遍布全國大大小小的石化企業(yè)廣泛使用油罐儲存原油或成品油, 對易燃易爆的原油, 罐區(qū)內(nèi)油罐的液位、溫度、壓力等參數(shù)的測量準(zhǔn)確性、可靠性至關(guān)重要, 這些危險源是導(dǎo)致重大危險事故的客觀因素。建立有效的油罐區(qū)安全監(jiān)測管理系統(tǒng)是當(dāng)前罐區(qū)安全生產(chǎn)的重要保證。本文以公司多年為廣大客戶提供液位計及現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)驗, 介紹一種基于磁致伸縮液位計的油罐監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)安裝簡單, 維護(hù)量小。具有如下優(yōu)勢:

(1) 以磁致伸縮液位儀為核心實現(xiàn)儲罐液位、溫度基礎(chǔ)信號的測量;

(2) 輔以浮球開關(guān)實現(xiàn)罐高位、低位報警信號輸出;

(3) 測量數(shù)據(jù)能自動存入后臺數(shù)據(jù)庫, 可以方便地查閱實時數(shù)據(jù)和歷史記錄曲線等。

(4) 通過網(wǎng)線上局域網(wǎng)亦可通過Internet網(wǎng)進(jìn)入開放網(wǎng)絡(luò), 實現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。

  磁致伸縮液位計是利用韋德曼效應(yīng), 通過現(xiàn)代先進(jìn)的電子技術(shù)手段, 精密的計測發(fā)射脈沖和回波脈沖間的時間值, 達(dá)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(dǎo)絲上激勵出脈沖電流, 該電流沿波導(dǎo)絲傳播時會在波導(dǎo)絲的周圍產(chǎn)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(nèi)部有一組磁環(huán)。當(dāng)脈沖電流磁場與浮子產(chǎn)生的磁環(huán)磁場相遇時, 浮子周圍的磁場發(fā)生改變從而使得由磁致伸縮材料做成的波導(dǎo)絲在浮子所在的位置產(chǎn)生一個扭轉(zhuǎn)波脈沖, 這個脈沖以固定的速度沿波導(dǎo)絲傳回并由檢出機(jī)構(gòu)檢出。通過測量發(fā)射脈沖電流與扭轉(zhuǎn)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(shè)計測量范圍的不同, 分為2種結(jié)構(gòu)。一種為剛性桿, 這種結(jié)構(gòu)測桿為不銹鋼材質(zhì), 不能彎曲, 所以測量范圍一般<4m, 主要為運輸及現(xiàn)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(jié)構(gòu), 該結(jié)構(gòu)同樣為不銹鋼材質(zhì), 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(guān)是基于浮力原理設(shè)計的, 當(dāng)容器內(nèi)液位發(fā)生變化時, 浮球?qū)㈦S頁面浮動而產(chǎn)生位移, 這種位移經(jīng)連桿機(jī)構(gòu)作用于微動開關(guān), 使其動作產(chǎn)生開關(guān)量信號, 屬于一種純機(jī)械開關(guān)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(guān)由于采用純機(jī)械原理, 具有非常高的可靠性。

  定制油庫監(jiān)測系統(tǒng), 早期采用VB軟件開發(fā), 開發(fā)周期較長, 且現(xiàn)場調(diào)試較復(fù)雜, 對人員要求較高。通過近幾年的發(fā)展, 為提高生產(chǎn)的效率, 縮短開發(fā)周期, 逐漸采用組態(tài)技術(shù)開發(fā)監(jiān)測系統(tǒng), 大大提高生產(chǎn)效率, 同時增加了系統(tǒng)的靈活性, 現(xiàn)場調(diào)試時間大大縮短。得到廣大客戶的認(rèn)可。

  組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法、完成工程中某一具體任務(wù)的過程。組態(tài)軟件將復(fù)雜的工控技術(shù), 特別是將繁重而冗長的編程簡單化, 使得工控開發(fā)變得簡單而高效, 且大幅度縮短了開發(fā)時間, 使工控技術(shù)得到快速發(fā)展。目前較組態(tài)軟件, 國外主要有:In Touch、IFix、Citech等;國內(nèi)主要有:力控科技、組態(tài)王、MCGS等。該公司開發(fā)的監(jiān)測系統(tǒng)是基于MCGS的組態(tài)系統(tǒng)。

  第三方組態(tài)軟件與各家硬件所推廣的監(jiān)控軟件相比較, 組態(tài)軟件開放的多, 只要能夠確定通訊協(xié)議, 不論什么樣的現(xiàn)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(yīng)的驅(qū)動, 連接到組態(tài)軟件設(shè)備上, 直接進(jìn)行監(jiān)測控制。這樣用戶就能夠隨意的選擇各家的硬件產(chǎn)品組合自己所需要的控制系統(tǒng), 構(gòu)成以組態(tài)軟件為控制核心的監(jiān)控系統(tǒng), 用戶也有了***大的選擇權(quán)。

