李新青，尚柏鑫，石利琴

1  概述
1.1  油品計量的現狀
洛陽(yáng)石化總廠(chǎng)油品罐區（包括原料油罐、成品油罐和中間原料油罐共18個(gè)罐區約108臺油罐）自動(dòng)化水平較低，油罐的檢測儀表比較落后，大部分是80年代建廠(chǎng)時(shí)安裝的鋼帶液位計及其換代產(chǎn)品光導液位計。該類(lèi)儀表傳動(dòng)部件較多，容易發(fā)生故障，且檢測精度較低，現有儀表的控制水平越來(lái)越不能滿(mǎn)足現代化生產(chǎn)管理的需要，隨著(zhù)儀表技術(shù)的發(fā)展及儲罐計量要求的提高，更換一批精度高、性能穩定的罐區檢測儀表是非常必要的，本文對油罐液位儀表的使用情況及設計選型中的考慮要點(diǎn)作一簡(jiǎn)要介紹。
1.2  油品儲罐（簡(jiǎn)稱(chēng)油罐）計量的目的
儲罐計量指對大型儲罐內儲存液量進(jìn)行測量，從而獲得儲罐庫存量。通過(guò)儲罐計量得到庫存量是一個(gè)企業(yè)掌握庫存資料以便指導生產(chǎn)和銷(xiāo)售的重要管理項目，因此，對庫存量的測量精度和重現性要求較高。購進(jìn)原料和輸轉產(chǎn)品往往也可以實(shí)現儲罐計量，煉油廠(chǎng)內的半成品中間罐區對儲罐計量精度要求不高，但測量的可靠性及重現性卻非常重要。不管是原料罐、成品罐或中間罐，由于儲罐泄漏或油氣排放導致的環(huán)境污染及經(jīng)濟損失都是需要避免的，所以必須要有可靠而穩定的儲罐計量測量系統。
根據油罐液位的測量原理，可分為兩大類(lèi)，一類(lèi)為直接測量高度法，另一類(lèi)為壓強法。直接測量高度法主要是依靠下述方法或儀表來(lái)完成油罐液位測量，如人工檢測尺測量、浮子鋼帶測量、伺服式液位計、雷達液位計、超聲波液位計、電容式液位計、磁致伸縮液位計等?；趬簭姺y量原理的測量系統主要有靜壓式測量液位系統、稱(chēng)重儀等。
2  各種液位計的特點(diǎn)
2.1  人工檢測尺
利用浸入式刻度鋼皮尺測量液位，取樣測量油溫和比重，通過(guò)計算得到儲液體積和重量。這是古老的也是至今仍被全世界廣泛使用的儲罐計量方法，它可以用作現場(chǎng)檢驗其它測量?jì)x表的參考手段。人工液位測量的精確度一般認為是使用的刻度鋼尺精度加上±2mm的人為誤差。
2.2  浮子式鋼帶液面計
如大連自動(dòng)化儀表五廠(chǎng)的UHZ-Ⅲ系列，這種液面計在國外30年代開(kāi)始使用至今仍有較高的市場(chǎng)占有率，這種儀表的優(yōu)點(diǎn)是比較直觀(guān)，價(jià)格較便宜。缺點(diǎn)是傳動(dòng)部件多，容易發(fā)生故障，尤其是對安裝要求比較高。如不符合要求，可能一開(kāi)工就不能用，因此選用這種儀表時(shí)，在說(shuō)明書(shū)中都提出生產(chǎn)廠(chǎng)家必須指導安裝的要求。在投資有限的項目中，中小型罐仍可考慮選用該表。但16m以上的罐不適合選用該種儀表，因為罐越高，安裝的平行度、垂直度以及盤(pán)簧的質(zhì)量要求越高；外浮頂罐也不適合，因為一有風(fēng)吹，指針上下擺動(dòng)，不穩定，并容易損壞衡力盤(pán)簧。光導液位計也列入這一行列，屬同類(lèi)產(chǎn)品，選用哪一種一般應與用戶(hù)協(xié)商確定。圖1為鋼帶液位計原理圖。

