LNG罐区仪表选型及测量管理系统设计

王继峰

大庆油田工程有限公司

随着时代的发展,能源供应安全以及生态环境保护问题已经逐渐成为国家以及个人所关注的焦点,这也是关系到中国社会与经济可持续发展的重要问题之一.其中LNG储罐仪表的选型以及测量管理系统的合理设计,可以有效地保证能源供应安全以及保护周边环境的清洁.基于此,本文简要地阐述LNG罐区仪表选型及测量管理系统设计.

1 罐区仪表的特点以及选型

LNG罐区每种仪表的功能以及用途各不相同,仪表的选型与实现其实际需求息息相关.

通常情况下,LNG储罐的每一个罐顶都会安装1台雷达液位计,2台十六点平均温度计,1台液位温度密度计,2台伺服液位计;在控制室设有1台交换机,以及储罐功能扫描仪和监测站计算机;在LNG储罐的旁边安装有2台罐旁显示仪[1].

1.1 雷达液位计

雷达液位计依据雷达波的反射定位原理对LNG储罐内的液体位置进行定位,从而达到液位计量的目的(图1).

图1 雷达液位计工作原理Fig.1 Working principle of radar liquid level meter

雷达液位计采用发射-反射-接受的工作模式传送雷达波发生装置发生的雷达信号.通过雷达液位计的天线发射出电磁波,经被测对象表面反射后再被天线接收.雷达液位计具有定位精度较高、定位相对准确的特点,但相对于伺服液位计,雷达液位计在测量上会存在较大的测量误差.此外,测量介质为需要加热或容易产生结露的产品时,可能会在雷达天线表面产生结露,直接影响雷达液位计的测量精度.

1.2 十六点平均温度计

十六点平均温度计主要由信号转化模块以及感温元件组成,其主要作用是对LNG储罐的温度变化进行检测与监控.其中十六点分别代表着16个PT100的感温元件,在LNG储罐自上而下均衡分布,具有测量范围较广、测量精度较高的特点.该温度计可以更为准确、及时地将温度变化信号进行采集,与此同时,在实现信号传输的过程中,通过信号转化模式对输出信号进行转化,从而达到提高测量精度的目的[2].

1.3 液位温度密度计

液位温度密度计主要是检测LNG储罐的液位以及温度状况,并且将这些信息以及信号的监测数据和结果集成在测量装置中,从而最大限度地降低测量系统硬件上的复杂程度.同时要将传感器均匀地通过伺服机构布置到LNG储罐内,通过机械结构控制传感器探头在LNG罐内进行悬浮控制或者其他方式进行移动,其主要的控制方式为手动操作或者自动操作.通过信号线将传感器采集到的信号进行输出,再通过终端计算机对接收到的信号进行一定的分类处理,在加强LNG罐区仪表设备的集成程度的同时,也对多种信号的采集及处理难度进行了一定程度上的简化[3].

1.4 伺服液位计

每一个LNG储罐都会配备一个伺服液位计(图2).伺服液位计的主要工作原理为:结合精密的测量装置仪器,通过浮力平衡的原理,传感器感应到伺服电动机的转动水平,对LNG储罐中浮子的位置变化进行监测,从而实现对LNG储罐中液位的变化进行严密的监测[4].伺服液位计具有高灵敏以及高精度的特点和优势,其精度范围差大约在0.7 mm以内,具有较广的实际应用范围.

图2 伺服液位计示意图Fig.2 Schematic diagram of servo liquid level meter

1.5 罐旁显示仪

LNG罐旁显示仪的主要功能是将收集和处理好的数据信号通过显示仪显示出来,罐旁显示仪的应用可以实现LNG储罐的可视化操作,可显示LNG储罐的内部工况,在对罐内传感器传输出的数据进行分析和整合的同时,将数据结果进行补偿和反馈.LNG储罐的罐旁显示仪作为LNG储罐的测量管理系统的核心,不仅能够对LNG储罐的状态进行合理控制,还可以在很大程度上增强检测系统的可靠性,防止运行过程中发生不可预估的问题[5].

以上为LNG储罐的主要仪表类型,其在LNG储罐的监测中是必不可少的一部分.在现实生产中,应根据LNG储罐的实际需要,进行选型与应用,以保证LNG储罐的运行安全.

2 LNG罐区测量管理系统设计

罐旁显示仪、液位温度密度计、雷达液位仪、十六点平均温度计和伺服液位计这几种仪表作为LNG储罐监测系统中最重要的组成部分,其中各个组成部分之间以不同类型的信号相连,同时通过以太网以及不同的数据模式实现信号数据的传输,以此搭建LNG罐区的监测系统平台[6].LNG罐区测量管理系统主要分为两个部分,即监测系统和库存管理系统.

2.1 LNG罐区的监测系统

在实际生产过程中,LNG储罐内是由多种成分组成的混合物,LNG罐区的监测系统是LNG罐区测量管理系统中必不可少的部分.当LNG罐内的环境条件参数发生一定改变时,LNG储罐的罐内混合物由于其性质的不同而发生分层现象,而LNG储罐通过LNG监控系统可以有效地解决[7]此问题.当LNG储罐内物质发生分层时,LNG罐区监测系统传感器接收到此信息数据便会对LNG储罐进行加热处理,随着热量的输入,储罐顶层和底层的分层物质由于热而发生密度的改变而产生液体翻滚的现象,从而有效地解决了LNG储罐内物质的分层问题,维持LNG储罐内的正常液位.

LNG罐区的分层监测是通过传感器对LNG罐内的物质的密度和温度进行实时监测来实现的.对传感器采集到的数据进行一定的整合与分析,并通过计算机终端对数据的处理结果进行直观的实时显示[8].若LNG罐内的上层和底层的数据差异过大,很有可能在LNG罐内发生了物质分层现象.员通过不同阈值的设置来控制LNG罐内的翻滚现象,可在最大程度上保障LNG罐区运行的稳定性[9].

2.2 LNG罐区库存管理系统

LNG罐区的库存管理系统主要是根据用户的具体需要,对LNG储罐内的参数属性以及罐内物料的储存量等相关数据进行收集和管理.其中,LNG储罐内的扫描仪是最重要的采集LNG储罐内参数数据的信息收集装置,可使用相关算法的程序对运算结果进行处理和信号输出[9].LNG罐区库存管理系统也同时支持多台计算机终端进行信号数据的监测和处理,从而最大程度地提高罐区库存管理的效率.

库存管理系统能够对历史记录进行存储和记忆,可以及时发现事故危险并报警.操作人员可以通过软件对报警设置、罐内状态显示以及历史数据查询等功能进行操作,从而大大地提高了管理系统的有序化和系统化,提升了工作整体效率和有效性[8].

3 结束语

对于LNG储罐来说,其计量系统是LNG罐区整体安全性和有效性的重要保障.对LNG罐区仪表选型及测量管理系统的有效设计,结合实际使用需求对LNG罐区储罐的仪表进行合理的选型,对LNG罐区的库存管理系统进行最大程度上的优化和管理,通过可视化操作,提高了工作效率,进一步保证了LNG罐区测量管理系统运行的稳定性和可靠性.