮液位計由于設計測量范圍的不同, 分為2種結構。一種為剛性桿, 這種結構測桿為不銹鋼材質, 不能彎曲, 所以測量范圍一般<4m, 主要為運輸及現場安裝考慮, 如剛性桿太長, 運輸及安裝成本及難度都將提高;為解決該問題, 該公司用另一種柔性桿結構, 該結構同樣為不銹鋼材質, 能夠彎曲, 方便盤裝, 在運輸及安裝的時候都很方便, 對于稍長的測桿 (≥4m) 建議客戶定制為柔性桿。

  UQK系列防爆浮球液位開關是基于浮力原理設計的, 當容器內液位發生變化時, 浮球將隨頁面浮動而產生位移, 這種位移經連桿機構作用于微動開關, 使其動作產生開關量信號, 屬于一種純機械開關類儀表。具有很高的可靠性, 一般用于各種液位報警場合。

  UQK系列防爆浮球液位開關由于采用純機械原理, 具有非常高的可靠性。

  定制油庫監測系統, 早期采用VB軟件開發, 開發周期較長, 且現場調試較復雜, 對人員要求較高。通過近幾年的發展, 為提高生產的效率, 縮短開發周期, 逐漸采用組態技術開發監測系統, 大大提高生產效率, 同時增加了系統的靈活性, 現場調試時間大大縮短。得到廣大客戶的認可。

  組態就是用應用軟件中提供的工具、方法、完成工程中某一具體任務的過程。組態軟件將復雜的工控技術, 特別是將繁重而冗長的編程簡單化, 使得工控開發變得簡單而高效, 且大幅度縮短了開發時間, 使工控技術得到快速發展。目前較組態軟件, 國外主要有:In Touch、IFix、Citech等;國內主要有:力控科技、組態王、MCGS等。該公司開發的監測系統是基于MCGS的組態系統。

  第三方組態軟件與各家硬件所推廣的監控軟件相比較, 組態軟件開放的多, 只要能夠確定通訊協議, 不論什么樣的現場總線或是OPC以及自定義的通訊格式, 都能夠通過增加相對應的驅動, 連接到組態軟件設備上, 直接進行監測控制。這樣用戶就能夠隨意的選擇各家的硬件產品組合自己所需要的控制系統, 構成以組態軟件為控制核心的監控系統, 用戶也有了***大的選擇權。

  與VB、VC編程工具相比, 組態軟件更加便捷, 非精通電腦程序的人員也可以輕松的繪制出各種人機界面, 簡單的幾個操作設計就能夠實現***常用的歷史曲線跟工作報表以及各種動畫。

  由自由的組網方式包圍組態軟件, 利用網絡間多種傳輸介質, 根據工程的需要, 就能夠簡便的構建所需網絡, 實現真正的分布式結構。

  磁致伸縮液位計的輸出信號主要包括RS485總線輸出及 (4~20) m A兩線制電流信號輸出, 這兩種信號形式的輸出在現場實際應用中占90%以上。針對兩種信號輸出方式分別作系統集成的方案設計。

  現場總線和智能儀表的出現標志著工業控制領域進入網絡時代, 迅速成為工業控制的主流。目前國際上正在使用的現場總線名目繁多, 如:PROFIBUS、CAN總線, 但其系統造假相對過高, 不太適用于中小型系統的應用。而RS485串行通信總線以構造簡單、技術成熟、造價低廉、便于維護等特點廣泛應用于工業控制、儀器、儀表等諸多領域。該公司生產的RS485信號輸出型磁致伸縮液位計型號為ULC3200, 該儀表能夠測量罐內液位值、界位值、5點溫度值, 并通過總線以數據幀的方式按照Mod Bus協議輸出。該儀表的系統集成方案見圖3。

  目前國內石油化工市場, 對兩線 (4~20) m A儀表需求較多。 (4~20) m A電流環是用4m A表示零信號, 用20m A表示信號的滿刻度, 而低于4m A高于20m A的信號用于各種故障的報警。采用電流信號的原因是不容易受干擾。在工業應用中, 測量點一般在現場, 而顯示設備或控制設備一般都在控制室或控制柜上。兩者之間距離可達數十至數百米。按100m距離計算, 省去2根導線意味著成本降低近百元!因此在應用中兩線制傳感器必然是實惠。該公司生產的 (4~20) m A信號輸出型磁致伸縮液位計型號為ULC3201。該類型儀表的系統集成方案見圖4。

  對于2種信號輸出的儀表, 在實際應用中, 對于傳輸距離有嚴格的要求, 當傳輸距離超過1km時, 會增加信號傳輸存在不穩定性, 影響系統正常運行, 導致系統出現誤報現象, 重則數據衰減嚴重, 無法傳輸到終端設備。如:RS485總線的通信距離與數據傳輸速率、傳輸線的品質有關, 一般工業現場采用較低的波特率, 阻抗匹配、低衰減的專用電纜能夠實現1500m的傳輸距離。工業現場往往現場儀表距監控室較遠, 一般都會超過2000m, 多種方案比較, 目前采用光纖傳輸, 無論價格和現場布線都很方便, 也是目前該公司經常采用的方案。見圖5。

  使用組態軟件開發的監測系統能夠實時監測油罐狀態, 如監測油罐油位、水位、溫度、液面下平均溫度及容積, 重量等參數, 可提供各種報表并具有管理功能;根據油罐狀態實時報警, 根據用戶提供罐容積表, 校正后自動修正容積量;實時記錄保存油罐的歷史狀態, 查詢已發生報警時間的日期和當時參數, 數據能夠保持1年;能夠設定操作權限管理等。圖6為某一現場使用的監測的操作界面。

  液位監測系統, 在實際應用中, 經常監測的數據很多, 比如罐內的壓力等, 現場使用的壓力表也可以方便的連接進入監測系統;對于大罐而言, 液位儀表往往在罐頂, 如果想現場查看數據, 必須要爬到罐頂去觀察, 為減輕現場人員的勞動量, 開發液位儀表的罐旁表, 其安裝在罐底, 能夠方便的觀察罐內監測數據, 同樣可以連接進入監測系統。通過多年的現場經驗積累, 基于磁致伸縮液位計的油罐監測系統在現場能夠長期穩定的運行, 系統靈活方便, 通過簡單的培訓, 現場人員可進行操作, 得到廣大客戶的認可。