几种油罐电子液位计的应用分析

几种油罐电子液位计的应用分析

张永耀 1 邵磊 2 张为 1 杨峰周 1 郭峰 1

1 国家管网北方管道呼和浩特输油气分公司（内蒙古 呼和浩特 010000 ）

2国家管网北方管道锦州输油气分公司（辽宁 锦州 121004）

摘要：参考在输油站场现场应用情况，探讨电子液位计在油罐液位测量中的准确性、可靠性，分析不同电子液位计的适用性，同时根据安装要求、维修条件和价格等因素的比较，为油罐电子液位计选型提供参考。

关键词：电子液位计 适用性 选型

前言

液位计在石油工业领域，是油气开采、储运、炼化、销售各环节都离不开的自动化控制系统重要组成部分。随着自动化仪表技术的发展，特别是微型处理器、换能器等关键元件的更新换代，电子液位计也有了巨大发展。不同的电子液位计因其型制、原理不同而有不同的适用情况。本文从现场实际应用情况出发，结合近十年仪表应用经验，探讨油罐电子液位计的选型问题。

1类型

按与罐内存储介质的位置关系，可以分为接触式：即与被测介质直接接触，部件投入介质，或安装在油罐侧壁、底部；非接触式是电子液位计不与被测介质直接接触。

接触式主要有钢带浮子液位计、静压式液位计、磁致伸缩液位计、电容式液位计；非接触式的主要有：超声波液位计、雷达液位计、激光液位计。

2四种电子液位计简介和应用情况

根据工作实际中应用情况和相关资料信息，主要对四种电子液位计进行分析：静压式（压差式）液位计、磁致伸缩液位计、雷达液位计、超声波液位计。

2.1静压式（压差式）液位计

静压式（压差式）液位计的工作原理是：利用储罐内罐底（或侧壁）受到储存液体的压强等于液体密度与重力常数和液位高度的乘积（即液体压强公式P=ρ•g•h），推导出在液体密度不变时，液位高度h=P/ρ•g，液位高度与压强大小成正比关系。静压式液位计只在罐底（或侧壁）预装一个压力传感器，通过程序计算即可得出液位高度。

2.1.1静压式（压差式）液位计优点在于：结构简单，安装便捷，工作可靠，后期维护量小。

2.1.2静压式（压差式）液位计限制性也很明显：只适用于密度稳定液体，或是需要反复检定和调试；只适用于敞口，或是不存在罐内外气压差的储罐。

2.1.3应用情况：

在我单位输油站储罐应用中的情况,在燃料油罐上安装了静压式（压差式）液位计，存储的是长庆原油，经过长达8年的使用，发现了静压式（压差式）液位计在储油罐应用中的不足：在盘库时人工检尺数据同仪表显示数据存在比较大的差异，最大达到10cm以上，在春秋季仪表检修时，参照人工检尺数据集中进行了调试，但是在后续的盘库操作中很快就再次出现较大差异，经过检测和分析，得出是由于罐内储存油品密度变化导致的差异，造成失准。但所存储的原油、成品油油品密度不可能保持恒定。在调试中，还发现每次开闭检尺口时，显示液位数据会跳动，经过分析验证，也是由于气压差导致的，说明密闭储罐正负压时，数据也因此产生差异，并在后续收发油作业中得到验证。我们认为静压式（压差式）液位计在输油站储罐应用中可准确性差，适用性差。

2.2磁致伸缩液位计

磁致伸缩液位计的工作原理是：根据浮力原理和磁力感应原理，使用带有磁性的浮子随液位升降浮动进行工作，传感器导管持续发出磁脉冲，磁性浮子随着液位浮动，接触到导管时形成脉冲变量，检测出液位高低。

2.2.1磁致伸缩液位计优点在于：结构简单，精度等级高。

2.2.2磁致伸缩液位计的不足之处主要是安装维修不便，同时又需要经常维护，原因是浮子容易卡死。

2.2.4应用情况：

在我单位输油站的污油罐上选择安装了磁致伸缩液位计，在使用中，原油污油罐的磁致伸缩液位计故障率高，主要是由于金属材质的导管导热性好，特别是在冬季，温度较低，导致凝点低的污油粘黏在导管上，对浮子运动形成卡阻，特别是收集的污油含水含杂质，也会影响浮子稳定运行。成品油污油罐的磁致伸缩液位计的问题是在计量交接时发现的，由于最初安装时标定的液体密度和交接时实际的液体密度不同，浮子受浮力影响，出现了4mm的偏差，在后续多次检尺中最多达到7mm，使得设计的高精度失去意义，后续需要反复标定调校。同时，要依靠导管引导浮子在垂直水平的方向上运动，所以要求导管长度可以到达罐底，我单位输油站污油罐考虑工艺原因设计为地下罐，导管的总长达到3.1m，一旦浮子卡阻，需要将液位计从仪表口垂直抽出，需要登高作业，非常不便。我们认为，磁致伸缩液位计在污油罐的应用有明显的不便。

2.3雷达液位计

雷达液位计的工作原理是：采用调频雷达原理，利用同步调频脉冲技术，通过微波发射器向液面发射微波信号，经液面反射到接收器，再进行分析处理，测定传感器同液面间的距离，继而得出液位高度。

2.3.1雷达液位计的优点是：量程大，精准度高，可靠性好，故障率低。

2.3.2雷达液位计应用的限制性是：价格不菲，安装较复杂。

2.3.3应用情况：

考虑到雷达液位计的量程和价格因素，我单位选择在大型储罐上安装使用，经过多年使用和多次检验以及同人工检尺对比，精准度优良，没有发生过故障情况。

2.4超声波液位计

超声波液位计的工作原理是：利用超声波发射器向液面发出某一频段的超声波，同时计时，在收到发射回来的超声波时停止计时，根据声速和时间测出距离液面的长度，得出液位高度。

2.4.1超声波液位计的优点是：构造简单，精准度高，可靠性好，故障率低，安装维护方便。

2.4.2超声波液位计的缺点是：不适合用于温度、压力变化剧烈和存在粉尘、烟雾的油罐上。

2.4.3应用情况

我单位于2018年自主研制出40kHz频率的超声波液位计，试用于地下污油罐，替换故障的磁致伸缩液位计，虽然精度在厘米级，但是经过2年多使用的反复验证，满足生产需要，维护量小，准度和可靠度高于磁致伸缩液位计。由于安装问题，传感器发生过脱落故障，但是一名维修工在仪表工的指导下就可以独立完成更换传感器的维修工作，充分体现了维修维护的便捷性和构造的模块化优势。

3四种液位计的特点对比和选型

根据上文中的分析和应用实际，对比各种液位计的特点如下：

根据我单位生产实际，在燃料油罐、泄压罐和污油罐的液位计测试中，完全可以试用超声波液位计，在大型储罐上，适合使用量程优势突出的雷达液位计。这样既可以保证功能实现的可靠，数值的准确，又可以最大限度降低投入以及后续的维护保养成本，实现降本增效。

参考文献

1. 张海鹰，高艳丽.超声波测距技术研究[A].仪表技术，2011（9）：58-60.

2. 熊宇，张瑞，陈奎建.油罐液位测量方法及其比较[J].油气储运，2005,24（9）：43-45.

3. 孙国锋.如何选择油罐自动化计量装置[J].油气储运.1999,18(5)45-46.