  與VB、VC編程工具相比, 組態(tài)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(jī)界面, 簡單的幾個操作設(shè)計就能夠?qū)崿F(xiàn)***常用的歷史曲線跟工作報表以及各種動畫。

  由自由的組網(wǎng)方式包圍組態(tài)軟件, 利用網(wǎng)絡(luò)間多種傳輸介質(zhì), 根據(jù)工程的需要, 就能夠簡便的構(gòu)建所需網(wǎng)絡(luò), 實現(xiàn)真正的分布式結(jié)構(gòu)。

  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(xiàn)場實際應(yīng)用中占90%以上。針對兩種信號輸出方式分別作系統(tǒng)集成的方案設(shè)計。

  現(xiàn)場總線和智能儀表的出現(xiàn)標(biāo)志著工業(yè)控制領(lǐng)域進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時代, 迅速成為工業(yè)控制的主流。目前國際上正在使用的現(xiàn)場總線名目繁多, 如:PROFIBUS、CAN總線, 但其系統(tǒng)造假相對過高, 不太適用于中小型系統(tǒng)的應(yīng)用。而RS485串行通信總線以構(gòu)造簡單、技術(shù)成熟、造價低廉、便于維護(hù)等特點廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器、儀表等諸多領(lǐng)域。該公司生產(chǎn)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(nèi)液位值、界位值、5點溫度值, 并通過總線以數(shù)據(jù)幀的方式按照Mod Bus協(xié)議輸出。該儀表的系統(tǒng)集成方案見圖3。

  目前國內(nèi)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(huán)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(yè)應(yīng)用中, 測量點一般在現(xiàn)場, 而顯示設(shè)備或控制設(shè)備一般都在控制室或控制柜上。兩者之間距離可達(dá)數(shù)十至數(shù)百米。按100m距離計算, 省去2根導(dǎo)線意味著成本降低近百元!因此在應(yīng)用中兩線制傳感器必然是實惠。該公司生產(chǎn)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(tǒng)集成方案見圖4。

  對于2種信號輸出的儀表, 在實際應(yīng)用中, 對于傳輸距離有嚴(yán)格的要求, 當(dāng)傳輸距離超過1km時, 會增加信號傳輸存在不穩(wěn)定性, 影響系統(tǒng)正常運行, 導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)誤報現(xiàn)象, 重則數(shù)據(jù)衰減嚴(yán)重, 無法傳輸?shù)浇K端設(shè)備。如:RS485總線的通信距離與數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸線的品質(zhì)有關(guān), 一般工業(yè)現(xiàn)場采用較低的波特率, 阻抗匹配、低衰減的專用電纜能夠?qū)崿F(xiàn)1500m的傳輸距離。工業(yè)現(xiàn)場往往現(xiàn)場儀表距監(jiān)控室較遠(yuǎn), 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(xiàn)場布線都很方便, 也是目前該公司經(jīng)常采用的方案。見圖5。

  使用組態(tài)軟件開發(fā)的監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測油罐狀態(tài), 如監(jiān)測油罐油位、水位、溫度、液面下平均溫度及容積, 重量等參數(shù), 可提供各種報表并具有管理功能;根據(jù)油罐狀態(tài)實時報警, 根據(jù)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(tài), 查詢已發(fā)生報警時間的日期和當(dāng)時參數(shù), 數(shù)據(jù)能夠保持1年;能夠設(shè)定操作權(quán)限管理等。圖6為某一現(xiàn)場使用的監(jiān)測的操作界面。

  液位監(jiān)測系統(tǒng), 在實際應(yīng)用中, 經(jīng)常監(jiān)測的數(shù)據(jù)很多, 比如罐內(nèi)的壓力等, 現(xiàn)場使用的壓力表也可以方便的連接進(jìn)入監(jiān)測系統(tǒng);對于大罐而言, 液位儀表往往在罐頂, 如果想現(xiàn)場查看數(shù)據(jù), 必須要爬到罐頂去觀察, 為減輕現(xiàn)場人員的勞動量, 開發(fā)液位儀表的罐旁表, 其安裝在罐底, 能夠方便的觀察罐內(nèi)監(jiān)測數(shù)據(jù), 同樣可以連接進(jìn)入監(jiān)測系統(tǒng)。通過多年的現(xiàn)場經(jīng)驗積累, 基于磁致伸縮液位計的油罐監(jiān)測系統(tǒng)在現(xiàn)場能夠長期穩(wěn)定的運行, 系統(tǒng)靈活方便, 通過簡單的培訓(xùn), 現(xiàn)場人員可進(jìn)行操作, 得到廣大客戶的認(rèn)可。