关于机械式浮顶储罐液位开关设计的分析与研究

陈会，罗剑，李铮宇，陈智超，彭绪颖，于勤伟，范永杰

关于机械式浮顶储罐液位开关设计的分析与研究

陈会1，罗剑1，李铮宇1，陈智超1，彭绪颖1，于勤伟1，范永杰2

（1.青岛实华原油码头有限公司，山东 青岛 266500；2.青岛盛海电子科技有限公司，山东 青岛 266500）

在经济高速发展的背景下，石油的用量逐渐增多，为了保证存储的质量，减少安全、环保问题的发生，应该加大对浮顶储罐液位开关的设计力度。在这一背景下，阐述机械式浮顶储罐液位开关设计的具体情况和常见的石油储罐液位开关类型，对机械式浮顶储罐液位开关的设计方式进行深入、全面地分析，探究新型液位开关的应用效果。通过分析，希望进一步优化石油储罐液位开关的性能，实现安全、环保的目的。

浮顶储罐；机械式开关；石油储罐；高低液位

储罐液位控制系统根据浮力原理，浮子在测量管内随液位的升降而上、下移动，浮子内的永久磁钢通过磁耦合作用，驱动红、白色翻柱翻转180°。而当液位上升时，翻柱由白色转为红色，下降时由红色转为白色，从而实现液位的指示。通过这样的方式，能够为工作人员提供参考，提高石油储罐容量的合理性。如果能够设计出机械式浮顶储罐液位开关，就会弥补上述开关的不足，提高工作的科学性和合理性。

1 机械式浮顶储罐液位开关概述

浮顶储罐，其实就是浮顶式钢制石油储罐，其中的浮顶，会随着油品液位而发生升和降。具体来说，浮顶的支腿基本在1.8～2 m之间，这样的设计会产生以下效果：①低液位，在浮顶落地以后，依然会继续出油，这样的现象会使得油品液位、浮顶之间，形成油、气的空间，所以就会具备燃爆条件；②高液位，就是当浮顶升到高限液位后，再将石油输入，而这样的现象，会导致浮顶被顶出来这一问题，甚至会造成油品外溢等安全环保事故发生。

根据相关的设计和安全规范，石油储罐中必须安装一个监测高低液位的设备。在安装好液位开关后，将其与输油泵、出口阀门、储罐进口阀门等进行连锁。基于这样的方式，一旦高液位开关产生动作，连锁就会立刻将储罐的进口阀门进行关闭，并停止输油泵的运行。正是这样的方式，可以有效避免输油泵、储罐发生憋压的现象，保证工作安全开展。

2 常见的石油储罐液位开关类型

随着石油行业的发展，石油储罐液位的开关类型越来越多。为了保证机械式浮顶储罐液位开关设计的合理性，就应该掌握常见开关的类型及其相对应的优缺点。其中，常见的石油储罐液位开关类型，主要包含以下几种。

2.1 音叉式液位开关

对石油储罐进行打孔，然后再焊接导管，而导管中就是音叉式液位开关，当油品接触以后，就会对液位的高、低进行检测，所以属于接触式设备。这种开关具有对位置的检测准确、没有漂移的现象、测试的方式相对直观等方面的优点；具有不适合低液位、导管容易被锈蚀、影响储罐整体的安全性[1]等方面的缺点。另外，下雨时，如果雨水进入导管中，就会影响报警信息的准确性，而且在开关触发以后，必须对其进行清理，否则将无法继续工作。

2.2 超声波式液位开关

这种方式的设计相对简单，就是将超声波式液位开关紧贴在石油储罐壁上，然后依靠油品的超声波变化，对其液位的高低进行实时检测。所以，超声波式液位开关属于非接触式的开关。而这种开关不需要对石油储罐进行打孔，所以能够避免对储罐的破坏；但其存在严重的漂移现象，同时误报率相对较高，很难对石油液位进行直观、有效检测，影响工作的有效性。

2.3 射频导纳式液位开关

这种开关是在罐顶的位置安装一个垂直的导管，然后将射频导纳式液位开关安装在其中，在油品与其接触时，就会发生相对应的信息，所以其属于接触式的开关。射频导纳式液位开关具有无漂移、检测准确、测试直观等方面的优点；而在应用中，它同样存在很多不足，比如不能应用在低液位的检测中，同时在一次触发以后，必须对其进行清理。另外，测试检验时还应该将导管打开，将射频导纳式液位开关取出，存在一定的安全隐患，威胁工作人员的安全。

