储油罐液位测控系统设计

刘福禄

【摘要】针对反应罐、大型储油罐液位实时动态测量的需要，探讨了储油罐液位测控系统的设计方法，着重阐述了系统的设计方案、系统功能和实现方法。利用该系统可实现对储油罐进行连续液位、温度、流量的监控，提高系统的管理水平，保障其安全运行。本储油罐液位测控系统由下位监测系统和上位机组成，系统结构简单，便于实现自动监控，软件系统界面友好、操作简便。

【关键词】储油罐 液位 监控 系统设计

引言

我国石油资源丰富，采油炼油企业众多，储油罐是储存油品的重要设备，储油罐液位的精确计量对生产厂库存管理及经济运行影响很大。但国内许多反应罐、大型储油罐的液位计量仍采用人工检尺和分析化验的方法，其他参数的测定也没有实行实时动态测量，这样易引发安全事故，无法为生产操作和管理决策提供准确的依据。采用计算机自动监测技术，实时监测储油罐液位、温度等参数，可以方便了解生产状况，及时监视、控制容器液位及温度等，保障安全平稳生产。本文针对某原油储油罐（圆柱体型，300m3），探讨设计该储油罐液位测控系统，可以连续进行液位、温度、流量的监测，保护整个系统处在较高的安全水平。

1.系统总体设计方案

储油罐液位测控系统由下位监测系统和上位机组成，下位监测系统包括温度测量单元、含水率测量单元、流量测量单元、液位测量单元、测量电路、单片机系统和现场控制装置，上位机系统主要由通信接口、微型计算机和报警装置组成。

2.系統硬件设计

2.1各传感元件的选型

温度测定：温度传感器采用埋入式光纤光栅温度传感器，这种传感器通过内部敏感元件光纤光栅所反射的光信号中心波长移动量来检测温度值，测温精度及分辨率不受光源波动及传输线路弯曲损耗的影响，可直接通过光纤进行信号远程传输（超过40Km），监测现场无需供电。

含水率测定：低含水原油的含水率测量多采用同轴桶形电容传感器，利用原油乳化液的介电常数与含水率有关的原理来实现对原油含水率的测量当油样中的含水量变化时，其介电系数也随即变化，使电容二极间电压产生变化，由此可得到原油中的含水率。

流量测定：选用弯管Ω型流量传感器。流体流经弯管时，由于流体的惯性作用，外弯管壁面的压强大于内弯管壁面压强，压强差的大小，与流体经弯管的平均流速成函数关系，测出此差压的大小，即可确定流体流经弯管的流量。

液位测定：液位测量采用伺服式浮子液位计，伺服式液位计基于浮力平衡的原理，由微伺服电动机驱动体积较小的浮子，能精确地测出液位等参数。其工作原理是：绕在鼓轮上的测长钢丝绳的前端系有小型平衡浮子，这个平衡浮子受到浮力的同时还受到测长钢丝绳一定的张力，两者之和与浮子重量平衡时浮子停止在液面上。当液面高度变化时，浮力变化，测长钢丝绳的张力也发生变化，测量张力的测力传感器的测量值偏离平衡基准值，这偏差值控制平衡步进电机向减小偏差方向旋转。电机通过机械传动机构使钢丝绳鼓轮旋转，带动浮子追踪液面变化，并将这液面变化转换成液位数据输出。

2.2单片机系统的设计

单片机系统：本测量系统采用8031单片机组成现场测量仪。8031内含128B的RAM，4个8位并行口，一个全双工串行口，两个16位定时，计数器，片内时钟振荡器，两种优先级的五个中断源的中断结构。单片机系统拟实现对信号调制电路的输出脉冲进行双向计数、计算下位监测系统测量仪的各项参数、与上位机进行通信等功能。

人机对话部件：采用键盘，它实现向单片机输入数据、传送命令等功能。

通信接口设计：MCS51内部有一个功能很强的全双工串行口，该串行口有4种工作方式，波特率可用软件设置，由片内定时/计数器产生，接收发送均可触发中断系统，使用方便。此串行口可用于数据通信，通信采用主从方式，单片机串行接口工作在方式。

系统所用电线电缆采用铝塑管防护，要求铝塑管耐低温、耐腐蚀、防电磁干扰，在传感器与油罐相接部分采用全部密封结构，以保证了线路的可靠和油罐的安全。建立一个中心监控室，距离油罐30m。

3.系统软件设计

整个上位机软件采用模块化结构设计，软件功能模块主要有：文档功能模块、通信初始化模块、液位监控及处理模块、温度监控及处理模块、水含监控及处理模块、流量监控及处理模块、帮助文件模块。

结束语

本储油罐的液位测控系统结构简单，便于实现自动监控，软件系统界面友好、操作简便。现场应用该系统，可以减轻工人的劳动强度，提高储油罐系统的管理水平，保障其安全运行，减少了对环境的污染。endprint