大噸位球罐料位測(cè)量新方法
---美國(guó) KM 公司貼片式重量料位計(jì)
球罐作為一種大容量、承壓的球形儲(chǔ)存容器，在石油煉制工業(yè)和石油化工中廣泛應(yīng)用于
用于貯存和運(yùn)輸液態(tài)或氣態(tài)物料。對(duì)于球形容器，通常采用雷達(dá)、磁致伸縮等測(cè)量方法，通
過(guò)測(cè)量物料的物理特性來(lái)獲取物位信息。
由于球罐中間半徑大，上下端半徑小，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果為非線性，很難實(shí)際反映出內(nèi)部實(shí)
際物料的數(shù)量。而且球罐內(nèi)部存在高壓，通常具有易燃易爆等特性，安裝和維護(hù)設(shè)備也較為
困難?？蛻?hù)想要尋找一種簡(jiǎn)單便捷的測(cè)量方法獲取物位信息。
一、現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題描述
客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)有 8 個(gè) 3000m3 的球罐，內(nèi)部裝有用于生產(chǎn)丁辛醇的原料—— 丙烯。原先采用
的雷達(dá)液位計(jì)每年需要定期維護(hù)，維護(hù)時(shí)需要移轉(zhuǎn)罐體內(nèi)的丙烯且不能抽取干凈，維護(hù)人員
安全不能保證，并且由于丙烯的市場(chǎng)價(jià)格較高，每次維護(hù)庫(kù)區(qū)都會(huì)損失 20 萬(wàn)以上的丙烯原
料。對(duì)于此種方案維護(hù)費(fèi)用大但尋找不到合適的方案解決。
圖 1 現(xiàn)場(chǎng)八個(gè) 3000m3 的球罐
二、提出方案
根據(jù)客戶(hù)的需求， KM 公司提出了貼片式重量料位計(jì)技術(shù)，這種技術(shù)并不通過(guò)測(cè)量液位
本身特性獲取物位高度，而是通過(guò)外部測(cè)量整個(gè)容器的重量來(lái)獲取物位信息。這種方法將物
位計(jì)外置于料倉(cāng)外部，巧妙的解決了設(shè)備安裝維護(hù)帶來(lái)的困擾。
貼片式重量物位計(jì)核心部件是一個(gè)高靈敏度的貼片式稱(chēng)重傳感器。只要用 2 個(gè)螺栓將
Microcell 傳感器固定在容器支撐結(jié)構(gòu)上時(shí)，該容器即可成為一個(gè)稱(chēng)重系統(tǒng)。往容器內(nèi)加載
物料即會(huì)壓緊應(yīng)變片，改變傳感器內(nèi)電阻，進(jìn)而產(chǎn)生與物料重量變化相稱(chēng)的電信號(hào)。
圖 2 美國(guó) KM 公司的 Microcell 傳感器
三、方案設(shè)計(jì)
現(xiàn)場(chǎng)料倉(cāng) 3000m3，物料密度大約在 0.515 左右，大容量大約為 1500T，為了防止爆倉(cāng)
大加載量控制在 1200T 以?xún)?nèi)。我們現(xiàn)場(chǎng)觀察，料倉(cāng)有 12 個(gè)圓管鋼作為支撐腿，材質(zhì)為碳
鋼，支撐腿尺寸為 630mm X 16mm。支撐腿之間有少量的加強(qiáng)筋保持設(shè)備的穩(wěn)固，基本沒(méi)有
其他大型剛性連接，整個(gè)料倉(cāng)結(jié)構(gòu)非常適合貼片式稱(chēng)重系統(tǒng)的安裝。
圖 3 料倉(cāng)基本結(jié)構(gòu)示意圖
我們根據(jù)客戶(hù)提供的數(shù)據(jù)得到以下參數(shù)：
總重： 3000m3 x 0.515 kg/m3＝ 1500T；
支腿截面積： 3.14 x 630mm x 16mm＝ 31651.2mm2；
1000T 時(shí)的壓強(qiáng)： 1,000,000kg /(12 x 31651.2mm2)＝ 2.63kg/mm2；
800T 時(shí)的壓強(qiáng)： 800,000kg /(12 x 31651.2mm2)＝ 2.11kg/mm2；
500T 時(shí)的壓強(qiáng)： 500,000kg /(12 x 31651.2mm2)＝ 1.32kg/mm2；
圖 4 直撐式料倉(cāng)精度表
根據(jù)直撐式精度表可得：
1000T 精度在 2.8％ ；即精度在+/-28 T 左右
800T 精度在 3.5％ ；即精度在+/-28 T 左右
500T 精度在 4.2％ ；即精度在+/-21 T 左右
結(jié)論：這個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠，符合現(xiàn)場(chǎng)的使用要求。
四、項(xiàng)目實(shí)施
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，將 12 個(gè) Microcell 傳感器分別固定在 12 個(gè)料倉(cāng)支腿上，并將傳感器發(fā)
出的高靈敏度壓差信號(hào)送入 Kistler-Morse 公司專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的稱(chēng)重顯示控制器中，經(jīng)過(guò)濾波、發(fā)
送、信號(hào)轉(zhuǎn)換的方式輸出為 4～ 20ma 信號(hào)，接入客戶(hù)的上位機(jī)系統(tǒng)中。
圖 5 Microcell 傳感器安裝位置示意
五、數(shù)據(jù)測(cè)試
現(xiàn)場(chǎng)料倉(cāng)容量巨大，如果直接校準(zhǔn)耗時(shí)耗力。 KM 公司的稱(chēng)重顯示控制器自帶免砝碼校
準(zhǔn)功能，只要簡(jiǎn)單幾個(gè)步驟，就可以在極短的時(shí)間內(nèi)快速校準(zhǔn)設(shè)備，使其進(jìn)入正在工作狀態(tài)。
我們往料倉(cāng)中加料觀察線性，如果產(chǎn)品線性良好則證明產(chǎn)品的精度較好。我們使用罐車(chē)
往料倉(cāng)中打物料，每次打入 22T 并觀察重量變化。經(jīng)過(guò)測(cè)算，在內(nèi)部有 800T 物料情況下，
每加載 22T 物料誤差僅為 1T，在大量加載卸載物料情況下，誤差在精度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的 3.5％。
六、結(jié)論
由此可見(jiàn)，美國(guó) KM 公司貼片式稱(chēng)重料位計(jì)非常適合統(tǒng)計(jì)這種大容量球罐液位變化，并
且系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單、后續(xù)維護(hù)便捷、精度可靠、性能穩(wěn)定，具有非常廣泛的應(yīng)用。
如果您有任何疑問(wèn)，可以和 Kistler-Morse