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罐區(qū)自動(dòng)計(jì)量技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展

罐區(qū)自動(dòng)計(jì)量技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展

2006/12/8 9:34:00
近年來(lái),隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展,石化部門(mén)對(duì)油罐自動(dòng)計(jì)量技術(shù)也越來(lái)越重視。由于目前采用的儲(chǔ)罐容量較大,因此油罐的計(jì)量精度要求非常高,因?yàn)楹苄〉囊何桓叨葴y(cè)量誤差都會(huì)帶來(lái)很大的容量誤差。一些發(fā)達(dá)國(guó)家從八十年代開(kāi)始,就借助于微電子、計(jì)算機(jī)、光纖、超聲波、傳感器等高科技的迅猛發(fā)展,將各種新技術(shù)、新方法應(yīng)用到儲(chǔ)罐計(jì)量領(lǐng)域,使儲(chǔ)罐自動(dòng)計(jì)量呈現(xiàn)出集功能、精度、現(xiàn)場(chǎng)一體化的新局面。 1、國(guó)外罐區(qū)自動(dòng)化計(jì)量?jī)x表技術(shù) 目前從自動(dòng)化計(jì)量方法看,國(guó)外采用的主要有三種方法:檢尺法、靜壓法和液位法。檢尺法是全球通用的測(cè)量方法;靜壓法是利用壓力傳感器(變送器)測(cè)量罐內(nèi)液體的靜壓力,根據(jù)儲(chǔ)罐幾何參數(shù)計(jì)算出容量和重量;液位法是通過(guò)測(cè)量罐內(nèi)液體的液位高度及密度等參數(shù),來(lái)獲得罐內(nèi)儲(chǔ)液的容量及重量。歐美油罐儲(chǔ)量測(cè)量?jī)x表不但品種齊全、方法多、技術(shù)先進(jìn)而且性能優(yōu)良。他們?cè)诎l(fā)展高精度、多功能測(cè)量?jī)x表的同時(shí),著重考慮性能可靠、價(jià)格便宜,適應(yīng)不同目的和用途;尤其強(qiáng)調(diào)使用周期長(zhǎng),減少維護(hù)費(fèi)用以及時(shí)間浪費(fèi);重視尖端技術(shù)、先進(jìn)技術(shù)和工藝的應(yīng)用,及時(shí)引入各種現(xiàn)代化技術(shù),推出各種新型測(cè)量?jī)x表。 靜壓計(jì)量?jī)x表 靜壓計(jì)量技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)是制造精度高、穩(wěn)定性好的壓力傳感器。從七十年代起,各發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始致力于研究各種壓力傳感器,在傳感器的制造工藝、電路補(bǔ)償及智能化方面作了大量工作。主要的生產(chǎn)廠商有美國(guó)霍尼維爾公司、美國(guó)羅斯蒙特公司、德國(guó)恩德斯豪斯公司、英國(guó)德魯克公司等。 美國(guó)霍尼維爾公司在總結(jié)分析了Class41型擴(kuò)散硅力敏傳感器的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)研究出來(lái)ST3000智能型壓阻傳感器。在工藝上,ST3000的電阻獲得不是用擴(kuò)散法而是用離子注入法實(shí)現(xiàn),這樣阻值均勻,一致性好;配置差壓、靜壓及溫度三種傳感元件,可進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)的補(bǔ)償、標(biāo)度變換、具有自動(dòng)采樣掃描、自診斷、自動(dòng)校正等功能,采用微處理器和大規(guī)模集成電路,其量程比可達(dá)100:1(最大可達(dá)400:1),精度一般為±0.1%,使用溫度范圍為-40~+100℃,并具有數(shù)字通訊接口,能與計(jì)算機(jī)直接連接。 羅斯蒙特公司的3001C電容變送器,采用以自由懸浮電容為基礎(chǔ)的硅傳感器技的CERABAR過(guò)程壓力變送器系列是取代傳統(tǒng)變送器及壓力表的現(xiàn)代化高精度儀表。CERABAR過(guò)程壓力變送器采用電容式陶瓷測(cè)量元件作為傳感器,無(wú)中間液,無(wú)磨損,極耐過(guò)壓和壓力交替變化,抗沖擊能力強(qiáng),溫度穩(wěn)定性0.1%F.S,長(zhǎng)期穩(wěn)定性0.15%F.S,儀表可輸出模擬信號(hào)(4~20mA),并與HART協(xié)議兼容,可以方便地進(jìn)行計(jì)算機(jī)組態(tài)。 