带压大容量储存容器液位测量方案分析.pdf

《带压大容量储存容器液位测量方案分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、技改与创新化工自动化及仪表，2010，37(9)：128—131ControlandInstrumentsinChemicalIndustry带压大容量储存容器液位测量方案分析丰世明(四川天一科技股份有限公司工程公司自控室，成都610225)摘要：通过对液化石油气、液化天然气、二甲醚、液氨等介质及其存储特性进行分析，提出了适宜于测量储存这些介质的带压大容量容器液位的方法，运用工程寿命周期经济成本分析法得到了带压大容量容器液位测量最佳实施方案。关键词：压力容器；大容量储存；液位；测量中图分类号：TM390文献标识码：B文章编号：1000-3932(2010)09-0128

2、-041引言本文所指带压大容量储存容器是指石油化工、化学工业等行业中用于储存液化石油气(LPG)的球形罐、圆柱拱形罐，用于储存液化天然气(LNG)的低温球形罐、低温圆柱拱形罐，用于储存新型清洁燃料的二甲醚(DME)球形罐以及用于储存液氨(LA)的卧式圆柱形储罐等。这些容器的容量大、数量多、造价高，常见的设备容积多在1000—10000m3，液位测量高度约在5—20m，单台设备造价在数百万到数千万元，每个企业拥有的储罐数量从几台到数十台。容器储存的介质易燃、易爆或有毒、有害，容器带压工作，介质温度多为常温或低温。针对上述容器的特殊性，本文运用“工程寿命周期经济成本分析法”

3、，对带压大容量储存容器的不同液位测量方案进行分析、比较，以便为设计人员和决策者提供一条带压大容量储存容器液位测量方案选择的适宜可行的技术途径。2带压大容量储存容器液位测量方案分析2．1充装介质特性本文提及的带压大容量储存容器，其中的石油气、天然气、二甲醚、氨等介质在常温常压下均为气相，为了储存更多产品，通常的做法是将需要储存的介质加压液化，使其储存压力达到设定温度下的饱和蒸气压，因此在储罐中的储存介质为气一液两相，并处于平衡状态。当储存介质由液态变为气相时，需要从外界吸收大量热量，介质从液相变为气态的相变过程非常剧烈，体积膨胀速率很高(如20℃时的液氨比容约为1．6L／

4、kg，而相同温度下的气氨比容则超过1300L／kg)，会使储存容器内的压力迅速上升。为此，在储存容器充装初期，切不可因为容器内液位较低，液位计没有读数而快速充装介质，否则极易因为充入的液体介质急剧汽化，迅速、大量吸热，造成容器局部冻裂，严重时可能导致安全事故发生。而在储存容器充装末期，如果充装超过设计最高限度，当外界温度升高时，容器内的介质会不断汽化，气相介质体积膨胀，使容器内压力不断升高，当容器超压泄放时，可能会将容器中的液体介质带出，使储罐周围存在安全隐患，引发安全事故。因此，科学合理地设计、选择带压大容量储存容器的液位测量方案，对于保障设备长周期、安全、稳定运行非

5、常莺要。2．2液位测量方法简介工业生产中，液位测量方法很多，可供选择的液位仪表的种类和规格也很多。但能够满足测量量程很大的液位测量方法却不太多，目前主要有静压差法、射频导纳法、超声波法、放射线法、浮力平衡法和雷达法等，各种测量方法简要介绍如下：(1)静压差法。通过测量容器液位底部与顶部压差，通过计算得到容器内液位高度。由于液化石油气、液化天然气、二甲醚和液氨储存介质等的密度随温度变化较大(如20℃时液态二甲醚的密度为660ks／m3，30oc时液态二甲醚的密度为633kg／m3．10℃温差内介质的密度变化超过4％)，给大量程液位测量带来很大误差。例如20℃时测量高度为2

6、0．0m的液态二甲醚，在30℃时同样的测量指示高度而此时储罐内的实际液位高度已达到20．9m。无论是常温储存还是低温储存，温度波动10℃是经常发生的，因此静压差法不适宜测量带压大容量储存容器液位。(2)射频导纳法(电容法类似)。通过高频正弦振荡器输出的稳定测量信号源，利用电桥原理测量收稿日期：2010-05-07第9期丰世明．带压大容量储存容器液位测量方案分析·129·安装在待测容器中的传感器上的导纳值，通过转换得到储罐内的液位高度。利用此方法生产的射频导纳液位计分为杆式和缆式，缆式的测量范围可达上百米。该方法基于介质的导电性能工作，导电性能越好测量越准确。而液化石油气

7、、液化天然气、二甲醚等介质的介电常数非常低(如液化石油气和液化天然气的介电常数约为1．6一1．9，二甲醚为5．2，液氨为2l，纯水的介电常数为81)，显然，该方法也不适宜于这类带压大容量储存容器液位的测量。(3)超声波法。利用超声波脉冲遇到被测介质表面，超声波被部分反射回来的原理，通过转换计算出物位的高度值。本文讨论储罐装填的介质，在容器中处于气一液动态平衡状态，临近液相表面不时有气泡产生，液体表面难以形成稳定的超声波反射回波。采用该方法测量这类储罐的液位有一定误差。(4)放射线法以放射源产生的射线，其强度随吸收物质的厚度(或高度)变化为