智能伺服液位計的液位管理系統的應用

摘 要：介紹了重慶耐德東京計裝儀表有限公司生產的FW-9智能伺服液位計、DIR罐邊顯示器和ATS多點平均溫度計和CATAMS液位管理系統及其應用。

關鍵詞：智能伺服液位計；液位管理系統；應用

隨著我國國民經濟十幾年來的持續高速發展，石油化工產品、液體飲料產品等對各種儲罐的需求大大增加，其中不乏上千方、萬方的大容量儲罐，如錐頂罐、浮頂罐、球罐等。在生產、儲運與使用過程中，（甚至有時需要海關監管），迫切需要及時、精確地在線了解、掌握儲罐中介質的液位（重量）、密度、溫度、壓力等工藝參數，并將這些參數用于管理，提高罐區儲罐管理的效率，保證運行安全。目前，基于智能伺服液位計的液位管理系統就是一個很好的選擇。

下面以重慶耐德東京計裝儀表有限公司生產的FW-9智能伺服液位計的CATAMS液位管理系統為例，簡要介紹其系統組成與配合使用。

1 FW-9智能伺服液位計的CATAMS液位管理系統

CATAMS液位管理系統，是以先進的儀器儀表為基礎，利用現代遠程通訊、控制技術結合工控機控制技術發展起來的新一代罐區液位管理系統。

1.1 系統組成

如圖1所示，FW-9智能伺服液位計的液位管理系統，主要由FW-9智能伺服液位計、罐邊顯示器（DIR）、溫度計（包括ATS多點平均溫度計和單點溫度計）、壓力變送器及其它檢測儀表、執行器和信號接收系統組成。

首先，在該系統中，FW-9智能伺服液位計接收、匯總所有儀表的檢測、操作等數據（含液位計自身檢測數據），并將這些數據（如：液位、溫度、報警信號）再分配發送至罐邊顯示器及其它儀表、執行器進行顯示、報警輸出、控制，同時將所有或部分數據（根據系統的功能決定）傳至信號接收系統（控制室）進行管控處理。

其次，廠家標配的信號接收系統包括通訊接口單元和基于Windows的CATAMS

液位管理軟件，該系統與FW-9智能伺服液位計等儀表共同構成了CATAMS液位管理系統。此外，FW-9智能伺服液位計還提供RS485、4～20mA+HART等通訊格式和接口，供用戶使用，方便用戶根據自身的需求，開發自己的信號接收系統，這就構成了FW-9智能伺服液位計的RS485液位管理系統、4～20mA+HART液位管理系統。三者中，CATAMS液位管理系統功能完備，性能優越，后二者功能依次次之。

根據罐區和液位管理系統的大小，可以將CATAMS液位管理系統分為：小型系統、中小型系統、大中型系統，它們均可以作為上位系統（上位計算機或DCS）的子系統。

1.2 FW-9智能伺服液位計

如圖2所示，為FW-9智能伺服液位計的外形圖。

FW-9智能伺服液位計在液位管理系統中起到承上啟下的作用，它將測得、獲得的介質、儲罐工藝參數（如：液位、溫度、壓力等）傳至其它儀表（如傳至罐邊顯示器進行顯示）作為輸入，遠傳至信號接收系統作為系統的輸入數據。其能否正常工作，將直接影響整個系統的穩定性、可靠性。

因此液位計在選型時，應注意考慮下述幾個問題：

a、儀表工作環境溫度。尤其是我國北方高寒地區，冬天室外環境溫度達到-40℃，需要為儀表配置相應的工作模塊以滿足這一需求，保證儀表正常工作。

b、儲罐高度或測量范圍。保證儀表滿足測量需求。

c、儲罐是否有導向管（也稱導波管、穩液管）及導向管口徑大小。首先，儲罐是否有導向管決定了液位計是否需要加裝導向裝置，如果儲罐有導向管則不需要加裝導向裝置，否則必須加裝，以保證浮子在儲罐進液、出液時，不會隨液面的波動而隨波蕩漂，保證液位計正常工作。其次，導向管口徑的大小，決定了液位計使用的浮子大小。