液位計(jì)量?jī)x表 國(guó)外液位儀表主要發(fā)展了許多新的測(cè)量原理。智能化液位計(jì)、非接觸測(cè)量方式的液位計(jì)、新原理的小型液位開(kāi)關(guān)為當(dāng)前的主要發(fā)展方向,通過(guò)利用電子技術(shù)及微機(jī)技術(shù),使得儀表的結(jié)構(gòu)和功能都有很大改進(jìn),并且儀表在朝著總線式方向發(fā)展。 伺服式液位計(jì)是屬于一種智能化儀表。這類(lèi)儀表通過(guò)一個(gè)平衡浮子和重力敏感裝置測(cè)量浮子的重量(在液面、液內(nèi)、界面上有相應(yīng)不同的浮力),并控制伺服電機(jī)動(dòng)作升降浮子,跟蹤液位變化,同時(shí)發(fā)出遠(yuǎn)傳信號(hào)。伺服式液位計(jì)的微機(jī)智能化,使得它的跟蹤誤差可達(dá)0.1mm。同時(shí)還能補(bǔ)償液面高低對(duì)鋼絲繩產(chǎn)生的附加重量的誤差,最高精度可達(dá)±0.7mm。另外,還可測(cè)量密度、界位等計(jì)量參數(shù),具有自診斷及通信功能。由于幾乎沒(méi)有傳動(dòng)部件,因此儀表可靠性高。目前荷蘭Enraf公司的ATG854和XTG854伺服液位計(jì)精度可達(dá)±1mm,主要適用于儲(chǔ)罐的精密計(jì)量,在美國(guó)、荷蘭和德國(guó)等國(guó)家都已被計(jì)量管理部門(mén)認(rèn)可,可以作為貨物交接依據(jù)。 非接觸測(cè)量液位計(jì)主要包括超聲波液位計(jì)、微波液位計(jì)、激光液位計(jì)和γ射線液位計(jì)等。 超聲波液位計(jì)是非接觸液位計(jì)中發(fā)展最快的一種。該技術(shù)基于超聲波在空氣中的傳播速度及遇到被測(cè)物體表面產(chǎn)生反射的原理。智能化的超聲波液位計(jì)帶有一個(gè)功能很強(qiáng)的智能回波分析軟件包,它可以將攪拌器產(chǎn)生的干擾過(guò)濾出來(lái);識(shí)別多重回波;分析信號(hào)強(qiáng)度和環(huán)境溫度等有關(guān)信息,這樣即便在有擾動(dòng)條件下讀數(shù)也是精確的。新型氣密結(jié)構(gòu)、耐腐蝕的超聲換能器可測(cè)量高達(dá)15m的液位,E+H公司研制的Prosonic FMU860/861/862超聲液位計(jì)精度可達(dá)0.2%,F(xiàn)MU40/41超聲液位計(jì)精度可達(dá)±2mm,輸出信號(hào)符合HART協(xié)議或Profibus總線標(biāo)準(zhǔn)或FF總線標(biāo)準(zhǔn)。 連續(xù)式微波液位計(jì)這幾年逐步推向市場(chǎng)。它通常采用調(diào)頻雷達(dá)原理,利用同步調(diào)頻脈沖技術(shù),微波發(fā)射和接收器安裝在罐頂,向液面發(fā)射頻率調(diào)制的微波信號(hào)。當(dāng)接收到回波信號(hào)時(shí),由于來(lái)回傳播的時(shí)間延遲,發(fā)射頻率已改變了。將兩者信號(hào)混合處理,所得的差頻信號(hào)正比于罐頂?shù)揭好嬷g的距離。荷蘭Enraf公司的Radar872液位計(jì)采用同步調(diào)頻脈沖技術(shù),精度達(dá)±2mm,95年新推出的SmartRadar雷達(dá)液位計(jì)利用平面天線技術(shù)(PAT)、高級(jí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)(ADSP)和虛擬天線技術(shù)(VAT)結(jié)合寬陣列線性平面天線,提高了信號(hào)純凈度,能夠分析全反射譜,考慮假回波、蒸氣影響和其他因素,避免了由于墻壁反射干擾效應(yīng)造成的精度損失,使測(cè)量精度可達(dá)±1mm。法國(guó)AUXITROL公司的TA840雷達(dá)液位計(jì)采用多點(diǎn)平面天線技術(shù),精度可達(dá)±1mm。激光液位計(jì)的測(cè)量原理與超聲波式相同,只是用光波代替聲波。即由傳感器發(fā)射激光照射被測(cè)物面,并接收反射光,將這從發(fā)射至接收到光的時(shí)間換算成液位。激光的光束是很窄的,在液位計(jì)中通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成約20mm寬的光束,這樣即使被測(cè)物面很粗糙,漫反射光也能被傳感器接收。