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雷达液位计在液化烃球罐上的选型和应用
发布日期:2018/9/27 9:24:46
某公司 300 kt/a 重油催化裂化装置配套工程罐区改造中,对 49/10,49/1,49/7 等几个液化烃罐区内 13 个球饶进行了新建。现结合 49/1罐区工程设计工作,说明液化石油气(LPG)球罐液位测量仪表设计选型与应用。
1. 工艺简介
49/1 罐区内此次新建 4个1000m³ 球罐,用于存储丙烷与碳四组分,其工艺参数如表 1 所列。
为保证罐区平稳运行,安全生产,工艺要求仪表应满足如下要求。
1)将操作所要求的介质温度.压力、液位信号引入71 泵房操作室数据采集系统内,集中指示。
2)球饶应设置温度.压力`液位就地指示。
3)设置液位高高限报警并联锁, 紧急切断球饶原料入口阀。
4)设置可燃气体检测报警系统,在控制室集中显示报警。
根据此要求,工艺及仪表流程图如图 1 所示(仅以G-87为例) 。
现场液位指示挝用磁浮子液位计,远传液位检测选用防爆型雷达液位计 ,在数据采集系统上设置高液位报警;高高液位报警选用非插入式防爆超声
液位开关。
雷达液位计的测量信号和温度信号集中送至位于71 和泵房控制室的 FCU(Field ConnectionUnit) 上,FCU 通过 RS-232 接口和 FEBM(Field Bus
Modem)与数据采集系统通讯。在数据采集系统里,采用 SAAB 公司的 Tankmaster 计量软件包,结合 G-87 的结构参数和相应储饶温度,通过对丙烷
液位信号进行运算,计算出 G-87 的丙烷储存量。
 
2. 雷达液位计的设计和应用
2.1 雷达液位计的测量原理及性能
雷达液位计测量物位的原理,是通过测量探头发射波和滚面反射波之间的某种参数关系,实现液面测量的微波物位仪表。 雷达省位计有多种不同的产品,以适应不同的工况。该设计选用适用于液化石油气测量的 控制级雷达液位计,它是通过测量发射波与反射波间的频率差,并将这一频率差转换为与被测液面成比例关系的电流信号 。
此控制级雷达液位计主要性能指标如下 。
测量范围:0一45 m;
发射频率:10 GHz;
精度:十3 mm
输出信号:TRL/2 数字信号;
供电要求:220 V/50 Hz
操作温度:230 ℃ (ZUI大);
防爆认证等级:EExial BT4。
2.2 雷达液位计的应用及其特点
随着液位仪表测量技术的发展,利用高频电磁波测量牙化石油气具有比较大的优势,具体表现在如下两个方面
1)雷达液位计发射的微波传播有不需要空气介质的特性,这就决定了微波的传播速度几乎不受温度变化的影响。
2)据资料介绍,当钱内操作压力高到某一范围时,压力对雷达液位计测量所带来的误差就不容忽略 ,具体允许压力要视雷达液位计的结构形式而定。液位计的允许压力为4 MPa, 而49/1 罐区内介质操作压力ZUI高为1. 7MPa,罐内操作压力对反射波传播时间无影响,可保证测量精度。
此雷达液位计具有以下6个特有之处。
1)带压力传感器,可同时测量球负内气相压力。
2)带阻火球阀 ,可在线拆印雷达液位计。
3)导波管上带定位针,不必开饶即可在线标定。因球罐每4a才打开一次,平时不能打开,此特点可保证流位计的精度。
4)可拆卸的锥形天线,安装在导波管内,发射频率为 10 GHz。因雷达液位计的发射频率是属于以空间波形式沿直线传播的超高频厘米波,它在液面处就会产生反射和折射,使微波有效的反射信号强度被衰减,而采用10GHz 频率发射的雷达波,再通过数据采集系统综合处理软件的计算,可保证雷达液位计的应用不受介质相对介电常数的限制。
5)雷达液位计为非接触式,电子单元与饼分开,与液面不接触,即使是液面沸腾或翻动也不干扰测量。
6)此雷达液位计是以微波技术和微处理技术为基础,采用先进的数字过滤技术和 TANK分布曲线式的 FFT 计算。它的处理能力比2900系列雷达液位计大上万倍,因此它能用在开放式通讯环境,同时也与 71 泵房以前所采用的2900 系列
2.3 雷达液位计的系统构成
49/1 罐区与 49/7,49/8 罐区雷达液位计信号引入71 泵房操作室诛有数据采集系统,考虑71泵房原有罐区信号需保留,在诛有设计基础上新设计
罐区与原有饼区测量系统构成如图 2 所示。
为辅助数据采集单元,采集温度.压力、液位信号,现场LCD 显示温度.压力、液位信号及出错状态,可设置用户自定义窗口。此单元无需独立供电,由雷达头供电。
一体化接线盒(JBi) 可安装于所有类型的雷达头。接线盒有两个腔体,一端为本安端, 与DAU2100 相连;另一端为增安端,提供电源与信号
线隔爆端口。信号线用2芯屏蔽双绞线与控制室的FCU 相连,通讯采用 TRL/2(TankRadar L/2)现场总线。
FCU2160 为现场连接单元,主要是在组总线和现场总线之间充当一个数据采集缓冲站功能。它共有4 个现场总线接口,每一个接口最多可接 8 台雷
达液位计 ,推荐每一个 FCU连接10一12台雷达液位计。49/1 饼区4个球罐雷达液位计通讯总线经接线端子后均接至 FCU2160 的FEB1 上。
FBM2170为现场数据调制解调器,完成将TRL/2总线信号转换成 RS-232C信号功能,并解决FCU与PC机接口问题。为使现场雷达与控制室计算机稳定可靠地通讯,作为标准配置,每一组TRL/2通讯总线可接8一10台FCU。因71泵房操作室内两台PC机独立并行运行,需两台 FBM 分别接入PC机。
2.4 雷达液位计的安装注意事项
油罐测量系统的误差,主要取决于所选用仪表的准确度 .油饶容积表(TCT) 以及安装工作3个方面。现将雷达液面计设计安装方面出现的问题说明
如下。
1)导波管的应用和安装
49/.1 罐区采用导波管的目的,主要是为在测量相对介电常数较小的物料液面时,提高反射回波能量,以确保测量准确度。导波管不是作为安装附件,由制造厂提供的定型产品,而是由施工单位制造和安装,其结构尺寸如图 3 所示。
2)雷达液位计的安装注意事项
雷达液位计的安装,应注意避开进料口,这主要是防止注入流体时,可能产生的其幅度比被测菠面反射的有用回波大得多的虚假回波,以及消除旋涡不规则液面对微波信号的散射所造成的衰减。雷达液位计的安装应同时考虑仪表施工布线方便,需与工艺专业和设备专业协商后确定。
 