3 机械式浮顶储罐液位开关的设计与应用

3.1 设计方案

3.1.1 确定高低液位的位置

在石油储罐液位开关的设计中，为了能够从根本上克服上述常见石油储罐液位开关的不足，设计出了一种新型的开关，即机械式浮顶储罐液位开关。在进行设计的过程中，可以借助储罐外标尺，对其进行定位、设计。具体来说，石油储罐的外标尺在浮顶落地时，其位置刚好与低液位的触发位置相对，即标尺位于石油储罐的上部。如果储罐中高液位超出相应的标准，那么储罐下部的外标尺就能够自动对其进行标记。通过这样的方式，就能够确定高低液位限制的具体位置，为后续的相关工作奠定基础。实际上，设计机械式浮顶储罐液位开关，在其后续的工作中，主要就是确定储罐外部的外标尺的适用方法，并将其转换为高低液位的开关。

3.1.2 安装机械式干触点式限位开关

为了能够解决上述问题，实现其相应的功能，本文所采用的方式具有较强的针对性和科学性，以此来保证设计工作的合理性，实现机械式浮顶储罐液位开关的设计目标。具体而言，在设计工作中，将机械式干触点式限位开关分别安装在石油储罐的高低限制位置，也就是行程开关。通过这样的设计方式，能够实现对高液位、低液位的同时检测。

也就是说，依靠石油储罐的外标尺的挤压，就能够触发行程开关[2]。在这一基础上，就能够准确地将高低液位的开关引出来，进而获取储罐中高液位、低液位的数据，发挥机械式浮顶储罐液位开关的作用。同时，为了能够提高机械式浮顶储罐液位开关的智能性，为工作人员营造一个安全的工作环境，在设计的过程中，还将自动控制系统应用在其中。受自动控制系统的影响，就能够在液位信号进入其中以后，实现与储罐罐前进口阀门、出口阀门和输油泵连锁的目的。

3.1.3 非通电设计

结合上述设计方式，机械式浮顶储罐液位开关能够以自动化的方式，合理地应用在石油储罐中，以此来保证检测结果的有效性。同时，在设计的过程中，并没有对机械式浮顶储罐液位开关进行通电设计，却能将液面的位置进行准确标记，主要是因为借助了石油储罐外部外标尺的作用。如上文所述，在机械式浮顶储罐液位开关运行的过程中，其仅仅通过外标尺的挤压，就完成了位置的标记，所以能够节约对电力资源的消耗，践行节能环保的理念。正是基于这样的设计，全面增强了储罐的安全性，减少了安全事故的发生。

3.2 应用效果

在日常的工作中，将机械式浮顶储罐液位开关应用其中，能够在很大程度上减少工作人员的工作量，同时可以提高液位检测的准确性，进而为相关工作提供更加便利的条件。具体来说，机械式浮顶储罐液位开关经过设计以后，并将其应用在实际中，取得了以下的效果。

3.2.1 解决了传统液位开关的诸多缺点

应用机械式浮顶储罐液位开关，不需要再对储罐进行打孔，同时也不需要对其进行清理，既能够对高液位进行检测，也能够对低液位进行检测，为检测工作提供了便利。另外，机械式浮顶储罐液位开关的设计采用自控系统，提高了自身的智能化程度，保证工作的安全性。

3.2.2 安装相对方便

机械式浮顶储罐液位开关可以将行程开关直接固定在标尺指示铁皮上，这样的安装方式减少了工作量，并提高了工作的便捷性与工作效率[3]。

3.2.3 便于工作人员对油库进行改造工作

机械式浮顶储罐液位开关运行并不需要接通电源，属于干触点式，这样的设计方式便于工作人员对油库进行改造工作。究其原因，在传统的液位开关中，通常需要4芯线缆，其中2芯为信号线缆，另外2芯为电源线缆。而机械式浮顶储罐液位开关的设计中，仅需要2芯线缆，且均为信号线缆，尤其是在一些没有低液位开关的老库区中，改造、安装都十分便捷。

4 结语

综上所述，机械式浮顶储罐液位开关的设计有着重要的价值，能够在很大程度上弥补传统液位开关的不足，进而强化开关的总体性能。基于这一前提，设计人员结合石油储罐的相关需求，对机械式液位开关进行了针对性的设计，并降低了电能消耗，在实现节能降耗的同时，为工作提供了更多的便利。所以，结合本文的分析可知，机械式浮顶储罐液位开关的设计方式具有较强的可行性。

［1］王恒林，张立军，吉天仪.新型智能外贴超声波液位开关在危化品储罐液位控制的应用［J］.仪器仪表用户，2018，25（01）：43-45.

［2］王帆.外测液位开关在丙烯储罐上的应用［J］.石油化工自动化，2016，52（06）：67-68.

［3］张鸿飞.变频超声波液位开关在丁辛醇储罐中的应用［J］.石油化工自动化，2016，52（04）：60-62.

〔编辑：严丽琴〕

2095－6835（2018）19－0082－02

TH816

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.19.082

范永杰。