LNG罐區儀表選型及測量管理系統設計

王繼峰

大慶油田工程有限公司

隨著時代的發展,能源供應安全以及生態環境保護問題已經逐漸成為國家以及個人所關注的焦點,這也是關系到中國社會與經濟可持續發展的重要問題之一.其中LNG儲罐儀表的選型以及測量管理系統的合理設計,可以有效地保證能源供應安全以及保護周邊環境的清潔.基于此,本文簡要地闡述LNG罐區儀表選型及測量管理系統設計.

1 罐區儀表的特點以及選型

LNG罐區每種儀表的功能以及用途各不相同,儀表的選型與實現其實際需求息息相關.

通常情況下,LNG儲罐的每一個罐頂都會安裝1臺雷達液位計,2臺十六點平均溫度計,1臺液位溫度密度計,2臺伺服液位計;在控制室設有1臺交換機,以及儲罐功能掃描儀和監測站計算機;在LNG儲罐的旁邊安裝有2臺罐旁顯示儀[1].

1.1 雷達液位計

雷達液位計依據雷達波的反射定位原理對LNG儲罐內的液體位置進行定位,從而達到液位計量的目的(圖1).

圖1 雷達液位計工作原理Fig.1 Working principle of radar liquid level meter

雷達液位計采用發射-反射-接受的工作模式傳送雷達波發生裝置發生的雷達信號.通過雷達液位計的天線發射出電磁波,經被測對象表面反射后再被天線接收.雷達液位計具有定位精度較高、定位相對準確的特點,但相對于伺服液位計,雷達液位計在測量上會存在較大的測量誤差.此外,測量介質為需要加熱或容易產生結露的產品時,可能會在雷達天線表面產生結露,直接影響雷達液位計的測量精度.

1.2 十六點平均溫度計

十六點平均溫度計主要由信號轉化模塊以及感溫元件組成,其主要作用是對LNG儲罐的溫度變化進行檢測與監控.其中十六點分別代表著16個PT100的感溫元件,在LNG儲罐自上而下均衡分布,具有測量范圍較廣、測量精度較高的特點.該溫度計可以更為準確、及時地將溫度變化信號進行采集,與此同時,在實現信號傳輸的過程中,通過信號轉化模式對輸出信號進行轉化,從而達到提高測量精度的目的[2].

1.3 液位溫度密度計

液位溫度密度計主要是檢測LNG儲罐的液位以及溫度狀況,并且將這些信息以及信號的監測數據和結果集成在測量裝置中,從而最大限度地降低測量系統硬件上的復雜程度.同時要將傳感器均勻地通過伺服機構布置到LNG儲罐內,通過機械結構控制傳感器探頭在LNG罐內進行懸浮控制或者其他方式進行移動,其主要的控制方式為手動操作或者自動操作.通過信號線將傳感器采集到的信號進行輸出,再通過終端計算機對接收到的信號進行一定的分類處理,在加強LNG罐區儀表設備的集成程度的同時,也對多種信號的采集及處理難度進行了一定程度上的簡化[3].

1.4 伺服液位計

每一個LNG儲罐都會配備一個伺服液位計(圖2).伺服液位計的主要工作原理為:結合精密的測量裝置儀器,通過浮力平衡的原理,傳感器感應到伺服電動機的轉動水平,對LNG儲罐中浮子的位置變化進行監測,從而實現對LNG儲罐中液位的變化進行嚴密的監測[4].伺服液位計具有高靈敏以及高精度的特點和優勢,其精度范圍差大約在0.7 mm以內,具有較廣的實際應用范圍.

圖2 伺服液位計示意圖Fig.2 Schematic diagram of servo liquid level meter

1.5 罐旁顯示儀

LNG罐旁顯示儀的主要功能是將收集和處理好的數據信號通過顯示儀顯示出來,罐旁顯示儀的應用可以實現LNG儲罐的可視化操作,可顯示LNG儲罐的內部工況,在對罐內傳感器傳輸出的數據進行分析和整合的同時,將數據結果進行補償和反饋.LNG儲罐的罐旁顯示儀作為LNG儲罐的測量管理系統的核心,不僅能夠對LNG儲罐的狀態進行合理控制,還可以在很大程度上增強檢測系統的可靠性,防止運行過程中發生不可預估的問題[5].

以上為LNG儲罐的主要儀表類型,其在LNG儲罐的監測中是必不可少的一部分.在現實生產中,應根據LNG儲罐的實際需要,進行選型與應用,以保證LNG儲罐的運行安全.

2 LNG罐區測量管理系統設計

罐旁顯示儀、液位溫度密度計、雷達液位儀、十六點平均溫度計和伺服液位計這幾種儀表作為LNG儲罐監測系統中最重要的組成部分,其中各個組成部分之間以不同類型的信號相連,同時通過以太網以及不同的數據模式實現信號數據的傳輸,以此搭建LNG罐區的監測系統平臺[6].LNG罐區測量管理系統主要分為兩個部分,即監測系統和庫存管理系統.

2.1 LNG罐區的監測系統

在實際生產過程中,LNG儲罐內是由多種成分組成的混合物,LNG罐區的監測系統是LNG罐區測量管理系統中必不可少的部分.當LNG罐內的環境條件參數發生一定改變時,LNG儲罐的罐內混合物由于其性質的不同而發生分層現象,而LNG儲罐通過LNG監控系統可以有效地解決[7]此問題.當LNG儲罐內物質發生分層時,LNG罐區監測系統傳感器接收到此信息數據便會對LNG儲罐進行加熱處理,隨著熱量的輸入,儲罐頂層和底層的分層物質由于熱而發生密度的改變而產生液體翻滾的現象,從而有效地解決了LNG儲罐內物質的分層問題,維持LNG儲罐內的正常液位.

LNG罐區的分層監測是通過傳感器對LNG罐內的物質的密度和溫度進行實時監測來實現的.對傳感器采集到的數據進行一定的整合與分析,并通過計算機終端對數據的處理結果進行直觀的實時顯示[8].若LNG罐內的上層和底層的數據差異過大,很有可能在LNG罐內發生了物質分層現象.員通過不同閾值的設置來控制LNG罐內的翻滾現象,可在最大程度上保障LNG罐區運行的穩定性[9].

2.2 LNG罐區庫存管理系統

LNG罐區的庫存管理系統主要是根據用戶的具體需要,對LNG儲罐內的參數屬性以及罐內物料的儲存量等相關數據進行收集和管理.其中,LNG儲罐內的掃描儀是最重要的采集LNG儲罐內參數數據的信息收集裝置,可使用相關算法的程序對運算結果進行處理和信號輸出[9].LNG罐區庫存管理系統也同時支持多臺計算機終端進行信號數據的監測和處理,從而最大程度地提高罐區庫存管理的效率.

庫存管理系統能夠對歷史記錄進行存儲和記憶,可以及時發現事故危險并報警.操作人員可以通過軟件對報警設置、罐內狀態顯示以及歷史數據查詢等功能進行操作,從而大大地提高了管理系統的有序化和系統化,提升了工作整體效率和有效性[8].

3 結束語

對于LNG儲罐來說,其計量系統是LNG罐區整體安全性和有效性的重要保障.對LNG罐區儀表選型及測量管理系統的有效設計,結合實際使用需求對LNG罐區儲罐的儀表進行合理的選型,對LNG罐區的庫存管理系統進行最大程度上的優化和管理,通過可視化操作,提高了工作效率,進一步保證了LNG罐區測量管理系統運行的穩定性和可靠性.