1.概述
目前市場常見的雷達(dá)物位計(jì)采用的調(diào)制技術(shù)主要有微波脈沖行程和FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)兩種。
2.長慶油田應(yīng)用情況分析
雷達(dá)液位計(jì)在長慶油田主要用于聯(lián)合站、輸油站等中間站的5000m3以上儲罐,由于中間站內(nèi)的油罐屬于緩沖罐,罐位的測量不做交接計(jì)量使用,所以選用的雷達(dá)液位計(jì)可以滿足精度要求。長慶油田某采油廠的聯(lián)合站站內(nèi)的4具1000m油罐上使用的某品牌雷達(dá)液位計(jì),由于該油罐為拱頂罐,所以選用的是喇叭形天線液位計(jì),該液位計(jì)安裝使用方便,能及時(shí)、準(zhǔn)確的對罐內(nèi)液位進(jìn)行測量,當(dāng)液位走召高、低,能快速反應(yīng)進(jìn)行報(bào)警,滿足測量要求。
圖2為長慶油田某采油廠的輸油站站內(nèi)的500m油罐選用的某品牌雷達(dá)液位計(jì),該罐為外浮頂罐,存儲經(jīng)過凈化的原油,使用導(dǎo)波管雷達(dá)液位計(jì),該雷達(dá)液位計(jì)安裝在油罐罐頂,能就地實(shí)時(shí)顯示罐內(nèi)原油的液位高度,同時(shí)還將液位信號遠(yuǎn)處到站內(nèi)值班室監(jiān)控系統(tǒng),使工作人員在值班室的電腦上實(shí)時(shí)觀測罐內(nèi)液位。
3.影響實(shí)際測量的主要因素分析
雷達(dá)液位計(jì)的精度在實(shí)際應(yīng)用中與在參考條件下是不同的,其主要原因是罐體本身成為了測量系統(tǒng)的一部分。影響測量精度的因素有:
3.1參照高度隨機(jī)變化引起的誤差
油罐內(nèi)液體靜壓力、溫度的改變都會(huì)引起參照高度的隨機(jī)變化,導(dǎo)致無法預(yù)料的液位測量誤差,這種誤差是測空法所具有的,也是人工檢尺和基于測空法原理的雷達(dá)液位計(jì)所無法克服的。
1>液體靜壓力作用引起參照高度的變化:受液體靜壓力作用,當(dāng)罐體徑向向外膨脹時(shí),罐壁會(huì)產(chǎn)生垂直方向的收縮,由此生的罐體高度的變化,會(huì)引起通過測空法計(jì)算出的儲罐液位產(chǎn)生士0.2%左右的誤差。
2>溫度引起油罐參照高度的變化:鋼板具有熱脹冷縮的特性,用鋼板包圍的油罐及穩(wěn)定管也具有同樣的特性,其徑向和縱向量度因氣溫或油溫的變化而發(fā)生改變。盡管在計(jì)量中考慮了鋼板熱膨脹系數(shù),但并沒有修正因熱膨脹引起的油罐罐壁及浮頂罐穩(wěn)定管在垂直方向的變化,即參照高度的變化。油罐罐壁及浮頂罐穩(wěn)定管因熱膨脹導(dǎo)致的計(jì)量誤差為士0.030%~±0.130%,這種變化對計(jì)量結(jié)果的影響隨罐高及油罐直徑的增大而增大。
3.2單點(diǎn)測溫影響液位的準(zhǔn)確度
長期以來,溫度測量常不如液位測量受到重視,在選用雷達(dá)液位計(jì)時(shí),往往選用單點(diǎn)溫度計(jì)。不論油罐大小,1℃溫差將會(huì)使測量的凈容積產(chǎn)生0.07%左右的誤差液位是相對于一定溫度下的液位。在大型儲罐中,油品具有較大的縱向溫差,液體的溫度通常隨液位高度而變化,尤其是安裝了加熱器而無攪拌設(shè)施的原油儲罐,靠近加熱器處的油品溫度ZUI高,而遠(yuǎn)離加熱器的油品溫度則較低。原油罐單點(diǎn)插入式溫度計(jì)的測溫點(diǎn)在加熱器附近,由它確定的平均溫度顯然偏高。一般來說,原油罐縱向溫差高達(dá)3C是正常的,由此導(dǎo)致的計(jì)量誤差可能會(huì)達(dá)到0.21%。
由于油罐自動(dòng)溫度計(jì)不能提供較*的平均溫度,因此,在許多情況下,使高性能的雷達(dá)液位計(jì)的綜合容積(質(zhì)量)測量*度受到較大影響。所以應(yīng)采用自動(dòng)油罐平均溫度測量系統(tǒng)取代單點(diǎn)溫度計(jì),或使用多點(diǎn)式溫度計(jì),可以有效減少溫度分層對平均溫度測量結(jié)果的影響
4.工程設(shè)計(jì)選型和安裝
雷達(dá)液位計(jì)的工程設(shè)計(jì)選型中需要結(jié)合現(xiàn)場工況條件,從各方面綜合考慮,主要依據(jù)以下幾方面的要求
(1)所測的罐如果是精度要求在過程級的緩沖罐或者過程罐,可選用精度在士3mm左右的雷達(dá)液位計(jì),如果所測罐是計(jì)量交接用的則屬于貿(mào)易級精度,要選用精度等級更高的雷達(dá)液位計(jì)。
(2)天線的選擇非常重要,一般來說天線的類型主要有拋物面型、平面型、桿式、喇叭型。
1>拋物面型天線適用于罐內(nèi)測量
2>平面型天線適用于導(dǎo)播管內(nèi)測量
3>桿式天線可用來對腐蝕性較高的介質(zhì)
以及較窄的安裝短管內(nèi)進(jìn)行高精度測量。
4>喇叭型天線適用于罐內(nèi),由于儲罐和安裝短管的幾何尺寸限制而不允許使用拋物面天線的場合。
(3)在選定雷達(dá)液位計(jì)天線的類型后,還要對天線的尺寸進(jìn)行合理的選擇。因此,在選用雷達(dá)液位計(jì)時(shí),要參考所選用品牌提供的產(chǎn)品資料,根據(jù)所要測量的儲罐的高度,合理地選擇天線的尺寸。
(4)如果要求防爆,則要選用隔爆型或本安型。
(5)在罐體內(nèi)腐蝕性強(qiáng)以及高溫的情況下,還需考慮液位計(jì)的抗腐蝕性和耐高溫性。
5.結(jié)束語
雷達(dá)液位計(jì)測量部分無可動(dòng)部件,與測量介質(zhì)不直接接觸,可以降低使用和維護(hù)費(fèi)用。而且溫度、壓力、物料特性等因素對微波的影響甚微,這使雷達(dá)液位計(jì)具有廣泛的應(yīng)用范圍,測量介質(zhì)可以是原油、瀝青、汽油、柴油等。雷達(dá)液位計(jì)提供的自診斷功能和多種通信接口,可根據(jù)錯(cuò)誤代碼來分析故障,使維抑、校正更加方便、準(zhǔn)確。雷達(dá)液位計(jì)以其高精度、低維護(hù)量、開放性等優(yōu)點(diǎn),使它在大型儲油罐中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。
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