外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)在儲(chǔ)罐上的應(yīng)用

摘要：儲(chǔ)罐液位超高容易引起安全事故并導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失，為了避免長(zhǎng)輸管道站場(chǎng)的儲(chǔ)罐液位發(fā)生超高而引起事故的發(fā)生，在儲(chǔ)罐上需安裝高液位開(kāi)關(guān)，當(dāng)儲(chǔ)罐液位達(dá)到設(shè)定的上限值時(shí)通過(guò)及時(shí)報(bào)警處理即可預(yù)防事故的發(fā)生。外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)由于其具有可靠性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、安裝簡(jiǎn)易等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于石儲(chǔ)化工液位檢測(cè)與控制領(lǐng)域，其技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，成為液位測(cè)量與報(bào)警中的主要儀表之一。文章詳細(xì)介紹了外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)的工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)、適用性及在儲(chǔ)罐上的應(yīng)用。外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)作為一種新型的液位報(bào)警檢測(cè)裝置，在儲(chǔ)罐液位報(bào)警檢測(cè)的應(yīng)用上愈來(lái)愈成熟。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)罐 外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān) 應(yīng)用 檢測(cè)報(bào)警

中圖分類號(hào)：TE97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）01（b）-00-01

長(zhǎng)輸管道站場(chǎng)內(nèi)一般都設(shè)置一定數(shù)量的儲(chǔ)罐，為了防止儲(chǔ)罐液位超高事故的發(fā)生，需要對(duì)儲(chǔ)罐液位進(jìn)行檢測(cè)與報(bào)警。另外，根據(jù)《石儲(chǔ)天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求，油品儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)有高液位報(bào)警裝置[1]。因此，液位開(kāi)關(guān)就必不可少。通常液位開(kāi)關(guān)有超聲波式、浮力式、浸入式電容式、音叉式、壓力式液位開(kāi)關(guān)。其中大部分是接觸式[2]。針對(duì)儲(chǔ)罐容積大、易燃易爆、有些儲(chǔ)罐要求不許開(kāi)孔、觸外界空氣等環(huán)境條件，這就要求一種非接觸式、不開(kāi)孔插入的液位開(kāi)關(guān)，而外貼式式超聲波液位開(kāi)關(guān)就滿足了這種需求。

1 工作原理

超聲波液位檢測(cè)有脈沖回波法、共振法、頻差法以及聲衰減法等，其中應(yīng)用較廣的是脈沖回波法[3]。在利用超聲波對(duì)液位檢測(cè)的過(guò)程中，由于超聲波在罐壁內(nèi)環(huán)繞，不受介質(zhì)氣泡、壓力等因素的影響，而當(dāng)波穿透介質(zhì)時(shí)容易受其影響，因此，在儲(chǔ)罐設(shè)備中，外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)正是利用了超聲波在罐壁內(nèi)的環(huán)繞及波的反射特性達(dá)到對(duì)液位的檢測(cè)報(bào)警。外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)及其傳感器（探頭）產(chǎn)生的高頻超聲波脈沖可穿過(guò)容器壁，這個(gè)脈沖會(huì)在容器壁和液體中傳播，還會(huì)被反射回來(lái)。通過(guò)對(duì)這種反射特性的檢測(cè)和計(jì)算，就可以判斷出監(jiān)測(cè)點(diǎn)處容器內(nèi)是否有液。同時(shí)液位開(kāi)關(guān)可輸出繼電器信號(hào)給后級(jí)電器或其他設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的監(jiān)測(cè)或控制。

2 儀器適用性分析及優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 適用性分析

在設(shè)有大型儲(chǔ)罐的長(zhǎng)輸管道站場(chǎng)，不僅需要對(duì)儲(chǔ)罐液位進(jìn)行監(jiān)測(cè)和上下限報(bào)警，還需要考慮到低閃報(bào)、誤報(bào)等，這就要求液位開(kāi)關(guān)必須具有良好的可靠性和適用性。起初，非接觸式防爆超聲液位開(kāi)關(guān)在高壓球罐上試用，獲得了成功[4]，但隨著現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用過(guò)程，遇到了一些問(wèn)題，如需同時(shí)加高位報(bào)警和高高位報(bào)警時(shí)，抗干擾能力弱、報(bào)警信號(hào)易受干；當(dāng)遇到其他電磁波干擾時(shí)產(chǎn)生閃報(bào)、誤報(bào)；品種單一，滿足不了現(xiàn)場(chǎng)各種需求。為了克服以上的缺點(diǎn)，智能外貼超聲液位開(kāi)關(guān)系列產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，有效地解決了誤報(bào)警問(wèn)題。智能外貼超聲液位開(kāi)關(guān)的面世，滿足了石化裝置上日益增多地需要防爆不開(kāi)孔的硬報(bào)警裝置。

