UBG-Ⅲ型光导液位仪在北罐区的应用

2015-12-11王志芳谢文奋卢圣峰

仪器仪表用户 2015年4期

王志芳 ,谢文奋 ,卢圣峰

（1.中国石油独山子石化分公司炼油厂，新疆克拉玛依 833600；2. 中国石油独山子石化分公司营销调运处北站，新疆克拉玛依 833600）

0 引言

随着石油化工工业的发展，石油储运系统的自动化水平也明显提高，油罐自动测量技术已被广泛应用。炼油厂老厂区原料罐区共计170个储罐，目前采用光导液位计实现储罐液位的监测及计量工作。该液位计自1989年开始投用，至今已使用20多年。由于设备使用年限久一次表变送器内电器元件老化，码带及尺带断裂，传输总线电缆接点过多，连接处密封损坏或老化，接线处与空气中的酸性气体长期接触引起氧化，一次表箱腐蚀严重，起不到防护作用等原因，导致液位监控系统误报警频繁，严重干扰工艺人员的判断和操作，影响罐区的安全生产。

这一现象引起了炼油厂及车间的重视，经评估后决定将罐区部分液位监控仪表更换为雷达液位计，于2012年开始施工，逐个对100个储罐进行隔离安装，为了保证正常的生产，工艺隔离难度大，施工周期长，短时间内雷达液位计无法投用，初步估算要在5年左右时间投入使用，在此期间，为了保证安全生产，几年内仍须使用光导液位计进行储罐液位测量，风险评估后有必要对光导液位监控系统进行分析处理。

1 北罐区液位监控系统现状分析[1]

罐区液位监控系统与罐区安全生产息息相关。炼油厂北罐区所使用的光导液位计为北京航天时空科技有限公司的UBG-Ⅱ型光导液位仪，可在各种易燃、易爆场合安全可靠运行，对液位、温度进行双参数测量及变送，实现对炼油厂工业过程罐区及油库储罐液位、温度监测及报警。在实际应用中，北罐区液位监控系统经常出现各种问题，如：液位显示无变化，显示偏差大，二次表不采样，液位错误传输指示等问题，具体表现为液位报警现象频繁。为避免仪表指示与现场不符而造成事故，必须对罐区液位监控系统报警问题进行分析整改。

首先对北罐区4块二次表进行了为期半个月的报警信息收集，详细情况见如表1所示。

由表1可知，南罐区报警问题相对较轻，10个储罐共计报警372次；北罐区共计发生报警次数2 453次，报警次数最多二次表为3#二次表，共计报警1 615次。监控系统的频繁报警已严重影响到工艺人员的生产操作，必须尽快进行解决。

目前原料北罐区使用UBG-ⅡA光导二次表进行分析[2]，其工作时由计算机先向接口板发送站号命令，接口板上的CPU接到站号命令后，先对数据库缓冲区进行初始化，将此站号与所接二次表的站号相比较，若相同则初始化成功，并定时向二次表发出要数据的命令，二次表在接到此命令后，把液位参数写入通讯接口板的数据缓冲区，计算机可随时对通讯板上的数据缓冲区读取数据并显示；若初始化站号与所接二次表的站号不符，则初始化失败，要重新开始。此种通讯方式存在缺陷，传输过程会产生数据误差，产生虚假液位。选取一个时间段的液位报警信息进行分析如表2所示，发现很多报警信息为虚假报警，具体表现为现场实际液位在安全值以内，而上位机监控系统出现虚假液位，频繁产生误报警。

表1 北罐区各二次表报警记录（2013.3.5-2.03.3.19）Table 1 North tank farm every second table alarm record (2013.3.5-2.03.3.19)

表2 液位报警数据分析Table 2 Level alarm data analyses

2 解决措施

针对通讯系统隐患引起频繁误报警这一问题，目前有两种防范措施：

措施一：要解决频繁报警问题，在DCS系统内部增加报警滤波，对临近两个周期的取值进行比较，如果差值超过某个限值，则认为其为误报警，将其作为无意义信号滤去；否则作为正常报警信号记录。

为计算储罐在一个采样间隔（2 s）内可变化的最大液位高度[3]，以5 000 m3储罐为例进行计算。储罐直径为20 m，储罐高为18 m，底面积为314.16 m2，如果每个采样间隔液位变化100 mm，则需加入或抽出的油品体积为31.42 m3，而罐区所使用输油阀门最大流通能力为126 m3/h，该体积变化超出了罐区所使用输油阀门流通能力。因此将报警滤波限值设定为100 mm。

表3 5 000 m3储罐体积、面积表Table 3 Volume and area of 5 000 m3 tank table

措施二：联系厂家了解到目前新式光导液位计使用现场一次表与DCS系统直接通讯，无需经过二次表进行RS485通讯转换，这一新式通讯方式消除了误报警隐患。要彻底解决通讯系统隐患，需要定制新式一次表替换原有一次表和二次表。

3 UBG-Ⅲ型光导液位仪简介

UBG-Ⅲ型光导液位仪由二次表UBG-Ⅲ CH变送器、总线转换器、一次表等设备组成。光导一次表主要由浮盘、平衡锤、信息码带、连接钢丝、导向滑轮等组成。平衡锤通过连接钢丝带与信息码带的低端相连（即零端），信息码带的高端（即最大值）通过连接钢丝带与罐内的浮盘相连接。这样随着油位的上升与下降，浮盘与重锤一起带动信息码带在滑轮上运动，在信息码带上有很多孔，变送器通过传感器对这些小孔进行采样，实现对不同液位的测量。光导液位计安装示意图见图1。

图1 光导液位计安装示意图Fig.1 Photoconductive liquid level gauge installation diagram

UBG-Ⅲ型光导液位计的使用有两种方式，一种是由Ⅲ CH变送器与Ⅲ AH二次表一对一配合使用，二线制传输信号用二次表对参数及偏差进行修正。另一种方式是Ⅲ CH变送器通过UBC-Ⅰ型总线转换器与ZXJ-Ⅰ型智能巡检仪配合使用，组成罐区自动化控制系统，实现多达16个储罐的液位、温度、体积、重量等参数变化，并具有储存功能。

图2 UBG-Ⅲ CH变送器通过UBC-Ⅰ型总线转换器与上位机的连接图Fig.2 UBG-ⅲCH transmitter connect by UBC-1 bus converter and PC diagram

目前原料北罐区16台UBG-Ⅲ CH光导变送器通过UBC-Ⅰ型总线转换器与上位机进行通讯，其连接示意图见图2。UBC-Ⅰ型总线转换器是将现场的UBG-Ⅲ型光导液位仪的液位信号进行转换，并通过总线远传至控制室二次表的仪表设置，即将液位信号（数字信号）转换后，通过标准的RS-485通讯接口，将数据传输至上位机。

4 实施效果及不足之处

原料北罐区更换为UBG-Ⅲ型光导液位仪后，经过一段时间的运行，北罐区报警频次降至每天4次左右，罐区隐患大大消减，保证了罐区生产的安全平稳运行。

但在罐区生产运行过程中，由于UBG-Ⅲ型光导液位仪自身结构存在的缺陷，固定码带的滑轮经常出现松动，导致码带撕裂或断裂，继而引起测量误差。据统计，2014年上半年，原料北罐区出现码带破损撕裂故障5次，出现码带断裂故障4次，码带更换频繁，针对这一现象，仪表车间对UBG-Ⅲ型光导液位仪进行研究，最终发现固定码带运行的大滑轮由于仅采用两个螺栓固定，运行一段时间即会出现松动，这是导致码带撕裂破损的主要原因。