柴油储罐液位自动控制设计与应用

柴油储罐液位自动控制设计与应用

马松飞

（云南锡业股份有限公司锡业分公司，云南个旧  661017 ）

摘要：本文介绍了一种现场观察柴油储罐液位改为自动控制液位的方法与设计思路。根据柴油储罐的各项参数及计算数据，结合现场工艺条件，为减少操作人员劳动力，保障现场作业安全性，设计一套压力变送器和多功能数字显示仪配套使用来实现抽油泵自动停止，达到液位自动控制的目的。

关键词：压力变送器;液位;多功能数字显示仪;油泵;柴油储罐

0.前言

云锡锡业分公司柴油间主要用于储备柴油，供顶吹炉备用烧嘴使用。按生产需求每周必须向柴油储罐内注入一次柴油，目前现场使用仪表有一台测量柴油储罐底部压力变送器，一台往储罐内抽油的油泵，每周卸油时操作人员需边往柴油储罐顶部查看柴油实际液位边到柴油间手动控制泵的启停，此方法存在一定弊端。因柴油是易燃易爆物品，且储罐顶部观察孔较小，卸油过程中罐内柴油表面波动大，不能准确判断柴油准确液位，给现场工作带来了很大的困扰及安全隐患。针对于此，现重新设计一套压力变送器准确测量柴油储罐液位及多功能数字显示仪控制抽油泵的自动停止方法。

1.现场工艺条件描述

1.1工艺条件

柴油储罐内径高2.2m；0#柴油密度835kg/m3；压力变送器测量储罐底部压力，出厂量程为（0～0.1）MPa；重力加速度g=9.8m/s2，现场温度23℃左右，湿度34%～43%。

1.2工艺要求

向储罐内抽入柴油时，现场手动启动油泵；柴油液位达到储罐总内径高95%时，油泵自动停止。

2.现场仪表设备的配置

2.1总体设计思路

针对柴油间抽油泵启停与现场储罐柴油液位准确测量问题，为减少现场操作人员劳动力及现场安全隐患，采用压力变送器和多功能数字显示仪配套使用来准确测量储罐柴油液位以及实现抽油泵自动停止功能，如图1所示。压力变送器测量储罐底部压力，输出（4～20）mA电流值至柴油间多功能数字显示仪，数字显示仪通过运算准确显示储罐柴油实际液位（百分比显示）；数字显示仪NC报警端口串联在抽油泵回路上，通过参数设置，当液位达到95%时，NC报警接口回路断开，实现抽油泵自动停止功能。

图1 控制原理图

2.2压力变送器的参数设置

(1)确定现场工艺参数

柴油储罐内径高度h=2.2m；   

0#柴油密度ρ=835kg/m3；

重力加速度g=9.8m/s2；

(2)确计算压力变送器量程

由液体压强的计算公式 p=ρgh可以计算出，

柴油满罐时，压力变送器量程上限值为：

p=ρgh=835kg/m3×9.8m/s2×2.2m=18002.6Pa

压力变送器取压点位于储罐底部，空罐无压力时，可以计算出，

压力变送器量程下限值为：

p=ρgh=835kg/m3×9.8m/s2×0m=0Pa

综上计算可得出：

压力变送器量程应设置为：（0～18002.6）Pa

数字显示仪液位显示量程：（0～100）%

2.3数字显示仪的参数设置

数字显示仪接收现场压力变送器输出电流（4～20）mA值，4mA对应数字显示仪液位量程下限0%，20mA对应数字显示仪液位量程上限100%。

3. 试验效果

3.1试验方法

在重复性环境条件下，柴油储罐卸油后，启动油泵抽入柴油，当液位达设定值时，观察油泵是否自动停止，若油泵自动停止十分钟后待柴油表面波动稳定，现场测量储罐实际液位，重复多次试验。

3.2试验记录

4.现场设备故障排除

4.1压力变送器：

(1)测量回路故障。变送器显示异常时，检查接线端子是否存在虚接、短路或者断路现象，再通过测量电源、电流输出值、摇绝缘等方法排除故障。

(2）信号干扰。检查动力线与信号线是否在同一线槽，屏蔽线是否接地完好，也可通过增加信号隔离器以及重新布线等方法排除信号干扰故障。

（3）取压故障。压力变送器测量值不准确通常是因取压管堵塞、取压管漏气、取压管积液三种情况导致的。取压管堵塞故障一般是由所测介质脏、粘导致的；取压管漏气是因取压管焊接点、变送器节点、截止阀等附件较多，增加了泄露点，检查相关接点即可；取压管积液通常是由于环境温差大，取压方式不合理或者取压管安装错误所导致的，积液会影响压力变送器测量准确度，也可通过定期打开排污阀通大气排除故障。

4.2数字显示仪：

（1）数字显示仪面板显示异常。检查数字显示仪电源、输入端AI信号和报警输出端DO信号是否正常，若均正常则说明模拟信号和数字信号转换部分无故障，问题出在主板内部，可对主板有关元器件作进一步检查，必要时更换新数字显示仪。

（2）数字显示仪输入信号不正常。工作状态正常的线性修正部分输入信号从零点向满度变化时，对应的输出信号应该是稳定输出；若不正常说明信号转换部分存在故障，应该检查线性修正部分的元器件。

（3）数显仪表输出控制信号不正常时。正常工作状态下，达到设定值时，报警端子NC应该开路；若无法正常动作，需检查端子是否接线短路或检查控制模块。 

5.结束语

本项设计在生产工作中已得到了很好运用，经过长时间现场观察，柴油储罐液位测量和抽油泵自动停止功能已达到了预期效果，相关设备具有良好的稳定性和可靠性，降低了现场工作安全隐患及操作人员劳动力，提高了工作效率。

6.参考文献

[1]乐嘉谦.《仪表工手册》,化学工业出版社[M],2004.6

[2]邱关源,罗先觉.《电路》,高等教育出版社[M],2006.5

[3]武平丽.《过程控制及自动化仪表》,化学工业出版社[M],2006.9