d、儲罐上安裝液位計口的法蘭規格，以保證儀表能順利安裝。

e、儲罐中儲存的介質及其密度、溫度和儲罐的操作壓力和設計壓力。

這一項涉及到儀表與介質接觸部分的材質，儀表的調試，儀表是否需要裝配防護部件，儀表的設計壓力等參數，必須準確提供，缺一不可。如果缺少介質參數，儀表的材質將無依據確定，無法確認技術參數，導致無法生產。

f、液位管理系統的需求。不同的液位管理系統，對液位計的功能需求是不一樣的。簡單的液位管理系統，只需要液位數據就可以了；復雜的液位管理系統除了最基本的液位數據外，還需要介質密度、雙介質界面（如：油水分界面）、溫度（甚至有時需要儲罐內介質立體、多點的溫度數據）、壓力、報警、泵、液位開關、電機等數據。這些都需要為液位計配置相應的功能或模塊。

g、用戶有特殊需求時，需要單獨提出與廠家協商。如：有些設計時間較早的汽柴油罐區的用戶，希望儲罐安裝了液位計后保留介質取樣功能，這就需要特殊的液位計校正腔來滿足用戶的需要。

1.3 DIR罐邊顯示器

DIR罐邊顯示器主要用于FW-9智能伺服液位計的數據顯示，如：液位、溫度、液位計儀表狀態等，方便用戶罐區內巡檢。根據用戶需要，可以增加繼電器信號輸出功能、4～20mA液位、溫度輸出功能和液位計按鍵操作功能，如：可以增加繼電器聲光報警裝置，加強巡檢的可視性和可監聽性；增加按鍵功能，擴展了液位計的可操作性，方便用戶的日常維護、檢測，如：測介質密度、界面等。

1.4 ATS多點平均溫度計

溫度計有單點溫度計、多點平均溫度計、立體多點平均溫度計，由于單點溫度計只能檢測一點的溫度，對于上千方、萬方的儲罐，相對于多點平均溫度計有較大誤差；立體多點平均溫度計相對于多點平均溫度計，由于其成本高，多用于對溫度檢測要求較高的地方。在工程應用中，當液位管理系統采用溫度數據對儲罐進行熱變形修正或參與對介質數據進行計算時，多采用多點平均溫度計進行測溫。

ATS多點平均溫度計是一種滿足上述需求的溫度計，用于檢測儲罐重力方向上介質的多點溫度。其測溫元件為Pt100，精度等級可達A級；元件間間隔有1m、2m、3m或用戶定制，測溫點最多可達16點；最大測溫高度可達30m。

1.5 其它儀表

用戶根據需要可以選用其它儀表搭配FW-9智能伺服液位計使用，可以通過液位計將其信號傳至控制室的信號接收系統，這樣不僅可以大大減少罐區內的布線長度，還可以促進系統的集成。如：可以將4～20mA輸出的壓力變送器信號接入液位計，通過液位計傳至信號接收系統。

2 應用事例

如圖3所示，為CATAMS液位管理系統的一個應用事例。在該事例中，有T-01～T-06共6個儲罐。儲罐T-01～T-06的FW-9智能伺服液位計檢測儲罐內介質的液位、密度等數據；儲罐T-05的壓力變送器輸出儲罐壓力數據至液位計；儲罐T-01～T-03、T-05、T-06的溫度計檢測介質的溫度數據，該數據由對應液位計接收，液位計將液位、溫度、液位/溫度報警信號傳至罐邊顯示器顯示或作為繼電器信號輸出；儲罐T-04的液位計輸出FW-9000信號的同時，也輸出4～20mADC信號、RS485信號；儲罐T-06的液位計在檢測、與罐邊顯示器通訊的同時，也接收外部接點輸入和內部接點輸出（控制閥門、泵等）。FW-9智能伺服液位計將上述檢測、控制信號數據通過FW-9000總線（2芯電纜）傳至控制室的信號接收系統，利用CATAMS管理軟件進行分析處理。圖4為系統界面（部分）。

3 結束語

今后，隨著經濟與科技的發展，石油化工行業對液位管理系統的需求將不斷擴大，FW-9智能伺服液位計的液位管理系統也會適應市場的需求而不斷地完善和發展。