激光液位計(jì)非常適用于開(kāi)口很狹的容器及高溫、高粘度的測(cè)量對(duì)象。 γ射線液位計(jì)技術(shù)是基于γ射線對(duì)不同物質(zhì)產(chǎn)生不同衰減的理論,將放射源鈷60或銫137置于一防護(hù)容器內(nèi),放在被測(cè)容器的一側(cè),在被測(cè)容器的另一側(cè)裝有一檢測(cè)器,當(dāng)γ射線穿透容器時(shí)它被衰減,其衰減率取決于被測(cè)液體的密度、吸收系數(shù)和厚度。液位越高,衰減越大,接收器將γ射線量變?yōu)楣饷}沖信號(hào),再由光電倍增管轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)。由于液位與γ射線衰減量是非線性關(guān)系,所以必須通過(guò)統(tǒng)計(jì)標(biāo)定。γ射線液位計(jì)特別適用于傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x表不能解決的測(cè)量問(wèn)題,因?yàn)椋瑴y(cè)量件沒(méi)任何部件與被測(cè)物體相接觸。E+H公司提出了一個(gè)點(diǎn)放射/棒探頭接收的概念,這樣放射源被降到最小,而且容易安裝,目前該公司研制的FMG671已用于過(guò)程控制。 在液位計(jì)智能化的同時(shí),一些利用新檢測(cè)原理、新型電子部件構(gòu)成的小型現(xiàn)場(chǎng)液位開(kāi)關(guān)大量推向市場(chǎng),使液位儀表呈現(xiàn)兩極發(fā)展的趨勢(shì)。較典型的是利用超聲波穿透空氣及液體時(shí)衰減率的顯著差別來(lái)檢測(cè)液面的超聲液位開(kāi)關(guān)和利用空氣和液體對(duì)振動(dòng)體的阻尼差別來(lái)檢測(cè)液位的振動(dòng)式液位開(kāi)關(guān),以及利用空氣和液體電導(dǎo)率的不同來(lái)檢測(cè)液位的電導(dǎo)式液位開(kāi)關(guān)。液位開(kāi)關(guān)信號(hào)可現(xiàn)場(chǎng)顯示,還能發(fā)出控制信號(hào),有的還采用二線制,能直接和計(jì)算機(jī)接口。精度可達(dá)±1mm,混合式儲(chǔ)罐計(jì)量系統(tǒng)(HIMS) HIMS綜合應(yīng)用現(xiàn)代高精度液位計(jì)(伺服式或雷達(dá)式)及HTG技術(shù),在一個(gè)罐上安裝一臺(tái)高精度伺服式(或雷達(dá)式)液位計(jì),在罐底部安裝一臺(tái)高精度壓力變送器。伺服式液位計(jì)精確地測(cè)量液位及界位,從而獲得高精度的儲(chǔ)液體積。壓力變送器精確地測(cè)量總的儲(chǔ)液壓強(qiáng),從而獲得從上到下整個(gè)儲(chǔ)液的高精度平均密度。然后計(jì)算出高精度的儲(chǔ)液質(zhì)量。HIMS能獲得儲(chǔ)罐計(jì)量所需的各種高精度參數(shù),廣泛應(yīng)用于常壓罐和高壓罐。 2.國(guó)外罐區(qū)自動(dòng)化的主要特點(diǎn) 高技術(shù)領(lǐng)域與國(guó)際市場(chǎng)接軌 德國(guó)恩德斯豪斯公司其總部設(shè)在毛爾堡,在世界上40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)設(shè)有分公司,并有一個(gè)全球的儀表銷(xiāo)售網(wǎng)和服務(wù)網(wǎng)。荷蘭ENRAF公司在70多個(gè)國(guó)家有銷(xiāo)售工程師和分銷(xiāo)商,在世界各大石油公司幾乎都擁有煉廠,各種儲(chǔ)罐多達(dá)9000個(gè),和各煉廠有著密切的聯(lián)系,同時(shí)還與ROSEMOUNT公司有著密切的合作關(guān)系,羅斯蒙特公司的所有變送器和ENRAF的儀表系統(tǒng)具有相同的通訊協(xié)議。使得其在國(guó)際工程招標(biāo)和國(guó)際市場(chǎng)銷(xiāo)售上屢屢中標(biāo),在市場(chǎng)上占有很大的優(yōu)勢(shì)。 技術(shù)和生產(chǎn)與市場(chǎng)緊密聯(lián)系 荷蘭ENRAF公司的集散式控制測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用在各煉廠罐區(qū),系統(tǒng)測(cè)量精度高,運(yùn)行穩(wěn)定可靠;工作環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng);現(xiàn)場(chǎng)一次儀表雷擊防護(hù)能力強(qiáng);通訊協(xié)議靈活;系統(tǒng)擴(kuò)展性好。