3. 防爆液位开关的设计与应用
3.1 防爆液位开关设计依据
液化石油气属易燃易爆物质,其安全存储是至关重要的 ,为此球饶应单独设置高液位报警和高高液位联琐报警。设计需要解决的问题是选用哪种报
警开关和确定报警探头的安装位置。通常 ,球包只允许在其上方和下方开口,圆形壁上不允许开口,这就决定了球饼不能象内浮顶罐或拱顶罐一样在罐壁上开口设置浮球液位开关。仅能在连通管上开口设置液位开关。理论上,连通管液位通常情况下与球饼液位应处于同一水平面上。但在实际生产中,饶内会有凝结水,1000m³ 球包直径为 12. 3 m,而连通管直径仅为 88 mm,饶、管两截面积相差悬殊,凝结水比密度又比液化汽比密度相
差近两倍,此时连通管内会出现假液位,引起误报警,如出现此种情况,后果严重。
为解决上述问题,确保安全,此次设计采用了国内CYK 型非插入式防爆超声液位开关 。
3.2 液位开关测量原理及性能
CYK 型非插入式防爆超声液位开关,是一种新型的液位测量装置。它主要由探头和二次表组成,探头表面紧贴在压力球型储饶饶壁外侧需要限
位的相应位置,利用超声技术,在液位到达该位置时,产生开关量信号,连接联琐装置,关闭球饶入口闸阀,实现自动化管理。它具有以下主要特点。
1)具有自校功能,在控制室即可检查液位开关是否正常工作。
2)饶外安装,不穿孔,不动火,体积小,安装方便。
3)非插入式测量,对向内液体不产生干扰,介质的温度 .比密度.有无腐蚀性,有无压力对液位开关无影响。
4)可测罐壁厚度范围为 3一60 mm,有广泛的适用性。
 
4. 结束语
经过对 49/1 罐区新建四具球罐的仪表设计,应用雷达液位计测量可实现在 71 和泵房控制室内对G-84一87储罐液位及储存量的集中监视,有效地保证生产安全,方便了生产调度。
在进行仪表选型时,尽管目前可供选择的测量仪表种类繁多,每一种测量原理都具有本身的特点和针对性。但在工程设计中,应根据工程项目特点
和设计条件、系统要求,仪表的性能与价格等方面进行综合判断确定,使设计做到技术先进、经济合理、可靠安全。
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