陳會，羅劍，李錚宇，陳智超，彭緒穎，于勤偉，范永杰

關于機械式浮頂儲罐液位開關設計的分析與研究

陳會1，羅劍1，李錚宇1，陳智超1，彭緒穎1，于勤偉1，范永杰2

（1.青島實華原油碼頭有限公司，山東 青島 266500；2.青島盛海電子科技有限公司，山東 青島 266500）

在經濟高速發展的背景下，石油的用量逐漸增多，為了保證存儲的質量，減少安全、環保問題的發生，應該加大對浮頂儲罐液位開關的設計力度。在這一背景下，闡述機械式浮頂儲罐液位開關設計的具體情況和常見的石油儲罐液位開關類型，對機械式浮頂儲罐液位開關的設計方式進行深入、全面地分析，探究新型液位開關的應用效果。通過分析，希望進一步優化石油儲罐液位開關的性能，實現安全、環保的目的。

浮頂儲罐；機械式開關；石油儲罐；高低液位

儲罐液位控制系統根據浮力原理，浮子在測量管內隨液位的升降而上、下移動，浮子內的永久磁鋼通過磁耦合作用，驅動紅、白色翻柱翻轉180°。而當液位上升時，翻柱由白色轉為紅色，下降時由紅色轉為白色，從而實現液位的指示。通過這樣的方式，能夠為工作人員提供參考，提高石油儲罐容量的合理性。如果能夠設計出機械式浮頂儲罐液位開關，就會彌補上述開關的不足，提高工作的科學性和合理性。

1 機械式浮頂儲罐液位開關概述

浮頂儲罐，其實就是浮頂式鋼制石油儲罐，其中的浮頂，會隨著油品液位而發生升和降。具體來說，浮頂的支腿基本在1.8～2 m之間，這樣的設計會產生以下效果：①低液位，在浮頂落地以后，依然會繼續出油，這樣的現象會使得油品液位、浮頂之間，形成油、氣的空間，所以就會具備燃爆條件；②高液位，就是當浮頂升到高限液位后，再將石油輸入，而這樣的現象，會導致浮頂被頂出來這一問題，甚至會造成油品外溢等安全環保事故發生。

根據相關的設計和安全規范，石油儲罐中必須安裝一個監測高低液位的設備。在安裝好液位開關后，將其與輸油泵、出口閥門、儲罐進口閥門等進行連鎖。基于這樣的方式，一旦高液位開關產生動作，連鎖就會立刻將儲罐的進口閥門進行關閉，并停止輸油泵的運行。正是這樣的方式，可以有效避免輸油泵、儲罐發生憋壓的現象，保證工作安全開展。

2 常見的石油儲罐液位開關類型

隨著石油行業的發展，石油儲罐液位的開關類型越來越多。為了保證機械式浮頂儲罐液位開關設計的合理性，就應該掌握常見開關的類型及其相對應的優缺點。其中，常見的石油儲罐液位開關類型，主要包含以下幾種。

2.1 音叉式液位開關

對石油儲罐進行打孔，然后再焊接導管，而導管中就是音叉式液位開關，當油品接觸以后，就會對液位的高、低進行檢測，所以屬于接觸式設備。這種開關具有對位置的檢測準確、沒有漂移的現象、測試的方式相對直觀等方面的優點；具有不適合低液位、導管容易被銹蝕、影響儲罐整體的安全性[1]等方面的缺點。另外，下雨時，如果雨水進入導管中，就會影響報警信息的準確性，而且在開關觸發以后，必須對其進行清理，否則將無法繼續工作。

2.2 超聲波式液位開關

這種方式的設計相對簡單，就是將超聲波式液位開關緊貼在石油儲罐壁上，然后依靠油品的超聲波變化，對其液位的高低進行實時檢測。所以，超聲波式液位開關屬于非接觸式的開關。而這種開關不需要對石油儲罐進行打孔，所以能夠避免對儲罐的破壞；但其存在嚴重的漂移現象，同時誤報率相對較高，很難對石油液位進行直觀、有效檢測，影響工作的有效性。

2.3 射頻導納式液位開關

這種開關是在罐頂的位置安裝一個垂直的導管，然后將射頻導納式液位開關安裝在其中，在油品與其接觸時，就會發生相對應的信息，所以其屬于接觸式的開關。射頻導納式液位開關具有無漂移、檢測準確、測試直觀等方面的優點；而在應用中，它同樣存在很多不足，比如不能應用在低液位的檢測中，同時在一次觸發以后，必須對其進行清理。另外，測試檢驗時還應該將導管打開，將射頻導納式液位開關取出，存在一定的安全隱患，威脅工作人員的安全。