罐區(qū)儲(chǔ)量可達(dá)到國(guó)際認(rèn)可的商業(yè)化交接。EN-BUS總線替代了原來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)集中器,為了適合HTG測(cè)量方法的應(yīng)用和推廣,ROSEMOUNT公司的壓力變送器也是按EN-BUS通訊協(xié)議生產(chǎn)的,可以方便地組成DCS測(cè)量系統(tǒng)。為創(chuàng)造一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)新近提出三層通信概念:主層(CIU Prime)作為現(xiàn)場(chǎng)儀表到控制室的接口,每個(gè)通信接口可連接50個(gè)罐。擴(kuò)展實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)掃描和采集任務(wù),并發(fā)緩沖和并行處理,保證數(shù)據(jù)平滑獨(dú)立地輸出;從層(CIU Plus)進(jìn)行獨(dú)立庫(kù)存計(jì)算,50罐可用一個(gè)單元監(jiān)測(cè);上層(Entis Pro)基于Windows NT系統(tǒng)圖形用戶界面。通過(guò)以太網(wǎng)或令環(huán)網(wǎng)可組成局域網(wǎng)或廣域網(wǎng),使應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。產(chǎn)品的質(zhì)量意識(shí)和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度高 產(chǎn)品從機(jī)加工到組裝生產(chǎn)線,每道工序都根據(jù)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)自查,合格后才轉(zhuǎn)到下一個(gè)工序。儀器儀表電路的設(shè)計(jì)向智能化、小型化、通用化發(fā)展,采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)對(duì)電路板的布線和表面安裝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),恩德斯豪斯公司新建投產(chǎn)的一條表面貼焊自動(dòng)生產(chǎn)線是世界上最快的,速度是其他的3倍。產(chǎn)供銷(xiāo)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化 由計(jì)算機(jī)支持的零件、部件以及成品管理系統(tǒng),從產(chǎn)品的訂購(gòu),安排生產(chǎn),生產(chǎn)過(guò)程,到產(chǎn)品出廠,基本上是計(jì)算機(jī)管理。各公司在各地的產(chǎn)品定單,一般要求3個(gè)月產(chǎn)品到貨,一般產(chǎn)品基本上擁有10年的備件,世界各地需要備件可在1個(gè)月內(nèi)到貨。利用總公司的供銷(xiāo)信息網(wǎng),收集并分類(lèi)各種產(chǎn)品的數(shù)量。生產(chǎn)調(diào)度利用網(wǎng)絡(luò)發(fā)布產(chǎn)品生產(chǎn)詳細(xì)清單。公司在產(chǎn)品市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下,具有良好的技術(shù)服務(wù)網(wǎng)配以有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家。 3.國(guó)內(nèi)自動(dòng)計(jì)量?jī)x表的發(fā)展現(xiàn)狀 目前國(guó)內(nèi)計(jì)量?jī)x表的發(fā)展主要采用引進(jìn)加仿制等手段,還有許多合資企業(yè)代理國(guó)外相應(yīng)產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)靜壓儀表的發(fā)展始于七十年代中期,最初用于軍事、科研,八十年代開(kāi)始轉(zhuǎn)向民用。目前不少?gòu)S家已形成批量生產(chǎn)能力。北京遠(yuǎn)<
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