2.2 優(yōu)點(diǎn)

（1）可靠性強(qiáng)：外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)采用非接觸式測(cè)量，整個(gè)測(cè)量過(guò)程中不與介質(zhì)直接接觸，這種測(cè)量方式使此裝置不受介質(zhì)的溫度、比重、腐蝕性的影響，特別是有毒液體，并有效剔除介質(zhì)掛壁及上部起霧和泡沫的影響，較好的保證了其工作的可靠性。（2）測(cè)量范圍大、適應(yīng)面廣：測(cè)量介質(zhì)包含純凈液體、乳狀液體、懸浮狀液體，也可配多種探頭，不僅可測(cè)量常壓和高壓的儲(chǔ)罐裝置，還適用于對(duì)衛(wèi)生要求嚴(yán)格的環(huán)保型罐。此裝置解決了厚壁儲(chǔ)罐液位報(bào)警測(cè)量的難題，目前，最大可測(cè)罐壁厚已經(jīng)達(dá)到60 mm。（3）安裝方式簡(jiǎn)單、維護(hù)方便：非接觸式罐壁外安裝，不開(kāi)孔，不動(dòng)火，工作量小，安裝費(fèi)用低。另外，不需要停止生產(chǎn)運(yùn)行即可安裝維護(hù)和使用。目前安裝方式較多的是磁力吸附方式和膠粘安裝方式。（4）重復(fù)性和穩(wěn)定性高，不易造成誤報(bào)警。目前，重復(fù)性誤差已由原來(lái)的±5 mm提高到為±2 mm，有效地克服了一個(gè)罐上安裝高報(bào)、低報(bào)高高報(bào)等各種干擾產(chǎn)生的閃報(bào)、誤報(bào)。（5）具有繼電器常開(kāi)和常閉報(bào)警輸出，可直接送上位機(jī)和聯(lián)鎖裝置。（6）沒(méi)有可動(dòng)部件，因此，幾乎可以做到無(wú)磨損、無(wú)腐蝕，使用壽命也較長(zhǎng)。（7）外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)外場(chǎng)的環(huán)境溫度可高至300 ℃，并且和壓力無(wú)關(guān)。（8）目前，裝有復(fù)合探頭的此裝置可以做到自動(dòng)校正，免調(diào)試。

2.3 缺點(diǎn)

（1）外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)的選擇和罐體壁厚有關(guān)，外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)不適用于罐壁厚大于60 mm的罐體。

（2）外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)僅適用于罐壁為如金屬、玻璃、塑料等密實(shí)材質(zhì)，除此之外的罐體目前還不能采用外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)來(lái)對(duì)液位進(jìn)行監(jiān)測(cè)報(bào)警。

3 在儲(chǔ)罐上的應(yīng)用

目前，臨濮線原油管道、湘潭—婁底成品油管道工程及長(zhǎng)沙-郴州成品油管道工程等大型管道項(xiàng)目上的儲(chǔ)罐均采用了外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)，并且實(shí)際應(yīng)用效果

較好。

表1是湘潭—婁底成品油管道工程部分輸油站混油罐的報(bào)警值設(shè)定參數(shù)，由表中數(shù)據(jù)可知，罐位高限報(bào)警值一般設(shè)在距罐壁高度1000～1500 mm之間，且必須把液位開(kāi)關(guān)安裝在油罐安全高度下方，以便檢驗(yàn)報(bào)警裝置的可靠性，對(duì)保證油罐安全操作有重要作用。

4 結(jié)語(yǔ)

由于外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)具有很多優(yōu)點(diǎn)，該裝置在儲(chǔ)罐液位報(bào)警監(jiān)測(cè)的應(yīng)用上越來(lái)越成熟，成功的項(xiàng)目案例也越來(lái)越多。經(jīng)過(guò)幾年的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用表明外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、操作方便、維護(hù)量小、安全性好，外貼式超聲波液位開(kāi)關(guān)作為一種理想的非接觸式新型液位報(bào)警儀表，可廣泛應(yīng)用于石油化工等行業(yè)惡劣環(huán)境下的液位報(bào)警場(chǎng)合的測(cè)量，較好地實(shí)現(xiàn)了液位高低限報(bào)警，保證了儲(chǔ)罐液位安全。

參考文獻(xiàn)

[1]GB 50183-2004.石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].2004.

[2]劉志偉.全新概念的液位開(kāi)關(guān)[J].儀表技術(shù)與傳感器，1998（12）：48.

[3]才勇智，林成武.超聲波液位計(jì)在原油儲(chǔ)油罐中的應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息化，2009，25（7-1）：92.

[4]張琳.ZWCK新一代智能外貼超聲波液位開(kāi)關(guān)[B].儀器儀表與應(yīng)用，2002（4）：86.