3 機械式浮頂儲罐液位開關的設計與應用

3.1 設計方案

3.1.1 確定高低液位的位置

在石油儲罐液位開關的設計中，為了能夠從根本上克服上述常見石油儲罐液位開關的不足，設計出了一種新型的開關，即機械式浮頂儲罐液位開關。在進行設計的過程中，可以借助儲罐外標尺，對其進行定位、設計。具體來說，石油儲罐的外標尺在浮頂落地時，其位置剛好與低液位的觸發位置相對，即標尺位于石油儲罐的上部。如果儲罐中高液位超出相應的標準，那么儲罐下部的外標尺就能夠自動對其進行標記。通過這樣的方式，就能夠確定高低液位限制的具體位置，為后續的相關工作奠定基礎。實際上，設計機械式浮頂儲罐液位開關，在其后續的工作中，主要就是確定儲罐外部的外標尺的適用方法，并將其轉換為高低液位的開關。

3.1.2 安裝機械式干觸點式限位開關

為了能夠解決上述問題，實現其相應的功能，本文所采用的方式具有較強的針對性和科學性，以此來保證設計工作的合理性，實現機械式浮頂儲罐液位開關的設計目標。具體而言，在設計工作中，將機械式干觸點式限位開關分別安裝在石油儲罐的高低限制位置，也就是行程開關。通過這樣的設計方式，能夠實現對高液位、低液位的同時檢測。

也就是說，依靠石油儲罐的外標尺的擠壓，就能夠觸發行程開關[2]。在這一基礎上，就能夠準確地將高低液位的開關引出來，進而獲取儲罐中高液位、低液位的數據，發揮機械式浮頂儲罐液位開關的作用。同時，為了能夠提高機械式浮頂儲罐液位開關的智能性，為工作人員營造一個安全的工作環境，在設計的過程中，還將自動控制系統應用在其中。受自動控制系統的影響，就能夠在液位信號進入其中以后，實現與儲罐罐前進口閥門、出口閥門和輸油泵連鎖的目的。

3.1.3 非通電設計

結合上述設計方式，機械式浮頂儲罐液位開關能夠以自動化的方式，合理地應用在石油儲罐中，以此來保證檢測結果的有效性。同時，在設計的過程中，并沒有對機械式浮頂儲罐液位開關進行通電設計，卻能將液面的位置進行準確標記，主要是因為借助了石油儲罐外部外標尺的作用。如上文所述，在機械式浮頂儲罐液位開關運行的過程中，其僅僅通過外標尺的擠壓，就完成了位置的標記，所以能夠節約對電力資源的消耗，踐行節能環保的理念。正是基于這樣的設計，全面增強了儲罐的安全性，減少了安全事故的發生。

3.2 應用效果

在日常的工作中，將機械式浮頂儲罐液位開關應用其中，能夠在很大程度上減少工作人員的工作量，同時可以提高液位檢測的準確性，進而為相關工作提供更加便利的條件。具體來說，機械式浮頂儲罐液位開關經過設計以后，并將其應用在實際中，取得了以下的效果。

3.2.1 解決了傳統液位開關的諸多缺點

應用機械式浮頂儲罐液位開關，不需要再對儲罐進行打孔，同時也不需要對其進行清理，既能夠對高液位進行檢測，也能夠對低液位進行檢測，為檢測工作提供了便利。另外，機械式浮頂儲罐液位開關的設計采用自控系統，提高了自身的智能化程度，保證工作的安全性。

3.2.2 安裝相對方便

機械式浮頂儲罐液位開關可以將行程開關直接固定在標尺指示鐵皮上，這樣的安裝方式減少了工作量，并提高了工作的便捷性與工作效率[3]。

3.2.3 便于工作人員對油庫進行改造工作

機械式浮頂儲罐液位開關運行并不需要接通電源，屬于干觸點式，這樣的設計方式便于工作人員對油庫進行改造工作。究其原因，在傳統的液位開關中，通常需要4芯線纜，其中2芯為信號線纜，另外2芯為電源線纜。而機械式浮頂儲罐液位開關的設計中，僅需要2芯線纜，且均為信號線纜，尤其是在一些沒有低液位開關的老庫區中，改造、安裝都十分便捷。

4 結語

綜上所述，機械式浮頂儲罐液位開關的設計有著重要的價值，能夠在很大程度上彌補傳統液位開關的不足，進而強化開關的總體性能。基于這一前提，設計人員結合石油儲罐的相關需求，對機械式液位開關進行了針對性的設計，并降低了電能消耗，在實現節能降耗的同時，為工作提供了更多的便利。所以，結合本文的分析可知，機械式浮頂儲罐液位開關的設計方式具有較強的可行性。

［1］王恒林，張立軍，吉天儀.新型智能外貼超聲波液位開關在危化品儲罐液位控制的應用［J］.儀器儀表用戶，2018，25（01）：43-45.

［2］王帆.外測液位開關在丙烯儲罐上的應用［J］.石油化工自動化，2016，52（06）：67-68.

［3］張鴻飛.變頻超聲波液位開關在丁辛醇儲罐中的應用［J］.石油化工自動化，2016，52（04）：60-62.

〔編輯：嚴麗琴〕

2095－6835（2018）19－0082－02

TH816

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.19.082

范永杰。