LNG罐區儀表選型及測量管理系統設計

劉海霞

摘 要：計量系統是LNG儲罐中很重要的一部分。根據計量系統實際的使用和功能需求，需要對系統中的儀表進行選型，同時對整個監測系統進行管理設計。不同的儀表，其具有不同的功能特點，實際使用中的側重點也不同。本文針對伺服液位計、雷達液位計、多點溫度計等儀表進行詳細的闡述，同時對監測系統的結構設計進行深入的研究。

關鍵詞：LNG;罐區;儀表選型;測量管理

1 LNG罐區儀表的選型及特征

通常LNG儲罐的儀表選型需根據實際所需實現的功能要求來設計。每種儀表的用途和功能都不盡相同。一般來說，每個LNG儲罐罐頂都會安裝2臺伺服液位計;2臺16點平均溫度計;1臺雷達液位計;1臺液位溫度密度計;儲罐旁安裝2臺罐旁顯示儀;控制室設2臺儲罐掃描儀，1臺交換機，3臺監測站計算機。其中，每一類型的儀表功能和原理結構如下：

（1）伺服液位計。該液位計是每個LNG儲罐都會配備的儀表類型。工作原理主要是利用浮力平衡的原理，再結合精密的測量裝置，通過傳感器測量伺服電機的轉動來反映浮子在儲罐中的位置變化，從而能夠實時監測到儲罐內液位的變化。具有高精度、高靈敏的優勢，其精度能夠達到±0.7毫米之內，在實際的生產中應用極廣。

為了保證測量結果的可靠性和穩定性，需要在儲罐中安裝穩液管來保證伺服液位計測量過程的可靠性。穩液管能夠有效防止浮子受到外界干擾而產生劇烈的浮動。

（2）16點平均溫度計。該溫度計主要對LNG儲罐的溫度變化進行監控。其結構主要由感溫元件和信號轉化模塊組成。16點代表16個PT100感溫元件，自上而下均勻分布，能夠可靠的、及時的將溫度變化信號采集出來，測量精度高，范圍廣。輸出的信號可以通過信號轉化模塊進行轉化，從而實現信號傳輸。

（3）雷達液位計。該液位計主要利用雷達波反射的雷達定位原理制成，需要產生雷達波，對罐內液面位置進行回波定位。在裝配了雷達波發生裝置之后，通過導波管能夠傳遞雷達信號。這種雷達液位計具有定位準確、精度高的特點，但是外接接口信號輸出比伺服液位計的少，一般只有2路信號通道。

（4）液位溫度密度計。該類型儀表主要是將LNG儲罐的溫度、液位等信號監測集成到一個測量裝置中，極大程度的降低了測量裝置硬件層面的復雜程度。通過伺服機構，將多種傳感器布置在儲罐內，傳感器探頭可以通過機械控制結構在罐內進行移動以及懸浮控制，控制的方式可以自動或者手動操作。傳感器將采集到的信號通過信號線輸出，終端的計算機再對信號進行分類處理。簡化了繁雜的多種信號采集處理難度，增強了測量儀表設備的集成程度。

（5）罐旁顯示儀。該顯示儀的主要功能是把收集處理好的信號顯示出來，能夠使得相關操作人員實現可視化操作。作為實際測量系統的工作核心，通過實時顯示罐內各方面狀態情況，對數據結果進行反饋和補償，能夠合理的控制LNG儲罐的狀態，提高監測系統的可靠穩定性。

2 LNG罐區庫存管理與液位分層監測系統

上述幾種常見的儀表類型都是監測系統中必不可少的組成部分。各部分之間通過不同的信號線相連，通過不同的數據協議和以太網環境實現信號的傳輸，從而搭建成整個監測系統的平臺。整個系統大致可分為庫存管理系統和監測系統兩部分。

2.1 LNG罐區庫存管理系統

庫存管理系統主要是根據用戶需求，對罐內物料的存儲量、參數等相關的數據進行管理和收集。該系統通常由儲罐掃描儀器和終端的計算機設備構成。掃描儀作為主要的信息收集裝置，負責采集儲罐中各種參數數據，通過內置的算法程序輸出信號處理計算結果。同時，該系統支持多臺終端設備同時進行信號處理和監測，大大提高了管理工作的效率。

庫存管理系統能夠實時對罐內物料信息進行收集和監測，并且對歷史數據具有記憶存儲功能，能夠及時發現事故危險，進行報警顯示。終端的操作軟件針對操作人員進行了圖形化的定制，能夠對數據處理結果實現可視化的操作。操作人員通過軟件能夠對罐內狀態、材料參數、報警設置以及歷史數據查詢等功能進行操作，極大提高了管理信息的系統化、有序化，提高了工作的效率和可靠性。

2.2 LNG罐區分層監控

在對LNG罐內環境進行監測時，由于實際生產中，罐內物質多是由多種成分組成的混合物，所以，當罐內環境條件參數發生改變時，罐內的混合物質由于其自身的化學性質就會發生分層的現象。因此，在進行LNG監測時，有必要對其進行針對性的分層監測。通常當罐內物質發生分層現象后，對儲罐進行加熱處理。當儲罐隨著熱量的輸入，底層和頂層的物質出現溫度和密度的差異，液體中所包含的能量也因為差異而造成傳遞，從而產生液體翻滾的現象，解決液體分層的問題。

分層監控通常由罐內溫度和密度監測的傳感器實時監測罐內物質的參數變化。傳感器采集到的數據通過計算機終端進行實時顯示。如果罐內物質頂層和底層監測到的數據差異很大時，即罐內物質極有可能已經發生分層，操作人員可以通過設置不同的閾值，來控制罐內物質是否發生翻滾現象。

3 結語

上述分別詳細闡述了各個儀表類型的工作原理以及使用特點，通過各種類型儀表的組合和系統控制，能夠實現對LNG罐區的實時監控以及管理。通過終端系統軟件的可視化設計，極大方便了工作人員的操作，提高了工作效率，保證了系統運行的可靠穩定性。

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