圖1  鋼帶液位計原理示意圖  圖2  伺服液位計原理示意圖

這些產(chǎn)品目前在中小煉廠(chǎng)、小油庫及中間原料油罐區還有選用的余地。
2.3  伺服液位計
伺服液位計因其用一臺伺服電機，使浮子跟隨液位或者界面變化故得其名。如荷蘭Enraf公司的UEBF854B21C2AZ型液位計。這種液位計功能強，可測液位、界位、介質(zhì)比重等，精度高(±0.9mm)，故障率比較低，與計算機聯(lián)網(wǎng)比較方便，受到操作和維護人員的歡迎，但價(jià)格比較高，在設計選型過(guò)程中，往往在審查初步設計階段就會(huì )遇到障礙。圖2為伺服液位計原理圖。
2.4  雷達液位計
利用雷達電波測量液位是近幾年國內外都很關(guān)注的技術(shù)。如德國Endress+Hauser公司的FMR130-OVAD2DAIA型液位計。由于液位計不接觸介質(zhì)，又無(wú)可動(dòng)部件，故障率低，而且精度也很高，是一種對用戶(hù)很有吸引力的液位計。圖3為雷達液位計原理圖。
不論雷達液位計還是伺服液位計都是性能很好的儀表，但目前由于價(jià)格偏高，在國內大面積推廣還有一定困難，但隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，這些儀表性能價(jià)格比的不斷改善，使用會(huì )越來(lái)越廣泛地被采用。
2.5  磁致伸縮液位計
這是一種剛剛進(jìn)入中國市場(chǎng)的新型液位計。它的測量原理是利用磁場(chǎng)脈沖波，測量時(shí)液位計的頭部（罐的上部）發(fā)出電流“詢(xún)問(wèn)脈沖”，此脈沖同時(shí)產(chǎn)生一磁場(chǎng)，沿著(zhù)波導管內的感應線(xiàn)向下運行，在液位計管外配有浮子，浮子可隨液位、沿側桿上下移動(dòng)，浮子內藏有一組磁鐵，并產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，兩個(gè)磁場(chǎng)相遇則產(chǎn)生一個(gè)新的變化磁場(chǎng)，隨之產(chǎn)生新的“返回脈沖”，測出“詢(xún)問(wèn)脈沖”和“返回脈沖”的周期便可知道液體的變化位置。該液位計可動(dòng)部分只有浮子，故維護工作量小、安裝比較簡(jiǎn)單、精度也比較高，另一個(gè)特點(diǎn)是可同時(shí)測溫，但它不適合重質(zhì)油品的檢測。

圖3  雷達液位計原理示意圖

2.6  靜壓式液位計
利用測量液體壓強的方式獲得液位的儀表，最簡(jiǎn)單的HTG（Hydrostatic Tank Gaugings）系統只有一個(gè)變送器，將測得的壓強乘以?xún)薜拿娣e就可以得到液體的重量。但早期的差壓變送器測量精度低、環(huán)境溫度影響比較大，對操作工來(lái)說(shuō)又不直觀(guān)，所以采用這種測量方式的用戶(hù)不多，對于不用遠傳儀表的用戶(hù)更無(wú)法使用。但是這種測量方式因為可動(dòng)部件少，維護工作量小而且方便，設計人員在一些重質(zhì)油罐上，用單法蘭差壓變送器，對于一些較小的煉廠(chǎng)或油庫要搞遠傳監控也采用了這種測量方式。由于變送器和計算機技術(shù)的進(jìn)步，靜壓式測量液位近年來(lái)又取得了新的進(jìn)展，精度和可靠性都有很大提高，從統計資料看雖然總數不多，但遞增幅度較大。
此外，還有電容式液位計、超聲波液位計，也都各有特點(diǎn)，因現場(chǎng)使用數量較少在此不做比較和分析。

表1

3  各類(lèi)油罐計量測量?jì)x表的應用
(1)  各類(lèi)油罐計量測量?jì)x表應用性能的比較，參見(jiàn)表1。
(2)  幾種儀表在洛陽(yáng)石化總廠(chǎng)的應用，參見(jiàn)表2。

表2

(3)  各種儀表的介質(zhì)使用情況，參見(jiàn)表3。

表3

其中“+”表示適用；“-”表示不太適用
(4)  各種儀表在庫存計量中的誤差，參見(jiàn)表4。

表4

從應用角度來(lái)說(shuō)，對儲罐計量測量?jì)x表系統的要求應是：精度高（重量、液位）、高重現性、絕對安全、易操作、易維護、高可靠性、數據遠傳與接口標準化等。
4  設計選型的原則
(1)  考慮油罐的大小和特點(diǎn)
對10 000~100 000m3油罐，以及較大的液化氣罐選用較高的液位計，中、小罐可以選用一般液位計。
(2)  考慮油罐的種類(lèi)
直接售油或者進(jìn)油的罐，選用高精度液位計，中間罐、一般儲料罐可以采用一般儀表。
(3)  考慮介質(zhì)的特性
重油盡量采用與被測介質(zhì)不接觸或少接觸類(lèi)型儀表，輕油可用一般儀表。如果用戶(hù)整體水平很高，投資限制不嚴格，可采用性能較高的液位計。老廠(chǎng)改造或新增加的罐區要考慮原來(lái)采用的液位計使用情況，如果使用狀況良好，盡量統一選型，以減少維護人員的負擔。在用戶(hù)方面操作人員希望液位計使用方便，測量準確，儀表車(chē)間希望液位計工作可靠減少維護人員。設計時(shí)應該給予考慮。
洛陽(yáng)石化總廠(chǎng)就是按照該設計選型原則，對于容積大于2 000m3以上的重質(zhì)油罐及不易揮發(fā)的油品（如50 000m3原油罐）且計量精度要求高的場(chǎng)合選用了計量級雷達液位計，易揮發(fā)且計量精度要求高的汽柴油及液化氣罐液位測量采用伺服液位計。一些計量精度要求不高的油品儲罐一般采用鋼帶及光導液位計計量，這種設計思想既滿(mǎn)足了計量精度要求，也為總廠(chǎng)節省了投資。
5  結語(yǔ)
通過(guò)對液位計在不同場(chǎng)合的合理選用，為洛陽(yáng)石化總廠(chǎng)罐區自動(dòng)化目標的實(shí)現提供了可靠的依據，使全廠(chǎng)油品計量精度大大提高，不僅找回了該廠(chǎng)原油長(cháng)期虧損的原因，還為挖潛增效提供了可靠的依據；同時(shí)也減輕了工人的勞動(dòng)強度，提高了工作效率，為計量上等級奠定了基礎。